Канаты изготовляют с различным направлением свивки прядей: с правым и левым. При правом направлении пряди идут слева – вверх – направо; при левом направлении наоборот: справа – вверх – налево.
Канат стальной
По сочетанию направлений свивки проволок в прядях и прядей в канатах различают канаты односторонней и крестовой свивки. В канатах односторонней свивки направления навивки проволок в наружном слое прядей и прядей в канате одно и то же. В канатах крестовой свивки эти направления противоположны. Канаты односторонней свивки имеют более ровную поверхность, площадь сечения в них заполнена лучше, они более гибки и долговечны вследствие увеличенной поверхности соприкосновения проволок с поверхностью блока или барабана. Их срок службы на 25-50% больше срока службы канатов крестовой свивки. В канатах крестовой свивки наружные проволоки смежных прядей соприкасаются по отдельным точкам, что увеличивает контактные напряжения, повышает износ и снижает долговечность каната.
Канаты односторонней и крестовой свивки
Из-за стремления к раскручиванию под действием растягивающей нагрузки канаты односторонней свивки непригодны к использованию в тех случаях, когда груз свободно подвешивают на одной ветви. В этих случаях применяют канаты крестовой свивки, а канаты односторонней свивки используют при движении груза в направляющих или при применении подвижных блоков, препятствующих раскручиванию каната. Благодаря большей структурной прочности, то есть лучшему сохранению формы под воздействием внешней радиальной нагрузки от вышерасположенных слоев, канаты крестовой свивки применяются не только при однослойной, но и при многослойной навивке на барабан.
Направление свивки имеет большое значение при наматывании каната на барабан. За каждый оборот барабана канат смещается на размер своего диаметра и деформация изгиба каната дополняется деформацией кручения. В зависимости от принятого направления вращения барабана, а также в зависимости от направления свивки прядей каната деформация кручения может уменьшать или увеличивать его скручивание. Для увеличения плотности каната и удлинения срока его службы следует так подбирать направление навивки, чтобы канат в процессе работы дополнительно подкручивался. Направление свивки каната в зависимости от направления укладки его витков на барабане надо выбирать, как показано на рисунке 1. При закреплении обоих концов каната на барабане направление свивки каната можно принять любым.
Выбор каната по направлению свивки
Рис. 1
Практикой эксплуатации рекомендуются следующие конструкции канатов для их использования в кранах в качестве подъемных и тяговых элементов: канаты с органическим сердечником ЛК-Р 6х19 (ГОСТ 2688–80), ЛК-РО 6х36 (ГОСТ 7668–80); канаты с металлическим сердечником ТЛК-РО 6х36 + 7х7 (ГОСТ 7669–80) и ЛК-З 6х25 + 7х7 (ГОСТ 7667–80).
С целью улучшения качества стальных канатов заводы начали выпуск канатов для грузоподъемных машин их радиально обжатых прядей (рис. 2). При изготовлении канатов прядь, свитую из проволок круглого сечения, пропускают через волоку, в результате чего проволоки пряди, пластически деформируясь, теряют круглую форму и линейный контакт между ними становится контактом по поверхности, увеличиваются опорная поверхность пряди и степень заполнения ее поперечного сечения.
Стальной канат из радиально обжатых прядей
Рис. 2
Эти канаты по сравнению с традиционной конструкцией отличаются высокой плотностью и однородностью, повышенным сопротивлением износу проволок, повышенной на 12-15% прочностью на разрыв и увеличенной на 30-50% долговечностью.
Достоинства стальных канатов
Достоинствами стальных канатов, обеспечивающими их преобладающее применение в грузоподъемных машинах, являются плавная и бесшумная работа при любых скоростях, гибкость во всех направлениях и надежность в работе (так как по числу лопнувших проволок можно установить степень изношенности каната), относительно малая масса. Значительная упругость стальных канатов существенно снижает динамические нагрузки в процессе пуска и торможения благодаря демпфированию толчков, воспринимаемых металлической конструкцией грузоподъемной машины и механизмом подъема.
Недостатки стальных канатов
Недостатком стальных канатов является их относительно небольшой срок службы, увеличение длины канатов в процесса эксплуатации. Необходимость применения барабанов больших диаметров приводит к увеличению передаточного числа редуктора и общей массы машины.
Эксплуатация стальных канатов
Для повышения долговечности и надежности канатов должны быть исключены возможность спадания их с блоков и барабанов, смещение за установленные габариты и перетирание их вследствие соприкосновения с элементами конструкции или с другими канатами.
Канаты грузоподъемных машин, транспортирующих расплавленный металл, необходимо защищать от непосредственного воздействия теплоты и брызг металла, устанавливая отражающие кожухи. Преждевременный износ канатов и их повреждения могут происходить в результате неправильного выбора конструкции каната, типа и направления свивки (см. типы свивки), неправильной навивки на барабан, неправильного выбора соотношения диаметров каната и барабана или блока, профиля и размера ручья блока и канавок барабана, перегрузок, чрезмерных динамических воздействий на канат, абразивного износа и коррозии.
При выборе каната надо иметь в виду, что если он свит из толстых проволок, то имеет повышенную жесткость, но хорошо сопротивляется абразивному износу. С уменьшением диаметра проволок увеличивается гибкость каната, но одновременно возрастает и износ проволок, уменьшается его структурная прочность (особенно при многослойной навивке), сокращается срок службы.
Износ стального каната
Чтобы уменьшить износ каната и предохранить его от повреждений, при хранении и эксплуатации канаты покрывают защитной смазкой. Обычно в качестве смазочного материала применяют канатные смазки 39у и торсиол 35, а для канатов особо ответственных механизмов — торсиол 55. Эти виды смазок обладают хорошей адгезией, не снимаются при эксплуатации, проникают к центру каната и прядей, обладают способностью покрывать поверхность каната тонкой пленкой и быстро застывать, не испаряются и не затвердевают со временем, не содержат щелочей, кислот и других элементов, вызывающих коррозию.
Норма износа каната определяется числом оборванных проволок в наружных слоях прядей на длине одного шага свивки и устанавливается по правилам Госгортехнадзора. При превышении норм канат должен быть забракован и заменен. Число оборванных проволок определяют либо методом визуального контроля, либо с применением электромагнитного дефектоскопа, принцип работы которого основан на местном намагничивании каната посредством создания специальным прибором продольного магнитного поля. При изменении сечения каната (например, вследствие обрыва проволок) образуется поток рассеивания, возбуждающий в измерительной катушке электродвижущую силу, регистрируемую прибором. Измерительная катушка устроена таким образом, что воспринимает только радиальную составляющую интенсивности магнитного поля. В большинстве устройств применяется несколько измерительных катушек или полукатушек, что позволяет определять глубину расположения дефекта внутри каната. Метод электромагнитного контроля позволяет обнаружить и скрытые дефекты: разрывы и надломы отдельных проволок, коррозию и так далее.