CC BY
64
УДК 621.778.1 В.А. Харитонов
ГОУВПО «МГТУ» Т.А. Лаптева
ОАО «Белорецкий металлургический комбинат», г. Белорецк
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ СТЕПЕНЕЙ ОБЖАТИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КАНАТА
Стальной канат - витое изделие, состоящее из большого количества проволок, работающих самостоятельно. Свивка элементов каната по винтовой линии обуславливает его главные отличия от сплошного стержня: высокую прочность и малую изгибную жесткость [1].
Наряду с высокой прочностью и гибкостью, свивка приводит к возникновению и ряда недостатков: эффекту упругой отдачи и тенденции свитой пряди к раскручиванию, наличию свивочных напряжений (изгиб-ных, осевых и радиальных), а также контактных напряжений между проволоками в слоях, величина которых определяется условиями контакта: точечным (ТК), линейным (ЛК) или наиболее выгодным - полосовым (ПК). Полностью или частично компенсировать указанные недостатки возможно методами силовой обработки: рихтованием, преформацией, обкаткой, МТО, радиальным пластическим обжатием и пр. Однако более целесообразно применять пластическое обжатие прядей, которое можно выполнить способами волочения, прокатки, обкатной или ротационной ковки [2].
Целью работы является анализ влияния степени пластического обжатия пряди на формирование напряженного состояния каната, а также на изменение его технических характеристик.
Работоспособность каната зависит от заданной степени обжатия пряди, оптимальная величина которой по результатам испытаний канатов не обнаружена [3].
При назначении больших степеней обжатия, происходит устранение технологических зазоров между проволоками пряди, что снижает изгиб-ную жесткость каната, превращая его в сплошной стержень - прядепро-волоку. В этом случае свиваемый канат теряет свое главное преимущество - возможность изгиба на относительно малый радиус. Поэтому, задавая степень пластического обжатия, следует не только создавать полосовой контакт между проволоками в пряди, но и сохранять некоторый зазор, обеспечивающий относительное проскальзывание проволок при изгибе каната. Это возможно при степени обжатия до 4 %.
Выравнивание напряжений в проволоках при обжатии пряди косвенно подтверждается результатами механических испытаний: разрывное усилие каната в целом увеличивается на 5^6 % [4, 5]. В работе [3] показано резкое уменьшение максимальных контактных напряжений до образования ширины площадки контакта равной 1,2 мм, что соответствует величине относительного обжатия равной 2 %. Дальнейшее увеличение ширины площадки контакта не приводит к столь значительному уменьшению максимальных контактных напряжений. В качестве оптимальных величин обжатия, с точки зрения снижения максимальных контактных напряжений, рекомендуются обжатия в интервале от 2^7 %, что позволяет снизить напряжение в 2^3,5 раза (см. рисунок). Таким образом, пластическое обжатие с малыми степенями следует рассматривать как технологический резерв канатного производства, способствующий улучшению качественных характеристик и эксплуатационных показателей работы стальных канатов за счет создания благоприятного напряженного состояния.
Изменение максимального контактного напряжения
К достоинствам данного процесса следует отнести также повышение производительности прядевьющего оборудования в связи с возможностью увеличения шагов свивки, снижение затрат на деформирующие ролики за счет обжатия способом прокатки либо протяжки по системе калибров «круг - круг» за один проход без промежуточных фасонных сечений, а также возможность повышения технического ресурса канатов бла-
годаря дифференцированному подбору пределов прочности проволок по слоям.
Библиографический список
1. Казменко В.Д. Стальной канат. Ленинград: Машиностроение, 1983. - 72 с.
2. Гостенин В.А., Егоров В.Д. Эволюция и перспективы развития канатного производства // Сталь. - 2001. № 5 C. 43-46
3. V.A. Haritonov, L.M. Zaretsky // Rolling for the Production of Plastically Strained Roes and Strands / EuroWire Magazine, - 2004. - № 1.- pp. 100-101.
4. Валеев Д.Р., Занин А.Н. Заключение ЦИЛ ОАО БМК Разработка технологии изготовления канатов из пластически обжатых прядей для экскаваторов. 2009. - 12 с.
5. Скалацкий В. К., Емельянов В. Г. Повышение технического ресурса канатов из пластически обжатых прядей // Стальные канаты - Киев, Техника, - 1972. - № 9. - 336 с.
