Канаты грузоподъёмных устройств и подъемных сооружений Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

Очень упругая картонка с этой надписью на английском и русском языках. Эта картонка обладает свойством поляризуемости и оказалась поляризованной так, что длинная сторона картонки несет длинный вектор [4]. Интересно! Если повернуть английской стороной к иконе «Умиление», то на всем протяжении, сколько длится правая рука, действует закон торможения. Иначе, происходит в случае, если повернуть русским переводом к иконе. Вплотную к иконе действуют силы отталкивания, и колено легко поднимается на протяжении, по меньшей мере, 0.6 м. Имеется явно яма в районе 0,2 м от иконы, но далее всё выправляется. Вот какая картонка! Ясно!

Под руку попался блестящий «золотом» диск от подставки шоколадных конфет. Толщина его была 1.5 мм, а диаметр - 12 см. Долго я с ним копался, пока не догадался, что он относится к разряду многополюсных приборов и с ним мне придется покопаться. Он имел 70 ядер (полюсов). Только пересчитать оказалось задачкой. Помимо ядер, которые так резко выступали, что заметить их было не трудно. Меж ядер располагалась многочисленная мелочь, которую за пик было трудно признать.

Рисунок 2 - Слева - икона Божьей Матери, справа - картонный, покрытый фольгой , диск.

Список использованной литературы

1. Валерий Тарасов. Иконы и математика. Изд. Менделеевского Университета . 2016

2. Дж. Сквайрс. Практическая физика. Изд. «МИР», М. 1974 г. 241 с.

3. П. Райст. Аэрозоли. Введение в теорию. Изд. «МИР», 1987, 265 с.

4. В.А. Кизель. Отражение света. Физика и техника спектрального анализа. Изд. «Наука», М. 1973 г.

© Тарасов В. В., 2016 г.

УДК 679.7

Д.Н.Теребов

заместитель начальника отдела ООО «Корпорация Альтон» г.Ижевск, Российская Федерация Д.С.Гмызов инженер-эксперт ООО «Корпорация Альтон» г.Ижевск, Российская Федерация Д.В.Зорин инженер-эксперт ООО «Корпорация Альтон» г.Ижевск, Российская Федерация

КАНАТЫ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ УСТРОЙСТВ И ПОДЪЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Аннотация

В статье рассматриваются причины образования дефектов на канатах грузоподъёмных устройств различного назначения, даются рекомендации по правильному выбору и расчётам на прочность канатов, используемых взамен изношенных.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

Ключевые слова

Канаты, канатно-блочные системы, расчёт на прочность, подъёмные сооружения.

Первоначально перед изготовителями подъемных сооружений встает вопрос по выбору оптимальных эксплуатационных параметров канатов и канатно-блочных систем. Одними из основных факторов являются нагрузки, действующие на канаты при работе подъемных сооружений. Однако, на срок службы стальных канатов, а также на безаварийность их работы влияют не только действующие нагрузки, но и углы обхвата, выбор конструкции канатов, число и характер перегибов, конструкция и техническое состояние блоков, барабанов, канатоукладчиков, выполнение требований при монтаже канатов и их эксплуатации, среда работы канатов и их коррозионная стойкость.

Любые канаты при работе подъемных сооружений подвергаются осевым статическим и динамическим нагрузкам. При набегании и сбегании канатов с блоков и барабанов эти нагрузки чередуются, образовывая напряжения растяжения и перегиба. Наиболее усиленное поверхностное изнашивание канатов наблюдается при прохождении их через блоки, в результате трения каната о блоки происходит износ каната. При подъеме груза происходит скольжение проволок каната по блоку при одновременном вытягивании каната, при этом наблюдается деформация каната в поперечном сечении. Но и при отсутствии нагрузки на канат такое изнашивание происходит вследствие колебаний и вибраций каната на блоках. Также повышенный износ канатов вызывают повышенные скорости подъема (опускания) груза либо резкие рывки (резкое торможение или ускорение). При наматывании на барабан канат изнашивается вследствие его расплющивания (сжатия) и трения между отдельными проволоками и прядями.

Часто причиной быстрого выхода из строя канатов является коррозионное разрушение, причинами чего являются отсутствие смазочного материала или нарушение смазочного слоя в зависимости от окружающей среды, в которой эксплуатируются канаты. Также на эксплуатационный срок службы канатов влияют дефекты, узлы и детали канатно-блочной системы и конструкция каната.

Рекомендации по выбору канатов.

Рациональная конструкция каната изготовителями подъемных сооружений задается при исследовании технологических и эксплуатационных параметров, при котором планируется использование каната с целью продления его срока службы, но при этом обязательно учитываются необходимые соотношения Бб / «¿к , также нужно обеспечить необходимый коэффициент использования канатов, указанный в таблице № 4 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения» (далее по тексту - ФНП).

Необходимо выбирать марку каната (проволоки) исходя от назначения подъемного сооружения и условий эксплуатации. В районах с холодным климатом для работы при температуре - 50 °С и ниже следует применять канаты с большим запасом пластичности, т.е. канаты марки В; в районах с холодным (до - 35 °С) и умеренным климатом - канаты марки I, канаты марки II для подъемных сооружений обычно не применяются. При низких температурах создается концентрация напряжений и зарождение усталостных трещин на поверхностях проволок, что приводит к снижению срока службы канатов.

В условиях повышенной влажности необходимо применять канаты с оцинкованным покрытием, при работе канатов в условиях повышенных температур (100...250 °С) необходимо применять канаты с металлическим сердечником.

Номенклатура канатов.

По назначению канаты подъемных сооружений подразделяются на грузовые (подъемные), стреловые, вантовые, несущие, тяговые и чалочные.

Грузовые канаты применяют для подъема груза различными подъемными сооружениями, эти канаты при работе подвергаются многократным напряжениям: растяжению, перегибам, вибрации, контактным напряжениям. Грузовые канаты должны обладать высокой прочностью при наименьшем диаметре каната, высокую сопротивляемость внешнему и внутреннему износу проволок, иметь большую гибкость, обладать достаточно высокой долговечностью, воспринимать большие динамические нагрузки, противостоять усталостным напряжениям от повторных знакопеременных перегибов на блоках (барабане).

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

Поэтому, в основном, для грузовых канатов применяют канаты с линейным касанием проволок в пряди, при отношении (Бб / i) > 25 целесообразно выбирать конструкцию каната 6 х 19 + 1 о.с., т.е. с большим диаметром проволок в пряди, при меньшем отношении Бб / d рекомендуется применять канаты более гибкие, например 6 х 37 + 1 о.с.; 6 х 36 + 1 о.с.

При многослойной навивке каната на барабан применяют канаты с металлическим сердечником, наибольшее применение в качестве грузовых нашли канаты по ГОСТ 2688, ГОСТ 7668, ГОСТ 7665, ГОСТ 7669, ГОСТ 7667.

Стреловые канаты устанавливают на механизмах изменения вылета стрелы с полиспастным исполнительным механизмом. Они испытывают при работе комплексные нагрузки, поскольку не только поддерживают стрелу с грузом, а с их помощью производится изменение вылета стрелы. Эти канаты имеют многоблочную подвеску, что приводит к множественным перегибам каната, поэтому такие канаты должны иметь достаточную гибкость при определенной прочности и способность противостоять внешнему и внутреннему износу проволок, поэтому часто стреловые и грузовые канаты применяются одного и того же ГОСТа.

Вантовые канаты применяют на гибких стреловых оттяжках автомобильных, башенных, портальных, пневмоколесных, железнодорожных кранов. К этим канатам предъявляются повышенные требования по прочности и коррозионной стойкости, наибольшее применение в качестве вантовых нашли канаты по ГОСТ 3088, ГОСТ 7675, ГОСТ 7676.

Несущие канаты устанавливают на канатных подвесных дорогах и на кабельных кранах, такие канаты испытывают нагрузки натяжения каната и его прогиба под действием силы тяжести грузовых устройств, поэтому они должны быть очень прочными. Самыми лучшими канатами для канатных дорог и кабельных кранов являются спиральные закрытые канаты по ГОСТ 3090, ГОСТ 7675 и многопрядный канат по ГОСТ 7681.

Тяговые канаты служат для передачи тягового усилия на большие расстояния на подвесных канатных дорогах, а также на козловых и кабельных кранах некоторых типов. Такие канаты обычно подвержены обрывам наружных или внутренних проволок, часто происходит износ каната о поддерживающие ролики, блоки. Тяговые канаты должны быть прочными, гибкими, хорошо противостоять трению, воздействию коррозии и поперечному сдавливанию. Наибольшее применение в качестве тяговых нашли канаты по ГОСТ 2688, ГОСТ 7668, ГОСТ 7665, ГОСТ 7669, ГОСТ 7667.

Чалочные канаты используют для буксиров, швартовых, якорных устройств на плавучих кранах. Чалочные канаты работают, в основном, на растяжение и должны обладать высокой гибкостью и коррозионной стойкостью. Лучше всего в качестве чалочных применять канаты по ГОСТ 7668, ГОСТ 3071, ГОСТ 7665.

Расчет на прочность и долговечность канатов.

В соответствие с п. 197 ФНП соответствие коэффициента использования (коэффициента запаса прочности) стальных канатов, выбираемых для замены, следует проверять расчетом по формуле:

Fo > Zp х S,

где:

Fo - разрывное усилие в целом (Н), принимаемое по сертификату (свидетельству об их испытании);

Zp - минимальный коэффициент использования (коэффициент запаса прочности), определяемый по таблице приложения № 2 ФНП, в зависимости от группы классификации (режима) механизма;

S - наибольшее натяжение ветви каната (Н), указанное в паспорте подъемного сооружения.

При отсутствии в паспорте подъемного сооружения группы классификации (режима) механизма ее определяют согласно приложению № 6 ФНП. Таким образом производится расчет каната на прочность.

При расчете на долговечность нужно учитывать, что условия эксплуатации канатов различны, поэтому сроки службы будут существенно отличаться.

Исходя из того, что срок службы канатов подъемных сооружений является случайной величиной, зависящей от нагрузки на канат, ее продолжительности и характеристик нагрузки, материала каната и блоков, конструкции каната, элементов канатно-блочной системы и т.п., предлагается рассчитывать

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

долговечность использования каната, используя законы и положения теории вероятностей, математической статистики и расчета показателей надежности.

Определяем расчетный срок службы для заданного типа каната в месяцах (или тоннах переработанного

груза)

Тср. х Kg х Кпв х Kq

Трасч=-кврх^-

где:

Тср. - средний номинальный ресурс работы каната (ресурс каната); Kg - коэффициент, учитывающий влияние предела прочности каната на долговечность; Кпв - коэффициент, учитывающий влияние на долговечность каната относительной продолжительности включения двигателя механизма подъема;

Kq - коэффициент, учитывающий влияние на долговечность каната концевой нагрузки;

Квр - коэффициент, учитывающий влияние на долговечность каната длительности его эксплуатации;

Kt - коэффициент, учитывающий влияние на долговечность каната отрицательных температур.

Значения коэффициента Kg зависят от прочности каната:

ав, МПа (кгс/мм2) 1372 (140) 1470 (150) 1568 (160) 1665 (170) 1764 (180) 1862 (190) 1960 (200)

KG 0,92 0,94 0,96 0,98 1,00 1,02 1,04

Значения коэффициента Кпв зависят от продолжительности включения:

ПВ 15 25 40 60

Кпв 1,2 1,0 0,8 0,6

Значения коэффициента Kg зависят от коэффициента грузоподъемности:

Кгр 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

Kq 0,9 0,95 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

Значения коэффициента Квр зависят от коэффициента годового использования механизма подъема:

Кг 1,0 0,75 0,5 0,25

Квр 2,0 1,5 1,0 0,5

Значения коэффициента К; зависят от марки каната и значения температур:

Марка каната В I II

Температура - 25.- 40 °С 1,1 1,3 1,5

Температура - 40.- 60 °С 1,5 2,0 2,5

Основная причина преждевременного выхода канатов из строя - это механические повреждения: сход каната с барабанов (до 50 % случаев), с блоков (до 25 % случаев), повреждения из-за невертикального положения канатов (до 10 %), перегрузка крана (до 10 %). Исследования показывают, что срок службы систематически смазываемых канатов выше на 15...40 %, чем у несмазываемых после навески канатов.

Для предотвращения неверной оценки в виде забраковки годных канатов и для экономии финансовых ресурсов при неоправданной замене канатов с успехом применяется приборный метод контроля, например работы по дефектоскопии круглых стальных канатов при помощи измерителя износа стальных канатов ИНТРОС. При помощи этого прибора определяется относительная потеря сечения каната, а также локальные дефекты в виде обрывов проволок или пятен коррозии, как наружных, так и внутренних. Данный метод позволяет осуществлять контроль канатов, сравнивая полученные значения с браковочными показателями, содержащимися в соответствующих нормативах, проводить достоверную оценку состояния канатов с аргументированными выводами об их годности или необходимости браковки.

© Д.Н. Теребов, Д.С.Гмызов, Д.В.Зорин 2016