Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

СТАЦИОНАРНЫЕ МАШИНЫ

Долганов А. В.,

7.9. Подъемные канаты. Конструкция и типы. Нормы правил безопасности по уходу и надзору за канатами

Подъемные канаты – наиболее ответственные элементы подъемных установок. Они изготовляются из стальных проволок диаметром от 0,5 до 4,0 мм и временным сопротивлением разрыву σв = 1,4-5-2,2 ГПа. Канат имеет сердечник из органического материала или мягкой стали, вокруг которого по винтовой линии свиваются проволоки (канат одинарной свивки), пряди из проволок (канат двойной свивки) или стренги (канат тройной свивки).

Пряди – это канат одинарной свивки, но с металлическим сердечником, стренги – это пряди двойной свивки. Канаты имеют разнообразную конструкцию и отличаются характером свивки, формой сечения каната и пряди, формой сечения проволок, входящих в канат, и другими признаками. Ниже приведем классификацию по признакам, имеющим важное значение для подъемных канатов.

По форме сечения прядей канаты различают круглопрядные (рис. 7.16, а и б) и фасонные. Последние канаты имеют треугольное (рис. 7.16, г), овальное, плоское и другие сечения прядей и называются соответственно трехграннопрядными, овальнопрядными, плоскопрядными и т. д.

По сравнению с круглопрядными канатами фасонные характеризуются большим наполнением сечения каната проволоками, лучшим прилеганием к ободу навивки подъемной машины и, следовательно, меньшим удельным давлением, но они сложнее в изготовлении.

По форме сечения различают канаты круглые (см. рис. 7.16, а, б, в, г) и плоские (см. рис. 7.16, д). Первые применяются в качестве подъемных, амортизационных, тормозных и проводниковых, вторые – как уравновешивающие.

По конструкции различают канаты с точечным (ТК), линейным (ЛК) и точечно-линейным касаниями (ТЛК).

Здесь и далее в скобках даются обозначения канатов, принятые в ГОСТ и технических условиях на канаты. Точечное касание имеет место при различном шаге свивки проволок в каждом слое пряди, когда проволоки перекрещиваются, а линейное касание, когда все слои свиты с одинаковым шагом. Канаты с линейным касанием имеют большие сроки службы (на 30-40 %) по сравнению с канатами, имеющими точечное касание проволок.

Канаты с линейным касанием могут иметь проволоки в каждом слое одинакового диаметра, но разного диаметра в различных слоях (ЛК-О), разного диаметра в части слоев (ЛК-РО), в наружном слое (ПК-Р) и проволоки заполнения между слоями (ЛК-3).

По сочетанию направлений свивки проволок в пряди и прядей различают канаты односторонней (правой или левой), крестовой (направление свивки проволок и прядей встречное) и комбинированной свивок. Канаты односторонней свивки благодаря совпадению направлений свивки имеют склонность к раскручиванию, но имеют больший контакт с желобом органа навивки и меньшую изгибную жесткость по сравнению с канатами крестовой свивки.

По способности самораскручивания канаты различают: раскручивающиеся (Р), нераскручивающиеся (Н) и малокрутящиеся (МК).

Нераскручивающиеся канаты, в отличие от раскручивающихся, изготовляют из предварительно деформированных проволок, и при снятии бандажей они сохраняют форму по концам. Они более эффективны в эксплуатации и отличаются: большей гибкостью, более равномерным распределением усилий между проволоками и прядями, меньшим изменением шага свивки при нагрузке на канат и большим сроком службы.

Малокрутящиеся канаты – это многопрядные канаты, причем каждая прядь с несколькими слоями. В каждом последующем слое проволоки свиты в противоположном направлении по отношению к предыдущему. Такие канаты практически не раскручиваются и не закручиваются при изменении растягивающей их нагрузки.

По конструкции проволок наружного слоя канаты одинарной свивки бывают открытыми и закрытыми (см. рис. 7.16, в).

В качестве подъемных канатов применяются и рекомендуются ПТЭ к применению канаты: круглопрядные с линейным и точечным касаниями, трехграннопрядные и закрытой конструкции (см. рис. 7.16). На подъемных установках используются канаты с пеньковым сердечником, который выполняет две задачи – служит опорой для прядей и аккумулятором смазки. Смазка каната уменьшает истирание проволок, а также разрушение от ржавчины.

В последнее время все большее применение находят оцинкованные канаты (каждая проволочка покрыта слоем цинка), на которые меньше действуют агрессивные среды.

Расчет головных канатов. Головные канаты рассчитываются в соответствии с нормами ПБ [7] и ПТЭ по максимальной статической нагрузке Fст без учета динамических изгибных и контактных напряжений и по регламентируемым статическим запасам прочности каната:

(7.48)

где Рс – суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н.

Рс определяют по результатам испытаний проволок, взятых из образца для испытаний. В сумму не входят усилия на разрыв проволок, не выдержавших испытаний. Агрегатное разрывное усилие каната Ра всегда меньше Рс, так как при растяжении каната проволоки испытывают сложное упруго-пластическое воздействие в связи с взаимовлиянием соседних проволок:

Ра = k · Рс (7.49)

где k – коэффициент, учитывающий условия свивки, принимают равным 0,9 для канатов одинарной и двойной свивки с одним рядом проволок в пряди и равным 0,85 и 0,82 для канатов двойной свивки соответственно с двумя и тремя слоями в пряди.

В расчетную статическую нагрузку Fст входят силы тяжести груза, сосуда, вагонеток в клети и головного каната.

Согласно ПБ [7] статический запас прочности п должен быть не ниже: 9-кратного для людских и аварийно-ремонтных подъемных установок; 7,5-кратного для грузолюдских подъемных установок; 6,5-кратного для грузовых подъемных установок; 8-кратного для подъемных установок со шкивами трения (людских, грузолюдских и грузовых) и грузолюдских многоканатных подъемных установок: 7-кратного для грузовых многоканатных подъемных установок. Эти запасы принимаются при глубине подъема до 600 м.