Канат стальной: технические особенности, правила эксплуатации
Канаты – это гибкие элементы машин, предназначенные для восприятия растягивающих усилий. В грузоподъемных машинах канаты широко применяются для подъема и строповки грузов, для устройства полиспастов, для передвижения тележек по горизонтальным и наклонным путям, в качестве оттяжек и вант для крепления стоек и мачт. Наибольшее распространение получили канаты двойной свивки. На рис. 1 и 2 показаны поперечные сечения и внешний вид некоторых типов канатов.
Грузоподъемные канаты должны иметь высокую надежность и малую изгибную жесткость. Для этого стальные канаты изготовляют путем свивки высокопрочных проволок в пряди в один слой или несколько слоев (однопрядные канаты), а из прядей свивают канат (канат двойной свивки).
Рис. 1. Поперечное сечение канатов различных типов
Проволоки в пряди могут быть одинакового или разного диаметра. Контакт между проволоками в пряди может быть линейным или точечным в зависимости от рода свивки. Это находит отражение в маркировке канатов:
канат ЛК – имеет линейное касание проволочек в пряди;
канат ТК – имеет точечное касание проволок в пряди;
канат ТЛК – имеет точечное и линейное касание проволок в пряди.
Канаты с проволоками одинакового диаметра в слое обозначают ЛК-О, ТЛК-О; с проволоками различного диаметра в слое – ЛК-Р; с проволоками одинакового диаметра по слоям и проволоками заполнения между слоями обозначают ЛК-ОЗ; канаты со слоями проволок одинакового диаметра и слоями разного диаметра обозначают ЛК-РО, ТЛК-РО.
При одинаковом направлении свивки проволок в пряди и прядей в канате получают канат односторонней свивки, при противоположном направлении - крестовой свивки. Если часть прядей в канате имеет одностороннюю свивку, а другая часть – крестовую, получают канат с комбинированной свивкой (рис. 2). Свободное пространство между прядями внутри каната в процессе свивки заполняется органическим материалом с волокнистой структурой (пенькой, синтетикой), который пропитывается специальной канатной смазкой для уменьшения износа каната.
Рис.2. Виды свивок канатов
Канаты односторонней свивки более гибкие, чем крестовой, и более долговечны вследствие линейного контакта между проволоками. Эти канаты склонны к самопроизвольному расплетению прядей при освобождении конца каната от закрепляющей обвязки. При уменьшении нагрузки на петле каната односторонней свивки она закручивается, что создает неудобства при использовании таких канатов.
Канаты крестовой свивки сохраняют форму при резке. Проволоки в канате крестовой свивки имеют точечный контакт и менее долговечны, чем канаты односторонней свивки.
Для повышения долговечности канатов и улучшения их эксплуатационных свойств проволоки и пряди подвергают предварительной деформации с помощью специальных устройств. Это позволяет получить нераскручивающиеся канаты без внутренних напряжений в канате. Повышение коррозионной стойкости канатов достигается применением оцинкованной проволоки.
Проволоку для канатов получают путем многократного волочения, в результате чего предел прочности проволоки может достигать 2500 МПа.
Главный показатель — временное сопротивление разрыву (предел прочности на разрыв), его измеряют в Н/мм² либо в кгс/мм².
В российских стандартах (например, ГОСТ 7372) используют маркировочные группы проволоки:
- 1370 Н/мм² (≈140 кгс/мм²)
- …..
- 1770 Н/мм² (≈180 кгс/мм²)
- 970 Н/мм² (≈190 кгс/мм²)
- до 2160 Н/мм² (≈220 кгс/мм²) для круглой проволоки.
Наиболее ходовые маркировочные группы это 1770–1960 Н/мм²: это хороший баланс прочности, гибкости и ресурса при работе каната на блоках и барабанах грузоподъемных машин и механизмов. Чем выше маскировочная группа, тем больше разрывное усилие каната.
В стальных канатах используется проволока марок:
- ВК (высококачественная) — максимальная прочность и стабильность свойств, чаще для ответственных подъёмных систем.
- В (повышенного качества) — распространённый вариант для большинства кранов и стропов.
- 1 (обычного качества) — для менее ответственных применений.
Это напрямую влияет на долговечность и надёжность каната при циклических нагрузках (подъём/опускание, рывки, изгиб на блоках).
Повышение коррозионной стойкости канатов достигается применением оцинкованной проволоки, с разными группами плотности цинкового покрытия:
- С — средняя агрессивность среды.
- Ж — жёсткие условия.
- ОЖ — особо жёсткие условия (например, на открытых площадках, в цехах с повышенной влажностью).
Требования к изготовлению канатов определенного типа регламентированы соответствующим ГОСТом. Выпускаемые заводами канаты должны сопровождаться сертификатами, в которых обязательно указаны: ГОСТ на тип каната, наружный диаметр каната, количество проволок соответствующего диаметра в пряди, разрывное усилие, предел прочности на растяжение материала проволок. Канаты одного типоразмера могут быть изготовлены из проволок с различным пределом прочности и вследствие этого будут иметь различные разрывные усилия.
Проверку диаметра каната осуществляют с помощью штангенциркуля. Как правильно измерить диаметр каната, показано на рис. 3.
Рис. 3 Измерение диаметра каната
Проволоки при работе каната подвергаются растяжению, сжатию, кручению, изгибу, истиранию. Для обеспечения максимального срока службы канатов необходимо обращать внимание на правильный выбор каната в соответствии с условиями и режимом его работы, обеспечить оптимальные углы изгиба (избегать обратных перегибов каната), обеспечить качество контактирующих с канатом поверхностей.
На стадии эксплуатации решающим фактором в продлении срока службы каната является его защита от коррозии и абразивного износа путем регулярной очистки каната от старой смазки с осевшими на ней абразивными частицами и нанесение свежей разогретой канатной смазки. Особое внимание должно уделяться защите мест крепления концов канатов, в которых прочность каната на 10 – 15 % ниже прочности остальных мест.
К установке на грузоподъемной машине нельзя допускать канаты, имеющие видимые дефекты: утолщения и утонения каната, перегибы, заломы, волнистость, жучки, выпучивание прядей, проволок, сердечника и др.
Для безопасной эксплуатации грузоподъемных машин необходимо регулярно отслеживать состояние каната и производить его замену при достижении предельно допустимых норм износа. В процессе эксплуатации каната происходит истирание проволок, уменьшение диаметра каната, обрыв проволок, появляется волнистость каната. Нормы браковки каната указаны в Правилах безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения. Приказ 461.
Типовая структура маркировки (на примере ГОСТ)
Типичное обозначение выглядит так: 6×19-ЛК-Р-ОС-1770-С-Н-ГОСТ 2688-80. Разберём по блокам.
Что означают элементы маркировки:
6×19 — конструкция каната: 6 прядей, в каждой пряди по 19 проволок. Это база: по ней сразу понимают гибкость, износостойкость и поведение каната на блоках. Для кранов чаще всего используют 6‑прядные канаты (например, 6×36, 6×19), а для специальных задач — 8‑прядные или малокрутящиеся многопрядные.
ЛК — тип касания проволок: линейное касание. Это современный стандарт: ЛК‑Р, ЛК‑О, ЛК‑РО и т. п. Линейный контакт даёт лучшую долговечность по сравнению с точечным (ТК) за счёт равномерного распределения нагрузки между проволоками.
Р/О/РО — разновидность линейноконтактной свивки:
Р — разные диаметры проволок в слое (повышенная износостойкость).
О — одинаковые диаметры.
РО — комбинированный вариант (оптимальный баланс).
ОС/МС — сердечник:
ОС — органический (пенька, сизаль, полипропилен): даёт гибкость и амортизацию, удерживает смазку.
МС — металлический: повышает жёсткость и несущую способность, нужен при высоких температурах или когда требуется стойкость к раздавливанию.
1770 (или 1570, 1960 и т. д.) — маркировочная группа, временное сопротивление разрыву в Н/мм². Это прочность проволоки; именно из неё рассчитывают разрывное усилие каната в целом.
С/Ж/ОЖ — покрытие проволоки цинком:
С — средняя агрессивность среды.
Ж — жёсткие условия.
ОЖ — особо жёсткие.
Без буквы — без покрытия («светлый» канат).
Н — нераскручивающийся: после снятия перевязок канат не раскручивается и меньше образует петель. Для монтажных и крановых работ это большой плюс.
ГОСТ 2688‑80 (или другой стандарт) — нормативный документ, по которому изготовлен канат. Это гарантия, что канат прошёл типовые испытания и соответствует требованиям по допускам и качеству.
Разрывное усилие всех проволок в канате и каната в целом
В сертификате на стальной канат обычно указана суммарное разрывное усилие всех проволок каната, многие думают что это и есть нагрузка при которой стальной трос порвется. Но это не так, порвется трос при значительно меньшей нагрузке, и это усилие называется разрывное усилие каната в целом. Давайте разберемся что это такое.
Суммарное разрывное усилие всех проволок — это расчётная величина. Её получают, если взять каждую проволоку из каната, испытать её отдельно на одноосное растяжение и сложить все полученные значения. То есть это «идеальная» сумма прочностей отдельных элементов.
Разрывное усилие каната в целом — это фактическая величина. Её определяют при испытании каната как единого, готового изделия.
Следует учитывать: разрывное усилие каната в целом всегда меньше суммарного усилия всех проволок. Почему так? Потому что при изготовлении каната (свивке прядей, укладке проволок) возникают внутренние потери. Проволоки не работают идеально параллельно: они изгибаются, контактируют друг с другом, возникают локальные напряжения и микродеформации в местах переплетения. Всё это снижает общую несущую способность конструкции по сравнению с простой суммой разрывных усилий отдельных проволок в канате.
На практике это учитывают так: если в сертификате на канат указано только суммарное разрывное усилие проволок, то для расчётов (например, чтобы определить, подойдёт ли канат под вашу рабочую нагрузку) эту величину умножают на специальный коэффициент. Для канатов ГОСТ 2688-80, 7668-80, 3071-88 и т.п. обычно принимают коэффициент равный 0,83 — он как раз эмпирически учитывает те самые потери при свивке. Полученное значение и используют как разрывное усилие каната в целом. Для некоторых конструкций (например, спиральных или семипрядных) могут применяться и другие корректирующие коэффициенты.
Правая и левая свивка каната особенности применения
Отечественные стандарты четко определяют параметр свивки , классифицируя канаты по направлению свивки:
Правая свивка — считается стандартной, и, как правило, специально не обозначается .
Левая свивка — всегда маркируется буквой "Л" в условном обозначении каната.
Свивка каната должна соответствовать оборудованию на которой устанавливается канат. Канат должен наматываться на барабан и проходить через блоки так, чтобы его свивка совпадала с направлением навивки оборудования. Направление свивки подбирают под схему навивки на барабан и работу на блоках. Неправильный выбор ускоряет износ каната и ручьёв блоков, а также может приводить к «выпучиванию» прядей.
Как определяют направление свивки:
Свивка каната имеет два определения - это "тип свивки каната" и "направление свивки каната". По направлению свивки стального каната различают:
Канат правой свивки: пряди (или проволоки в канате одинарной свивки) идут снизу слева — вверх направо (по часовой стрелке, если смотреть вдоль оси каната). В маркировке часто обозначают буквой «Z».
Канат левой свивки: пряди идут снизу справа — вверх налево (против часовой стрелки). В маркировке — «S».
Которые в свою очередь подразделяются на канаты односторонней и крестовой свивки. Для правильного определения направления свивки каната нужно смотреть снизу вверх.
Канат правой свивки:
Если пряди направлены в правый верхний угол, то канат имеет правое направление свивки. RHRL (sZ) - правая крестовая свивка RHLL (zZ) - правая односторонняя свивка (рис.4).
Рис. 4 Определение свивки каната
Канат левой свивки:
Если пряди направлены в левый верхний угол, то канат имеет левое направление свивки. LHRL (zS) - левая крестовая свивка LHLL (sS) - левая односторонняя свивка (рис.4).
Левая и правая навивка каната на барабан ГПМ
Левая и правая навивка каната - это способ намотки каната на барабан лебедки грузоподъемного механизма. Есть четыре способа навивки каната на барабан (рис. 5):
Рис.5 Правило навивки каната на барабан в зависимости от направления свивки
а) Навивка каната идет на барабан слева направо. В данном случае используется канат правой свивки;
б) Навивка каната идет под барабан справа налево. В данном случае используется канат правой свивки;
в) Навивка каната идет на барабан справа налево. В данном случае используется канат левой свивки;
г) Навивка каната идет под барабан слева направо. В данном случае используется канат левой свивки.
При многослойной навивке каната на барабан правило действует для первого слоя укладки каната на барабан.
Использование каната с неправильно выбранной свивкой, является основанием для отказа замены каната по гарантии.
Надежность каждого подъема — это не просто слоган, а принцип нашей работы. ПК СТС (СамараТехноСервис) предлагает стальные канаты и тросы для любых задач: от строительства и грузоподъемных работ до промышленного производства. Отматываем канаты длиной от 1 м.
Мы предлагаем полный комплекс услуг по подбору и поставке стальных канатов. В нашем ассортименте — канаты различных конструкций, включая грузолюдские и грузовые, правой и левой свивки, с покрытием и без, а также специальные многопрядные малокрутящиеся канаты для сложного кранового оборудования . Мы понимаем, что в вопросах безопасности мелочей не бывает, поэтому вся продукция сертифицирована и соответствует строгим требованиям ГОСТ .
Обратившись в ПК СТС, вы получаете не просто поставщика, а надежного партнера. Бесплатный звонок по России, квалифицированные консультации и помощь в выборе оптимального решения для вашего оборудования — наши стандарты работы .
Надежность каждого подъема начинается с правильного выбора каната. Доверьте свой выбор профессионалам!
