Стальной канат: классификация и критерии выбора троса

Стальной канат является одним из самых распространенных видов проволочных изделий, которые изготавливаются различными методами свивки. Более того, является основным элементом грузоподъемных конструкций и механизмов, который несет в себе всю грузонесущую нагрузку. Такие конструкции применяются в различных отраслях промышленности, например, в горнодобывающей, угольной, нефтедобывающей, машиностроении, сельскохозяйственной и в других. И в связи с этим существует множество видов изделий из стальных прядей и проволок. Более подробно о видах будет рассмотрено в классификации.

Основная разновидность канатов и тросов из стали

Существует очень много классификаций стальных канатов в зависимости от классифицирующего признака. Если в качестве такого признака взять структуру, то стальные канаты могут подразделяться на одинарные, двойные и тройные.

1. Одинарные представляют собой канаты, свитые из одной или нескольких слоев по спирали. Или иначе их называют спиральные канаты, название которых происходит от метода свивки. Одинарные канаты предназначены для свивки тросов. Тросы изготавливаются из одинарных прядей круглого сечения.
2. Двойные — изготавливаются методом концентрической свивки прядей в 1 или несколько слоев. Они предназначены для изготовления более прочных тросов, которые также называются стренгами.
3. Канаты тройной свивки изготавливаются из стренг, методом однослойной концентрической свивки по спирали.

Помимо, структуры существуют и другие основные классифицирующие признаки. Например, форма сечения, тип плетения, материал сердечника, метод и направление свивки, механические свойства, точность изготовления и предназначение. Тросы стальные могут иметь как плоскую, так и круглую форму сечения. Стальные пряди, из которых плетут тросы также подразделяются по форме сечения на круглые и фасоннопрядные, а вторые, в свою очередь, бывают плоскопрядными и трехгранопрядными.

По типу плетения канаты классифицируются как:

• изделия из проволок, в которых слои касаются точечным методом, такой тип плетения называется точечное касание (ТК);
• изделия, состоящие из слоев проволок касающихся между собой линейным методом, такой тип плетения называется линейным касанием и обозначается как ЛК;
• в таких изделиях используются проволоки одинакового диаметра, условно они обозначаются как ЛК-О;
• тип плетения, при котором, проволоки в последнем слое, имеют разный диаметр, условное обозначение ЛК-Р, указывает на линейной касание;
• ЛК-З, тип плетения при котором, проволоки касаются линейно и между собой и с проволоками заполнения;
• ЛК-РО — как видно из, аббревиатуры такие проволоки включают в себя пряди плетенные линейно, имеющие разный диаметр.
• ТЛК — представляют собой комбинацию первых двух видов. То есть, проволки соприкасаются линейно-точечным методом.

По материалу сердечника различают — с органическим сердечником, то есть, в центре прядей изготовлен из синтетических либо натуральных волокон как манила, пенька, хлопок, капрон, лавсан, вискозы и т. д.

По методу плетения выделяются раскручивающиеся и нераскручивающиеся, которые отличаются друг от друга тем, что вторые сохраняют первоначальное положение прядей, после использования. Плетение может быть как по направлению вправо, так и влево. Чтобы определить направление нужно посмотреть на последний слой, в зависимости от структуры он может состоять из проволок или прядей, например, в одинарной свивке наружный слой состоит из проволок, а в двойной — из прядей, и в тройной свивке из из стренг.

По механическим свойствам канаты делятся на три типа исходя из качества изделия, соответственно на нормальное, высокое, повышенное качество. Все три типа имеют свои условные обозначения марка1, марка ВК и марка В.

Существует классификация еще по одному немаловажному признаку — точность изготовления. По точности канаты бывают нормальной точности и соответственно повышенной точности, которое обозначается как Т. Повышенная точность от нормальной отличается наличием предельного отклонения по диаметру троса.

Конструкция

Металлические канаты могут иметь отличную друг от друга конструкцию, но основа у всех изделий одинаковая. В основе каната лежит сердечник, вокруг него переплетается проволока. Сердечник изготавливается не только из стали, но и из неметаллических материалов. Стальной сердечник необходим для моделирования будущего каната, для защиты его поверхности от прогибания. Чаще всего защищается антикоррозийным покрытием из цинка, реже для этих целей используют полимеры.

Если применяется сердцевина из органических материалов, это может быть, например, пенька или сизаль, то она пропитывается специальной смазкой. Это позволяет избежать ее преждевременного гниения, уменьшает трение между составными частями. Часто применяют сердечники из полиамидных нитей. Важное преимущество всех канатов с неорганическими сердечниками — малый вес и высокая гибкость.

• Вообще, по уровню гибкости различают такие виды стальных канатов:
• С низкой степенью. Этому уровню соответствует изделие с 42 проволоками и пеньковым сердечником.
• Со средней степенью. Такому типу соответствует канат с 72 проволоками, свитыми в пряди.
• С высокой степенью. Этому уровню принадлежит трос с пеньковым сердечником и стальной проволокой в количестве 144 штук, свитыми в 6 прядей.

Перед выбором троса необходимо учитывать ряд его свойств. Основная характеристика стальных канатов, о которой мы уже упомянули — гибкость. От нее во многом зависит, в какой области будут использовать канат. Необходимо также учитывать прочность, предельную величину натяжения, грузоподъемность. Прочность на разрыв зависит от коэффициента запаса прочности и диаметра троса. Часто важным параметром является устойчивость к воздействию агрессивной среды, при повышенных требованиях изделие проходит дополнительную обработку. Иногда важно учитывать вес каната.

Предназначение стальных канатов

Как уже было сказано выше, тросы из стали являются основными грузонесущими элементами любого грузоподъемного механизма. Например, подъёмного крана, буровой установки, экскаваторов, грузовых и пассажирских лифтов и других. Помимо этого, стальные тросы применяются в качестве материала для изготовления грузозахватных и других прочных приспособлений, способных выдержать огромные механические нагрузки. Поэтому важно подходить к выбору таких изделий с большой ответственностью. На сегодняшний день на рынке представлен широкий ассортимент тросов и канатов изготовленных из стали, и в связи с этим покупатель сталкивается с проблемой выбора.

Чтобы не ошибиться с выбором, необходимо разбираться во всех особенностях и нюансах, на изучение которых могут уйти годы. Поэтому специалисты рекомендуют обращаться к профессионалам при покупке стальных изделий. Но тем не менее существуют критерии, которых придерживаются и профессионалы, и стоит придерживаться рядовым покупателем.

Конструкции стальных тросов

Конструкция троса включает следующие компоненты: сердечник, прядь, проволока, центральная проволока. Чаще всего каждая отдельная проволока расположена вокруг центральной проволоки, образуя жилу проволоки.

Пряди формируются вокруг центрального сердечника, образуя трос. В зависимости от количества прядей определяют толщину тросов. Их достаточно много, но существует предельное количество нитей – 25. Размер и количество проволок в каждой пряди, а также размер и количество прядей в канате сильно влияют на характеристики каната.

Преимущественно большое количество проволоки и прядей небольшого размера образовывают гибкие тросы, обладающие с хорошим сопротивлением при сгибании. Такие варианты подходят для организации спусковых механизмов.

Меньшее количество более толстых проволок и прядей присущи менее гибкому канату с хорошей коррозийной стойкостью и долговечностью. Такой вариант подходит для применения в статических условиях. Конструкция каната также важна для оценки тросов на стойкость к коррозии, уровень износа.

Типы сердечников в стальных тросах

Тросы бывают с тремя типами сердечников:

1. Сердечник из проволоки, который имеет ту же конструкцию, что и внешние жилы.
2. Волоконный сердечник чаще применяют для такелажа. Такие тросы обладают высокой прочностью на растяжение, а благодаря увеличенному диаметру проволоки более устойчивы к истиранию. Для изготовления таких тросов чаще всего используют сизаль (грубое волокно) или полипропилен. За счет этого удается обеспечить гибкое основание для прядей в структуре каната. Волокнистые сердечники используются для изготовления канатов, где требуется эластичность. Волоконные сердечники непригодны для применения на открытом воздухе.
3. Независимый стальной сердечник троса. Этот тип подходит для изготовления тросов, которые используются на растяжении, подвергаются серьезным сжимающим нагрузкам, высоким рабочим температурам. Данный тип каната тяжелее и прочнее троса с волокнистым сердечником.

Область применения

Одним из наиболее примечательных видов стальных тросов, выпускаемых современной промышленностью, является изделие, выполненное из оцинкованной проволоки. Для дополнительной защиты от коррозии такой стальной трос помещен в оболочку из ПВХ. Благодаря этим особенностям своего устройства трос может успешно эксплуатироваться даже в самых неблагоприятных условиях. Так, изделия подобной конструкции используются для обвяза грузов, опускаемых в жидкие среды, с их помощью выполняют монтаж антенн и мачт, линий электропередачи и связи.

Освоили современные производители и выпуск металополимерных тросов, проволока в которых может быть дополнительно оцинкована, что придает изделию еще большую коррозионную устойчивость. Существует и более простой способ защитить трос от возникновения и развития коррозионных процессов, который также используют современные производители. Для этого гибкий стальной трос покрывают слоем специальных смазок либо в его структуру вводят дополнительный слой, сформированный из оцинкованной проволоки.

На современном рынке также можно приобрести тросы, поверхность которых защищена материалом, способным успешно противостоять горению, воздействию высоких температур и температурных перепадов.

Деформации и износ канатов

Чаще всего проволочные соединения разрушаются из-за растяжения, коррозийного или механического воздействия. При обнаружении разрывов при нагрузках на важно обязательно проверить уровень безопасности, особенно, если канат используется для тяжелых й.

Коррозионные повреждения возникают в результате эксплуатации во влажных, соленых, кислотных условиях или при воздействии других химических элементов. В этом случае нужно приложить максимум усилий для устранения проблемы. Как вариант, можно использовать специальную смазку.

Механическое повреждение представляет собой надрезы или надколы. Это происходит из-за неаккуратного обращения с , удара. Также механический разрыв случается из-за резкого освобождения от большого веса.

Разрушение прочности прядей троса часто происходит в результате износа при изгибе. Причинами истирания прядей могут быть:

• перегиб и скручивание канатов из-за нагрузки;
• контактные напряжения между отдельными прядями;
• колебание ветра и другие динамические эффекты. Источник колебания называется «реклаймер».

При выборе троса для конкретных целей важно обратить внимание на качество материала и его свойства. Если намерены применять канат в суровых условиях окружающей среды, обязательно смазывайте изделие. Стальные тросы – это сложный инженерный объект, к выбору которого нужно подходить грамотно.

Свивка в стальных тросах

Свивка в металлических тросах определяет, как проволока в прядях формирует структуру каната. Простыми словами, пряди проволоки имеют алгоритм скручивания, обеспечивающий плотно сформированную структуру. Понятие «свивка» используют для описания направления скрученной проволоки по отношению прядей в готовом тросе. При правильной свивке пряди наматываются вокруг сердечника каната по часовой стрелке, при левосторонней или правосторонней — против часовой стрелки.

Обычный вид свивки означает, что проволока в пряди укладывается в направлении, противоположном направлению, в котором пряди уложены в конечном канате. Направление свивки тросового каната не влияет на разрывную силу троса. Однако сочетание свивки прядей и свивки каната сильно влияет на характеристики троса. Например, если речь идет о структуре каната, где вращение предотвращается при задействованных правосторонних и левосторонних прядей.

Рекомендации по применению различных конструкций канатов

Каждая конструкция каната имеет преимущества и недостатки, которые необходимо правильно учитывать при выборе канатов для конкретных условий эксплуатации. При выборе следует сохранять необходимые соотношения между диаметрами органов навивки и диаметрами канатов и их наружных проволок, а также необходимый запас прочности, обеспечивающий безаварийную работу.

Канаты одинарной свивки из круглых проволок — обыкновенные спиральные (ГОСТ 3062-80; 3063-80; 3064-80) обладают повышенной жесткостью, поэтому их рекомендуется применять там, где преобладают растягивающие нагрузки на канат (грозозащитные тросы высоковольтных линий электропередач, ограждения, растяжки и т.п.)

Канаты двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях при простоте изготовления обладают сравнительно большой работоспособностью и имеют достаточное число разнообразных конструкций Последнее позволяет выбрать канаты для работы при больших концевых нагрузках, при значительном абразивном износе, в различных агрессивных средах, при минимально допустимых отношениях диаметра органа навивки и диаметра каната.

Канаты типа ЛК-Р (ГОСТ 2688-80, 14954-80) следует применять тогда, когда в процессе эксплуатации канаты подвергаются воздействию агрессивных сред, интенсивному знакопеременному изгибу и работают на открытом воздухе. Большая структурная прочность этих канатов позволяет использовать их во многих весьма напряженных условиях работы крановых механизмов.

Канаты типа ЛК-О (ГОСТ 3077-80, 3081-80; 3066-80; 3069-80; 3083-80) устойчиво работают в условиях сильного истирания благодаря наличию в верхнем слое проволок увеличенного диаметра. Эти канаты получили широкое распространение, но для их нормальной эксплуатации требуется несколько повышенный диаметр блоков и барабанов.

Канаты типа ЛК-З (ГОСТ 7665-80, 7667-80) применяют тогда, когда требуется гибкость при условии, что канат не подвергается воздействию агрессивной среды. Применять эти канаты в агрессивной среде не рекомендуется из-за тонких проволок заполнения в прядях, легко поддающихся корродированию.

Канаты типа ЛК-РО (ГОСТ 7668-80, 7669-80, 16853-80) отличаются сравнительно большим числом проволок в прядях и поэтому обладают повышенной гибкостью. Наличие в наружном слое этих канатов относительно толстых проволок позволяет успешно применять их в условиях абразивного износа и агрессивных сред. Вследствие такого сочетания свойств канат конструкции типа ЛК-РО является универсальным.

Канаты двойной свивки с точечно-линейным касанием проволок в прядях типа ТЛК – О (ГОСТ 3079-80) следует применять тогда, когда использование канатов линейным касанием проволок в прядях невозможно из-за нарушения установочных минимально допустимых соотношений между диаметрами органов навивки и диаметрами проволок каната или при невозможности обеспечения рекомендуемого запаса прочности.

Канаты двойной свивки с точечным касанием проволок в прядях типа ТК (ГОСТ 3067-88; 3068-88; 3070-88; 3071-88) не рекомендуются для ответственных и интенсивно работающих установок. Эти канаты можно применять лишь для не напряженных условий эксплуатации, где знакопеременные изгибы и пульсирующие нагрузки не значительны или отсутствуют (стропы, расчалочные канаты, временные лесосплавные крепления поддерживающие и тормозные канаты и т. п.)

Многопрядные канаты двойной свивки (ГОСТ 3088-80; 7681-80) в зависимости от принятых направлений свивки прядей по отдельным слоям изготовляют обыкновенными и некрутящимися. Последние обеспечивают надежную и устойчивую эксплуатацию на механизмах со свободным подвешиванием груза, а большая опорная поверхность и меньшие удельные давления на внешние проволоки позволяют достигать сравнительно большой работоспособности каната. Недостатками многопрядных канатов являются сложность изготовления (особенно предварительной деформации), склонность к расслоению, сложность наблюдения за состоянием внутренних слоев прядей.

Канаты тройной свивки (ГОСТ 3089-80) применяют тогда, когда основными эксплуатационными требованиями являются максимальная гибкость и упругость каната, а его прочность и опорная поверхность не имеют решающего значения. Органические сердечники в стренгах целесообразны тогда, когда канат предназначен для буксировки и швартовки, где требуются повышенные упругие свойства каната. Благодаря использованию проволок малых диаметров по сравнению с проволоками канатов двойной свивки канаты тройной свивки для нормальной эксплуатации требуют шкивы значительно меньших диаметров.

Трехграннопрядные канаты (ГОСТ3085-80) отличаются повышенной структурной устойчивостью, очень большим коэффициентом заполнения и большой опорной поверхностью. Применение этих канатов особенно целесообразно при больших концевых нагрузках и сильном абразивном износе. Рекомендуется использовать эти канаты как на установках со шкивами трения, так и при многослойной навивке на барабаны Недостатком трехграннопрядных канатов являются острые перегибы проволок на гранях прядей, повышенная жесткость каната, трудоемкость изготовления прядей.

Плоские канаты (ГОСТ 3091-80; 3092-80) находят применение в качестве уравновешивающих на шахтных подъемных установках. К достоинствам этих канатов следует отнести их не крутимость. Однако ручные операции, применяемые при сшивке канатов, и относительно быстрое разрушение ушивальника при эксплуатации ограничивают объем использования этих канатов в промышленности.