Основным гибким тяговым (несущим) элементом практически любого грузоподъемного крана является стальной проволочный канат, назначение которого преобразовывать вращательное движение барабана лебедки механизма подъема груза крана в поступательное движение перемещаемого груза. Для соединения груза с захватным органом крана также применяют стальные канаты или цепи.
В сравнении с цепями стальные канаты менее трудоемки в изготовлении, имеют высокую прочность (высокое разрывное усилие каната в целом), долговечность и гибкость, удобнее в работе, себестоимость их изготовления в 8… 10 раз ниже себестоимости изготовления стальных цепей. Стальной проволочный канат работает практически бесшумно, уменьшает динамические нагрузки и обладает большей надежностью, так как разрушается не внезапно, как цепь, а число оборванных проволок в канате нарастает постепенно, что позволяет следить за его состоянием и выбраковывать задолго до разрушения.
Стальной канат состоит из определенного количества проволок, как правило, круглых диаметром 0,1…2,0 мм, получаемых волочением из высокоуглеродистой канатной стали марок 60, 80 по ГОСТ 1050—74, перевитых между собой и образующих элемент каната прядь (рисунок 10). Несколько прядей, также перевитых между собой и расположенных на центральном сердечнике 3, образуют собственно канат. Специальная обработка канатной проволоки обеспечивает ее высокие механические свойства. Так, маркировочная группа (временное сопротивление разрыву) проволок изменяется в широком диапазоне 1372… 2352 МПа. На практике применяют значения 1568… 1862 МПа. В зависимости от количества проволок в пряди, прядей в канате, их конструкции и формы, сочетания направлений свивки элементов каната, наличия и типа сердечника и других факторов возможны самые различные конструктивные формы стальных проволочных канатов.
а) Канаты одинарной спиральной свивки; б) по диаметру проволок в слоях пряди ЛК-0; в) по диаметру проволок в наружном слое пряди ЛК-Р; г) с промежуточными проволоками заполнения между слоями пряди ЛК-3; д) с проволоками одного диаметра в одном слое и разного диаметра в другом слое пряди ЛК-РО; е) Пряди типа ПК получают методом пластической деформации обычных прядей в специальных обжимных плашках (волоках); ж) По материалу сердечника: с крученым сердечником из растительных волокон; з) с одинаковым направлением свивки проволок в наружном слое прядей и прядей в канате; и) крестовой свивки с противоположными направлениями свивки; к) комбинированной свивки с сочетанием указанных направлений свивки.
Рисунок 10 - Стальные проволочные канаты
Основные технические требования к стальным проволочным канатам регламентирует ГОСТ 3241—80, предусматривающий выпуск различных типов стальных канатов:
1. По форме поперечного сечения: круглые и плоские; плоские канаты не предназначены для работы в полиспастах, поэтому в грузоподъемных кранах их не применяют.
2. По конструкции (круглые канаты): одинарной, двойной и тройной свивки. Канаты одинарной спиральной свивки (рисунок 10, а) представляют собой перевитые по спирали в один или несколько концентрических слоев проволоки. При изготовлении канатов двойной свивки сначала из проволок свивают канат одинарной свивки, называемый в данном случае прядью, а затем из прядей свивают сам канат. Пряди в канатах двойной свивки расположены также по спирали в один (несколько) концентрических слоев вокруг центрального формирующего сердечника (рисунок 10, б, в, г, д). В свою очередь, канаты двойной свивки бывают одно-, двух- (рисунок 10, ж) и трехслойные; два последних называют многослойными (многопрядными).
3. По форме поперечного сечения прядей: круглопрядные и фасоннопрядные (трехгранной, овальной или другой формы).
4. По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки: типа ЛК с линейным касанием проволок между слоями (рисунок 11, а), типа ТК с точечным касанием проволок между слоями (рисунок 11, б), типа ТЛК (ЛТК) с комбинированным точечно-линейным (линейно-точечным) касанием проволок между слоями, типа ПК с полосовым касанием проволок между слоями.
Пряди типа ТК состоят из проволок одного диаметра и их свивают за несколько технологических операций (по числу слоев проволок в пряди), тогда как пряди типа ЛК состоят из проволок разного диаметра и их свивку выполняют за одну технологическую операцию, что является существенным преимуществом.
а — типа ЛК, б — типа ТК
Рисунок 11 - Касание проволок между слоями пряди.
В свою очередь, пряди типа ЛК изготовляют из одинаковых по диаметру проволок в слоях пряди ЛК-0 (см. рисунок 10, б), из разных по диаметру проволок в наружном слое пряди ЛК-Р (см. рисунок 10, в), с промежуточными проволоками заполнения между слоями пряди ЛК-3 (см. рисунок 10, г), с проволоками одного диаметра в одном слое и разного диаметра в другом слое пряди ЛК-РО (см. рисунок 10, д).
Пряди типа ПК получают методом пластической деформации обычных прядей в специальных обжимных плашках (волоках), в результате чего линейный контакт проволок в прядях преобразуется в полосовой, что обусловливает уменьшение внутренних контактных напряжений, повышает прочность и благоприятно сказывается на работоспособности стальных канатов (см. рисунок 10, е).
5. По материалу сердечника: с крученым сердечником из растительных волокон (пенька, джут, кенаф, манила, сизаль и др., (см. рис. 10унок б…ж) — органический сердечник (о. е.), с витым сердечником из канатных проволок — металлический сердечник (м. с.) и с сердечником из искусственных синтетических волокон (и. е.).
6. По способу свивки: на раскручивающиеся (Р) и нераскручивающиеся (Н). Проволоки и пряди в канатах типа Н сохраняют после разрезания свое первоначальное положение в канате, а в канатах типа Р — не сохраняют, концы их раскручиваются, образуя «метелки».
7. По направлению свивки: канаты правого и левого (Л) направления свивки. Направление свивки элементов каната определяют по направлению свивки прядей наружного слоя канатов двойной свивки. У канатов правой свивки элементы располагаются справа вниз налево (см. рисунок 10, з…к), а у канатов левой свивки — наоборот — слева вниз направо. Отечественная промышленность выпускает преимущественно канаты правой свивки.
8. По сочетанию направлений свивки элементов каната: односторонней свивки (О) с одинаковым направлением свивки проволок в наружном слое прядей и прядей в канате (см. рисунок 10, з), крестовой свивки с противоположными направлениями свивки (см. рисунок 10, и), комбинированной свивки (К) с сочетанием указанных направлений свивки (см. рисунок 10, к).
9. По степени крутимости: крутящиеся под действием растягивающей нагрузки, в которых все элементы каната имеют одинаковые направления свивки, и малокрутящиеся (МК) — многослойные с противоположным направлением свивки прядей в канате.
10. По механическим свойствам проволоки каната: высшей марки В, первой марки I и второй марки II (изготовление с согласия потребителя), отличающиеся чистотой химического состава и физико-механическими свойствами по ГОСТ 7372—79.
11. По назначению: грузолюдские (ГЛ), грузовые (Г) и бензельные (Б). Для подъема людей и опасных грузов типа расплавленного металла применяют только канаты ГЛ, свитые обязательно из проволок высшей марки В. Канаты типа Б применяют для наложения бензельных обвязок на концы канатов (вместо мягкой отожженной проволоки) перед резкой, закреплением или запасовкой в полиспасты.
12. По виду покрытия поверхности проволок: из светлой проволоки (без покрытия) для легких условий эксплуатации (Л), из проволоки с тонким слоем цинкового покрытия (оцинкованные) для средних условий эксплуатации в агрессивных средах (С), из проволоки с цинковым покрытием средней толщины для жестких условий эксплуатации (Ж) и из проволоки с толстым слоем покрытия для очень жестких условий эксплуатации (ОЖ).
Конструкции конкретных канатов, их назначение и параметры регламентированы требованиями соответствующих ГОСТов. Условное обозначение каната должно содержать: диаметр каната, назначение, марку, вид покрытия, направление свивки элементов, способ свивки, степень крутимости, маркировочную группу и номер соответствующего стандарта. Например, условное обозначение: Канат 39.5-Г-1-О-Р-1764 (180) ГОСТ 7668—-80 означает канат диаметром 39,5 мм, грузового назначения, из проволоки первой марки, без покрытия, правой односторонней свивки, раскручивающийся, с маркировочной группой проволок 1764 МПа. ГОСТ требует указывать (в скобках) маркировочную группу проволок в отмененной системе физических единиц МКГСС — 180 кгс/мм2. ГОСТ 7668—80 соответствует конструкция каната 6X36+1 о. с.— двойной свивки из шести прядей по 36 проволок в каждой пряди с одним органическим сердечником.
Выводы
К подъемным устройствам относят блоки и тали (тельферы), подвешенные к неподвижным опорам, домкраты и другие механизмы. Напольными устройствами являются лебедки, передвижные краны, тележки и другие устройства. Надземные устройства включают в себя кран-балки, монорельсы, мостовые и другие грузоподъемные краны.
В настоящий момент наиболее распространенным устройством, позволяющим контролировать устойчивость установки, является ограничитель грузового момента, работающий в индикаторном режиме, и не влияющий на управление машиной до момента достижения критического значения устойчивости.
Основным гибким тяговым (несущим) элементом практически любого грузоподъемного крана является стальной проволочный канат, назначение которого преобразовывать вращательное движение барабана лебедки механизма подъема груза крана в поступательное движение перемещаемого груза.
Список литературы
1. Козлов М.В. Автоматизированный комплекс управления устойчивостью мобильных грузоподъемных средств // Шестая московская межвузовская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины» М.: Изд-во МГАВТ, 2010. -с. 35.
2. Я.С. Ватулин, М.В.Козлсв. Автоматизированный комплекс управления устойчивостью мобильных грузоподъемных средств // Труды второй межвузовской студенческой конференции «Механики - XXI веку». Братск: Изд-во БрГТУ, 2011. - с. 123-127.
3. Редькин A.B., Ватулин Я.С., Козлов М.В. Автоматизированный комплекс для повышения устойчивости стреловых самоходных кранов // Автоматизация и современные технологии. - N 6 - 2013. С. 3 - 6.
4. Редькин A.B., Козлов М.В.Система предотвращения опрокидывания мобильных грузоподъемных машин // Изв. ТулГУ. Сер. Подъемно-транспортные машины. Вып. 3. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - С. 225-230.
5. Редькин A.B., Козлов М.В. Автоматизация обеспечения устойчивости стреловых самоходных кранов // Региональная научно-техническая конференция "Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов". Тула, 2006.
6. Редькин A.B., Козлов М.В. Система обеспечения устойчивости мобильных грузоподъемных машин // Труды научно-практической конференции
молодых ученых и специалистов центра России "Молодые ученые центра России: вклад в науку XXI века". Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - С. 52-57.