Разрывное усилие стальных канатов

1. Расчет разрывного усилия в канате

, (3.1)

где S_max – максимальное натяжение каната, кг;

n_k – коэффициент запаса прочности каната

в зависимости от режима работы механизма

, (3.2)

где Q – грузоподъемность крана, кг;

q = 0,01Q – вес крюковой подвески, кг;

– кратность полиспаста в зависимости

от грузоподъемности крана (рис. 2);

– КПД полиспаста в зависимости от

его кратности (рис. 2).

По разрывному усилию выбирается марка и диаметр каната d_к, мм (табл. 2).

2. Расчет диаметров блоков и барабана

, (3.3)

где -диаметр каната, мм;

к – коэффициент жесткости каната в зависимости

от режима работы механизма (табл.1).

Полученный размер округляем до кратного 10.

3. Расчет длины барабана

, (3.4)

где Z – количество витков каната на барабане, шт.;

t = 1,1∙d_к – шаг витков каната, мм.

, (3.5)

где L_k – длина каната в зависимости от кратности

полиспаста α и высоты подъема груза Н, м.

, (3.6)

D_б – длина барабана, м.

4. Расчет частоты вращения вала барабана

, (3.7)

где V_k = V_г∙– скорость навивки каната на барабан, м/мин.;

V_г – скорость подъема груза, м/мин.;

– кратность полиспаста;

D_б – диаметр барабана, м.

5. Расчет мощности эл/двигателя лебедки

, (3.8)

где Q – грузоподъемность крана, кг;

q = 0,01 Q – вес крюковой подвески, кг;

V_Г – скорость подъема груза, м/мин.

=0,8 – общий КПД лебедки.

По расчетному значению мощности выбирается эл/двигатель в зависимости от ПВ % (табл. 3).

6. Расчет передаточного отношения редуктора

, (3.9)

где – частота вращения вала эл/двигателя, об/мин.;

– частота вращения вала барабана, об/мин.

По передаточному отношению редуктора i_Р, мощности эл/двигателя N_д и диаметру вала эл/двигателя d_э/д выбирается стандартный цилиндрический двухступенчатый редуктор типа Ц2У (табл. 4)

7. Расчет крутящих моментов на валах э/двигателя и барабана

, (3.10)

, (3.11)

где N_Д – мощность э/двигателя, кВт;

– мощность на валу барабана, кВт;

=0,8 – общий КПД лебедки;

n_д – частота вращения вала двигателя, об/мин.;

n_б – частота вращения валов барабанов, об/мин.

По крутящим моментам и конструктивным размерам валов d_э/д и d_р выбираются муфты (табл. 5).

8. Расчет тормозного момента на 1-ом быстроходном валу редуктора

, (3.12)

где М₁ – номинальный тормозной момент на 1-ом

валу редуктора, кг ·м;

, (3.13)

Q – грузоподъемность крана, кг;

q = 0,01Q – вес крюковой подвески, кг;

D_б – диаметр барабана, м;

– кратность полиспаста;

i _Р – передаточное отношение редуктора;

= 0,8 – общий КПД лебедки;

n_T – коэффициент запаса торможения (табл. 1).

По тормозному моменту М_Т выбирается тормоз (табл. 6).

9. Оформление отчета

Отчет должен содержать следующие разделы:

Исходные данные для расчета по заданному варианту, включая рисунки и схемы.

Расчеты всех параметров лебедки по пунктам 1-8.

Разрывное усилие каната: характеристики прочности тросов

Стальные тросы являются широко распространенным видом приспособлений, используемых в строительстве, транспорте и других областях, где существует необходимость поднятия грузов. Производители выпускают большое количество канатов, различающихся типом, конструкцией, используемыми материалами и условиями эксплуатации, что следует учитывать при выборе грузонесущего инвентаря.

Базовые характеристики

Все грузонесущие приспособления производятся в соответствии с государственными требованиями или европейскими нормами. Большая часть информации об изделии зашифрована в его маркировке, а также содержится в паспорте.

Основополагающим критерием выбора троса является его прочность, определяющая максимальный вес, который изделие выдерживает при подъеме. Это свойство зависит от сочетания многих факторов, включающих:

• материал изготовления,
• сечение проволоки,
• наличие или отсутствие покрытия на проволочной поверхности,
• тип свивки,
• диаметр изделия,
• диаметр отдельных проволок.

Основным свойством, по которому определяется прочность строп, является разрывное усилие каната.

Расчет параметров прочности

Сила, которую необходимо приложить, чтобы изделие разорвалось, и называется разрывным усилием каната. Данная характеристика всегда указывается в паспорте или сертификате изделия и не должна быть меньше, чем требуют условия ГОСТа, по которому оно изготовлено.

Показатель рассчитывается двумя способами:

1. Прикладыванием усилия, достаточного для разрыва всего изделия;
2. Разрывом каждой проволоки отдельно и суммированием показателей (временного сопротивления).

Временным сопротивлением называют максимальное механическое напряжение, при превышении которого происходит разрушение материала.

Второй способ менее надежен: суммарное усилие, необходимое для разрыва всех проволок, выше, чем для целого грузонесущего приспособления соответствующего диаметра.

При прочих равных условиях разрывное усилие возрастает пропорционально диаметру изделия.

Величина характеристики определяется экспериментальным методом на разрывной машине, чье максимальное усилие не превышает предполагаемое разрывное, более чем в 5 раз. Для определения параметра берется участок стропа длиной не менее 20 диаметров изделия, но не меньше 25 см. Испытание считается пройденным, если разрыв произошел ближе 5 см от места прикрепления и совпадает с указанным в ГОСТе.

Величиной, определяющей допустимую нагрузку на грузонесущий инвентарь и каждую из его ветвей, является коэффициент запаса прочности. Параметр показывает: во сколько раз разрывное усилие превосходит допустимое тяговое.

Характеристики, отображаемые в маркировке

Все основные параметры грузонесущих элементов указываются в их маркировке соответствующими обозначениями.

Канаты могут иметь органический (ОС) или металлический (МС) сердечник, правое или левое (Л) направление свивки прядей, одностороннее (О) или двустороннее плетение, быть раскручивающимися и нераскручивающимися (Н), рихтованными (Р) или нерихтованными, с цинковым покрытием для особо жесткий (ОЖ), жестких (Ж) или средне агрессивных (С) условий работы или без покрытия, изготовленными с нормальной или высокой (Т) точностью.

По механическим характеристикам инвентарь делится на марки:

• высокого качества (ВК),
• обыкновенного качества (В).

А по назначению изделия разделяются на:

• грузолюдские (ГЛ), служащие для транспортировки людей и грузов;
• грузовые (Г), созданные только для переноса грузов.

Кроме вышеперечисленных параметров, в маркировке указывается диаметр приспособления, временное сопротивление проволок (Н/мм2), ГОСТ (ТУ), по которому оно изготовлено.

Для описания грузового троса, сделанного по ГОСТу 2688-80, имеющего диаметр 18 мм, правую крестовую свивку, повышенную точность изготовления, марку высокого качества и временное сопротивление разрыву 1570 Н/мм2, оцинкованного для работы в условиях средней жесткости, будет использована такая маркировка:

Канат 18 Г-ВК-С-Т-1570 ГОСТ 2688-8

Подбирать трос следует, обращая особое внимание на прочность, чтобы изделие долго и надежно выполняло свои функции в транспортировке грузов.

Расчет стальных канатов. Формула. Нормы отбраковки канатов.

Расчет стальных канатов. Формула. Нормы отбраковки канатов.

Стальные канаты согласно Госгортехнадзору, рассчитываются по формуле:

S = P/K,

S – самое большое усилие на канат, кг;

P – разрывное усилие каната, кг;

K – табличный коэффициент запаса прочности, выбирается из таблицы 1. (для грузовых и тяговых канатов, а также оттяжек (расчалок).

Когда проверяют канаты на прочность, их разрывное усилие берется из сертификата, а в случае его отсутствия определяется практически, путем лабораторного испытания. В этом случае расчет каната ведется по суммарному усилию разрыва отдельных проволок, умноженному на 0,83.

Размеры барабанов для каната.

Самый меньший диаметр барабана или блока, который допускается огибать стальным канатом рассчитывается по формуле:

D ≥ d(с – 1),

D – наименьший диаметр канавки огибаемого барабана или блока, мм;

d – диаметр каната, мм;

e – коэффициент, который зависит от типа грузоподъемной машины и режима её работы. (выбирается по таблице 2. см. ниже)

Диаметр уравнительного блока нужно принимать на 40% меньше диаметра барабанов и блоков.

Более детально про виды, типы свивок, вес стальных канатов Вы можете узнать в статье: Характеристики стальных канатов. Канат двойной свивки типа ТК, ЛК-Р.

Таблица 1.

Наименьшие допустимые значения коэффициентов запаса прочности К.

Уход за стальными канатами. Смазка канатов.

Нельзя допускать резких переломов, «жучков», сплющивания каната из-за падения предметов или защемления его. Необходимо постоянно смазывать канаты специальной мазью не содержащей влаги, это мази с таким составом по весу:

• — масляный гудрон — 68%;
• — битум марки 3 — 10%;
• — канифоль – 10%;
• — технический вазелин – 7%;
• — графит – 3%;
• — озокерит – 2%.

Также возможно смазывать стальные канаты вязким минеральным маслом по типу вискозина.

Периодичность смазки стальных канатов.

Период смазки зависит от того находится он в работе или просто хранится на складе:

• — при работе – через каждые 1,5 месяца;
• — при хранении на складе – через 6 месяцев.

Расход смазки.

Расход смазки зависит от того новый канат или б/у. Если канат новый, то расход составляет 0,3 кг на 100 п.м. каната, а если б/у – 0,45 кг на 100 п.м. каната.

Идеально было бы не допускать канаты трению о кирпичные здания и металлоконструкции, соприкосновения их с электросварочными проводами.

Хранить желательно в сухих, закрытых помещения, хорошо смазанными (с периодичностью смазки описанной выше), в бухтах и на деревянном настиле.

Таблица 2.

Наименьшие допустимые коэффициенты запаса прочности e.

Выбраковка стальных канатов.

В таблице 3 приведены данные согласно которым происходит отбраковка грузовых канатов по количеству обрывов проволок. При подсчете обрыв толстой проволоки принимается за 1.7, а тонкой — за 1.0. В табл. 3 приведены значения для трех типов каната 6 × 19 = 114, 6 × 37 = 222, 6 × 61 = 366. Если необходимо подсчитать отбраковку каната, которого нет в табл. 3, то данные этой таблицы нужно умножить на отношение числа проволок в наружных слоях прядей искомого каната и ближайшее значение по табл. 3. Это число берется самое близкое по количеству проволок и прядей в сечении.

К дальнейшей работе канат не допускается, если обнаружилась оборванная пряжа.

Таблица 3.

Нормы отбраковки грузовых канатов.

Таблица 4.

Коэффициент уменьшения допускаемого числа обрывов проволок при наличии поверхностного износа и коррозии проволок каната.

Конструкции стальных канатов.

Бывают разные конструкции канатов.

1).6×19+1о.с.

2).6×36+1о.с. – в основном используется для изготовления стропов

3).6×37+1о.с. – в основном используется для изготовления стропов

4).6×61+1о.с.

Первая цифра – указывает количество прядей.

Вторая цифра – указывает количество проволок в каждой пряди.

Последняя цифра с буквами – указывает количество и материал сердечника.

Виды цепей и их назначение.

1). Сварная цепь – звенья цепи имеют овальную форму и свариваются сваркой.

2). Сварная якорная с распорками – звенья имеют овальную форму, свариваются сваркой, и в каждом звене

располагается распорка (перемычка). Очень прочные цепи.

3). Пластинчатая цепь – звенья состоят из параллельных стальных валиков, соединенных попарно пластинами.

Для изготовления стропов используют сварные и якорные цепи, но якорные реже, т.к. они очень тяжелые.

Пластинчатые цепи используют в качестве приводного устройства в механизмах (ручная таль).

Разрывное усилие и коэффициент запаса прочности.

Разрывное усилие каната или цепи – это нагрузка, при которой канат или цепь рвётся.

F– разрывное усилие, [H], [кH], которые пишет

завод-изготовитель в паспорте- сертификате.

Определяется F на заводе – изготовителе и записывается в паспорт – сертификат каната или цепи.

При работе запрещено нагружать канат или цепь нагрузкой близкой к F. Для расчёта нагрузки необходимо учитывать коэффициент запаса прочности.

Z_p – коэффициент запаса прочности, единиц измерения не имеет

Коэффициент запаса прочности – это число, которое показывает во сколько раз необходимо уменьшить нагрузку на канат или цепь по сравнению с разрывным усилием.

Z_p ≥ 3 – для пластинчатых цепей

Z_p ≥4 – для стропов из цепей !

Z_p ≥ 6 – для стропов из стальных канатов

Z_p ≥ 7 – для стропов пеньковых и текстильных (ленточных)

Зная F и учитывая Z_p можно рассчитать Q стропа по формуле:

Q_cтр= F / Z_p – для одноветвевого стропа.

Пеньковый, текстильный (ленточный): F = 14т; Q_cтр= 14т / 7 = 2 т

Максимальным расчётным углом для грузоподъемности стропа является угол 90°.

Съёмные грузозахватные приспособления.

Съёмные грузозахватные приспособления (СГП) – это те приспособления, которые используют для удобного захвата и навешивания груза на крюк подъемного сооружения (грузоподъемного крана).

К ним относятся – стропы, съёмные захваты и съёмные траверсы.

Стропы и их разновидности.

Стропами называют отрезок или отрезки канатов или цепей, соединенные навесным кольцом и (или) снабжённые какими – либо концевыми элементами стропов (например: крюками, карабинами, коромыслами, кольцами, скобами, струбцинами и др.).

Все стропы можно разделить на 3 группы:

1). Пеньковые и текстильные (ленточные)

Применяют при строповке грузов с гладко обработанной поверхностью (шлифованные, полированные, деревянные и т.п. изделия).

В результате неправильного и длительного хранения пеньковые канаты покрываются плесенью, загнивают, теряют прочность и рвутся. Такие канаты бракуются.

2). Из стальных канатов.

Стропы из стальных канатов более прочны по сравнению с пеньковыми и текстильными, долговечнее, легко определить у них степень разрушения (по сравнению со стропами из цепи), но они плохо работают при резких перегибах и на острых углах грузов.

Использовать такие стропы рекомендуется с коушами.

Коуш – это металлическая обойма вокруг, которой образуется петля стропа. И она служит для предохранения петли от износа при соприкосновении с металлическими концевыми элементами.

Стропы из стальных канатов не ремонтируются, также как пеньковые и текстильные стропы .

3). Из цепей.

Стропы из цепей высокопрочны, более гибки (по сравнению со стальными канатами), поэтому хорошо накладываются на груз и снимаются с него, пригодны для строповки тяжёлых и горячих грузов, пригодны для грузов с острыми краями без подкладок, но они плохо выносят динамические нагрузки, очень тяжёлые, трудно обнаруживаются дефекты цепи.

Стропы из цепей могут ремонтироваться, но только аттестованным по ПТО (подъемно- транспортное оборудование) сварщиком.

По числу ветвей стропы делятся на две группы:

1).Одноветвевые стропы – это стропы, состоящие из одного отрезка (ветви).

2). Многоветвевые стропы – это стропы, состоящие из нескольких отрезков (ветвей) 2-х, 3-х или 4-х.

Стропы также бывают:

1).Бесконечный (кольцевой) – этот строп сделан как замкнутое кольцо без начала и конца.

2).Бронированный – это строп, рабочее место которого покрыто каким – то мягким материалом.

3).Комбинированный– этот строп состоит из двух отрезков стального каната и одного отрезка цепи.

4).Специальные стропы– это стропы, которые изготавливаются по индивидуальным чертежам или заказам и предназначены для работы с определённым типом грузов.

Например: это стропы (транспортирующих, пакетирующих), применяемые как «одноразовые», используемые не более 5 перегрузок пакетов длинномерных грузов (металлопроката, труб, пиломатериалов) в одном рабочем цикле, после чего утилизируются. Для них коэффициент запаса прочности не менее 5.

Обозначение стропов:

(1)СК; 2СК; 3СК; 4СК; УСК

(1)СЦ; 2СЦ; 3СЦ; 4СЦ; УСЦ

Цифры «1», «2», «3», «4» – указывают число ветвей.