Виды и классификация канатов: детальный обзор многообразия стальных грузоподъемных элементов
Стальные канаты представляют собой одни из самых распространенных видов изделий, изготавливаемых из проволоки посредством разных методов свивки. Используются они преимущественно в промышленности: машиностроительной, угольной, нефтедобывающей, и перерабатывающей, сельскохозяйственной и других сферах. Чаще всего они выполняют роль основного грузонесущего элемента в грузоподъемных механизмах и конструкциях.
ГОСТ 3241-91 определено большое разнообразие стальных канатов, отличающихся между собой по ряду признаков, таких как: тип касания, материал сердечника, способ, направление свивки и прочим. Объединяет их одно: вне зависимости от вида изделия, грузонесущие тросы должны быть максимально прочными при условии сохранения приемлемого уровня гибкости. От данных характеристик во многом зависит безопасность эксплуатации, определяемая надежностью каната и его качественными характеристиками.
Общая информация о стальных канатах: конструктивные особенности, назначение, применение
Для достижения идеального баланса прочности и гибкости стальные тросы изготавливают именно прутка, состоящего из тонкой проволоки. За счет этого готовое изделие объединяет в себе преимущества обоих материалов, которые в сочетании нивелируют недостатки друг друга. То есть, канаты из стали сочетают прочность арматуры и гибкость проволочных элементов.
Вторая характеристика во многом зависит от количества проволок. Менее гибкие изделия состоят из 42, более пластичные – из 72. Свивки повышенной гибкости представлены набором из 144 проволок, разделенных поровну на 6 прядей, расположенных вокруг сердечника.
Важно! Стальной канат состоит из сердечника и расположенных вокруг него переплетенных прядей, скрученных, в свою очередь, из проволок одинакового или разного диаметра. В первом случае структуру определяют как нормальную, а во втором – как комбинированную. При сочетании проволок разного диаметра на поверхности троса всегда располагается более толстая.
В любом канате присутствует сердечник. Он выполняет функцию амортизатора, помогающего удерживать пряди в нужном положении. Если же говорить инженерной терминологией, то сердечник эффективно противостоит радикальным нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации, и тем самым препятствует появлению деформаций.
Сердечник может изготавливаться из пеньки, джута, стали, синтетических материалов. Больше всего распространены металлические элементы, но применяются и другие, имеющие свои преимущества. Например, пеньковый сердечник, который всегда пропитывается противогнилостной и антикоррозионной смазкой, способствует повышению гибкости троса, смягчает действие на него рывков (ударных нагрузок), а также снижает трение и предохраняет проволоку от коррозии в течение всего периода эксплуатации.
Тип сердечника, способ свивки, материал изготовления, наличие оцинковки и ряд других параметров – все это во многом определяет сферу эксплуатации стальных тросов. Да, чаще всего они применяются в строительстве и промышленном производстве с целью подъема и переноски тяжелых грузов. Но также при помощи стальных канатов перекрывают стадионы, спортплощадки, их активно используют при креплении мостов, фасадных подъемников, монтаже пассажирских лифтов.
Классификации стальных канатов по разным признакам
Всего выделяют около 4 десятков видов стальных канатов. Их характеристики, свойства и сфера применения определяются ГОСТ (в основном, 3241-91). Ниже мы расскажем обо всех существующих классификациях грузонесущих тросов и признаках, которые легли в основу разделения.
По конструктиву
В зависимости от конструктивных особенностей выделяют:
Спиральные канаты, или изделия одинарной свивки. Они могут состоять из одного или нескольких проволочных слоев, скрученных в концентрические спирали. При этом тросы, свитые из круглой проволоки, относятся к классу обыкновенных спиральных канатов, а изделия, содержащие в наружном слое фасонные проволочные элементы, называются канатами закрытой и полузакрытой конструкции. Суть и одновременно преимущество их устройства заключается в удержании фасонной проволоке соседними при ее обрыве.
На заметку! Тросы одинарной свивки, используемые для плетения в канат, являются прядями.
Изделия двойной свивки. Они состоят минимум из шести прядей, соединенных в концентрический слой. Такие тросы бывают одно- и многослойными. Последний вариант примечателен повышенным уровнем гибкости и относительно большой опорной поверхностью .Помимо этого многослойная навивка способна наделять изделие некрутящимися свойствами.
Для справки! Тросы двойной свивки, используемые в последующем в качестве составных частей для изготовления других канатов (повторной свивки), называются стренгами.
Тросы двойной свивки. Такие изделия представляют собой канаты, состоящие из стренг, скрученных по спирали в единый концентрический слой.
По типу касания
Еще одна классификация тросов основана на типе касания проволок в слоях канатов. В соответствии с этим признаком изделия разделяют:
Тросы с точечным касанием (ТК). Пряди для них изготавливают посредством проведения нескольких технологических этапов, количество которых напрямую зависит от числа проволочных слоев. Главная особенность канатов с точечным касанием заключается в их устройстве, представленном разношаговыми свивками по слоям прядей, в которых проволоки, в свою очередь, перекрещиваются. Подобное расположение значительно увеличивает срок эксплуатации изделий за счет снижения уровня износа, вызываемого сдвигами и иными факторами.
Канаты с линейным касанием (ЛК). Для них характерно сохранение постоянства свивок во всех слоях пряди. С целью достижения линейного касания особое внимание уделяется диаметру проволоки и пряди, который выбирается в соответствии с конструкцией последней. Например, в канатах типа ЛК-0 используют проволоки одного диаметра, изделия типа ЛК-Р в наружном слое имеют элементы разной толщины, а в прядях 7/С-З применяют проволоки, при помощи которых заполняется пространство между элементами разного диаметра. При этом в трехслойных прядях канатов с линейным касанием могут присутствовать разные сочетания вышеуказанных типов.
Важно отметить, что при правильном подборе конструкции эксплуатационные качества тросом с линейным касанием гораздо выше в сравнении с канатами, пряди в которых соприкасаются по точечному принципу.
Изделия с точечно-линейным касанием (ТЛК). Его получают посредством замены центральной проволоки на семипроволочную прядь в элементах с линейным касанием. При этом на двухслойную прядь (ЛК) укладывают еще один проволочный слой, состоящий из одинаковых в части диаметра элементов с точечным касанием. ТЛК пряди могут обладать высокими некрутящимися свойствами при условии выбора соответствующих параметров свивки.
Канаты с комбинированным касанием (линейно-точечным, тип 6/7). Их получают за счет преобразования трехгранных прядей путем винтовой прокатки элементов типа ЛК.
По материалу сердечника
В зависимости от материала, из которого изготавливается сердечник, канаты разделяют на:
Тросы с органическим сердечником (или ОС). Они применяются с целью обеспечения изделий должной упругостью и повышенной гибкостью. В роли органического сердечника могут выступать: пенька, манила, сизаль, хлопчатобумажная пряжа, асбестовый шнур и даже искусственные материалы в виде капрона, полиэтилена, нейлона. Вне зависимости от выбора сердечник пропитывается смазкой, помогающей повысить эксплуатационные качества каната.
Канаты с металлическим сердечником (МС). Его применение наиболее целесообразно в случае необходимости значительного повышения структурной прочности троса при многослойной навивке изделия на барабан, а также при использовании каната в условиях повышенной температуры.
Для справки! Металлический сердечник может изготавливаться из мягкой или канатной проволоки, характеризующейся показателем временного сопротивления на разрыв не более чем 900 Н/мм2.
По направлению свивки и по их сочетанию
В соответствии с характеристикой, основанной на направлении проволочного плетения, выделяют канаты правой и левой свивки. А в зависимости от их сочетания из тросов двойной свивки могут изготавливаться следующие виды канатов:
С одинаковым направлением витья проволок в самих прядях и в них же в канат. Такие изделия называются тросами односторонней свивки (запасовки). Для них свойственна повышенная гибкость, меньший износ, но, в то же время, легкость раскручивания, что особенно характерно при нагрузках.
С противоположным направлением витья по отношению к свивке прядей в канат. Такие тросы называются канатами крестовой свивки. Раскручивающая способность у них гораздо ниже, чем у вышеописанного типа, что считается преимуществом.
С одновременным применением прядей левого и правого направления витья. Это так называемые тросы комбинированной свивки.
По способу свивки и степени крутимости
В зависимости от характеристик, выходящих в результате используемого способа свивки, канаты могут быть:
Раскручивающимися. Проволоки в таких тросах не освобождаются от внутренних напряжений, образующихся в процессе витья элементов в пряди, а последних в канат.
При этом стренги, проволоки и пряди не сохраняют положения в тросе после освобождения его концов от перевязок.
Нераскручивающимися. В таких канатах внутреннее напряжение снимается посредством рихтовки и предварительной деформации. В результате после снятия перевязок все составляющие элементы сохраняют свое положение.
Нераскручивающиеся канаты имеют массу преимуществ перед раскрущивающимися:
- они более гибкие;
- в них равномернее распределяются растягивающие усилия;
- такие изделия обладают повышенной сопротивляемостью усталостным напряжениям.
В соответствии со степенью крутимости различают крутящиеся и малокрутящиеся канаты. Последние следует отличать от нераскручивающихся, ведь это кардинально разные хараткеристики. Для малокрутящихся тросов свойственна минимизация уровня вращения изделия вокруг своей оси, что достигается за счет подбора направлений витья отдельных слоев проволоки или прядей. В результате моменты вращения прядей уравновешиваются, что не дает канату вращаться вокруг своей оси.
Классификации канатов по иным признакам
Классификация стальных канатов также предполагает их разделение:
по степени уравновешенности (рихтованные, обладающие свойством сохранения пярмолинейности, и нерихтованные);
маркам (канаты марок высокого (ВК), повышенного (В) и нормального (1) качества);
наличию покрытия проволок (оцинкованные и канаты без покрытия), а для оцинкованных изделия – по условиям эксплуатации (средне-агрессивные, жесткие и особо жесткие);
назначению: грузолюдские (или лифтовые) канаты, тросы для транспортировки и подъема людей и грузов (ГЛ), грузовые (только для грузов, обозначаются “Г”);
точности изготовления (нормальной и повышенной);
форме поперечного сечения прядей (круглопрядные и фасоннопрядные, разделяемые также на трехгранно-, плоско- и овальнопрядные).
Маркировка стальных канатов и ее связь с классификацией
Все вышеописанные свойства и характеристики стальных грузонесущих канатов отражают при его маркировке. Например, надпись 12-Г-ВК-ОЖ-МК-Л-Н-Р-Т-1770 ГОСТ 3077-80 означает, что перед вами канат диаметром 12 мм, грузовой, оцинкованный с учетом эксплуатации при условиях особой жесткости, малокрутящийся, изготовленный с применением левой крестовой свивки, нераскручивающийся, повышенной точности, маркировочной группы 1170, сделанный по указанному ГОСТу.
Ввиду столь широкой, многогранной и довольно сложной классификации, к выбору стального каната следует подходить с должной ответственностью. Особенно, если учесть требования безопасности и риски ЧП, возрастающие в случае неверного выбора в разы.
