Что такое трос стальной (стальной канат)
Стальной трос ведёт свою родословную от известной с давних времён веревки из растительного волокна. Но с тех пор, как люди научились выделывать (тянуть) металлическое волокно - стальную проволоку, появилась возможность из одиночных проволок-жил свивать гибкие канаты из намного более прочной стали.
Таким образом, стальной канат – фактически гибкая многожильная «веревка», свитая из стальной проволоки, часто – с пластичным сердечником из мягкого волокна для повышения эластичности и поперечной гибкости. Стальные канаты (СК) большой длины являются исходным «полуфабрикатом» для изготовления стальных тросов. Реализуются в бухтах, или намотанными на транспортные барабаны (деревянные или полимерные).
Стальной трос – отрезок стального каната определенной длины и требуемого функционального назначения (крановый, грузовой, буксировочный, натяжной, приводной, управляющий и т.д.), один или оба конца которого закреплены одним из видов концевых креплений в виде коуша, заплётки, обжимной втулки, винтового зажима, цангового захвата, клиновой втулки, а часто оборудованы и концевыми фитингами определенного типа – проушинами, серьгами, крюками и др. Один из концов стального троса (несвободный) может быть прикреплен к органу намотки (барабану, шкиву) или к неподвижной опоре (например, грузового полиспаста, блока управления), в таком случае концевым креплением и концевым фитингом оборудуется лишь свободный конец стального троса.
Основные характеристики стальных тросов
К основным техническим и эксплуатационным характеристикам стальных тросов следует отнести:
• класс прочности на разрыв Н/мм2 (кгс/мм2), или т.н. маркировочная группа: 1370 (140); 1470 (150); 1570 (160); 1670 (170); 1770 (180); 1860 (190); 1960 (200); 2060 (210); 2160 (220);
• жесткость (гибкость) каната, которая определяет такие характеристики, как рекомендуемый диаметр и минимально допустимый диаметр намоточных барабанов, колес блоков/полиспастов;
• наружный диаметр каната, который определяет количество (длину) и плотность намотки на барабан;
• длину троса, которая определяет его пространственные возможности как гибкого тягового органа, и размер (габариты) органа намотки;
важные эксплуатационные характеристики: крутящийся и мало крутящийся (МК), раскручивающийся (Р) и нераскручивающийся (Н), для жестких условий эксплуатации (СЖ/Ж/ОЖ);
• расчетная площадь заполнения (площадь сечения всех проволок в канате), в мм2;
• масса 1м (или 100м, 1000м) каната, в кг или т;
Особенности конструкции и применения стальных канатов (тросов)
Выбор и подбор стального каната (стального троса) в значительной мере зависит от особенностей его конструкции, которая во многом определяет его рабочие характеристики и эксплуатационную живучесть.
Классификация стальных канатов в зависимости от конструкционных особенностей
По структуре навивки:
• одинарной свивки, или спиральные – состоят из одного или нескольких концентрических слоев стальной проволоки, каждый слой которой навит по спирали в одном направлении, или противоположных направлениях. При равном диаметре с канатами других типов, характеризуются наилучшим заполнением (соответственно, удельной прочностью), но в то же время – наибольшей жесткостью и ограниченной гибкостью. Тросы одинарной свивки оптимально применять для напряжённых условий работы, с незначительным количеством знакопеременных и изгибающих усилий. Те из их, которые в дальнейшем используются для изготовления более сложной конструкции, называются прядями.
• двойной свивки – состоят из одного (5-ти, 6-ти, 7-ми прядные и др.) или нескольких концентрических слоев прядей, каждый слой которых навит по спирали в одном или противоположных направлениях. При равном диаметре, характеризуются усредненными (сбалансированными) показателями прочности, жесткости и гибкости, являются одними из самых универсальных в применении. Стальные канаты двойной свивки, которые в дальнейшем используются для изготовления более сложной конструкции, называются стренгами.
тройной свивки – состоят из нескольких стренг, свитых по спирали, как правило, в один слой. При равном диаметре, характеризуются наименьшей заполняемостью (удельной прочностью), но в то же время – наименьшей жесткостью, и наилучшей гибкостью. Чаще всего применяются в качестве буксировочных концов и тросов.
По наличию или отсутствию сердечника. Часто для повышения гибкости, амортизации в нагруженном состоянии, предотвращения радиальной деформации внутри стальных канатов находится внутренний сердечник из различных мягких волокон, пропитанных консистентной смазкой:
• из растительных органических волокон (пенька, сизаль, манила, хлопок), маркируется ОС;
• из искусственных полимерных и минеральных волокон (полиэтилен, нейлон, капрон, асбест), маркируется ИС;
• из стальной проволочной пряди одинарной свивки, обозначается СС. Многопрядные канаты со стальным сердечником имеют повышенную прочность, но ограниченную живучесть. Чаще всего применяются в тросовых приводах систем управления техникой и оборудованием, в качестве крановых канатов для неответственных грузоподъёмных механизмов.
По типу касания проволок в сопредельных слоях:
• с точечным (поперечно-точечным) касанием (маркировка - ТК) получают навивкой слоев проволоки в противоположных направлениях. Неснятые напряжения стальных проволок, навитых в противоположных направлениях, взаимно компенсируются, в результате чего канаты ТК одинарной навивки получаются мало-крутящимися в продольной оси (маркировка МК). В то же время ТК-канаты характеризуются низким заполнением (удельной прочностью), а их проволоки в местах точечного касания подвержены усиленной коррозии и взаимному перетиранию, имеют пониженную живучесть. ТК-канаты не подходят для применения в атмосферных условиях, в условиях знакопеременных и пульсирующих нагрузок, частых изгибов. Лучше всего их применять для напряжённых условий работы внутри закрытых помещений, в качестве стационарных растяжек, или предварительно напряженных арматурных тросов.
• с линейным (продольно-линейным) касанием (маркировка ЛК) получают навивкой слоев проволоки в одном направлении. ЛК-канаты намного более работоспособны и живучи в сравнении с ТК-канатами, более универсальны в применении, отлично подходят для эксплуатации на открытом воздухе. Но они получаются крутящимися в продольной оси, что нежелательно для применения на грузоподъёмной технике. А для предотвращения самопроизвольного сворачивания свободного конца в ненагруженном состоянии (нестабилизированные ЛК-канаты, не маркируются), требуют стабилизации рихтовкой (рихтованные ЛК канаты, маркируются Р), что удорожает их производство.
Канаты ТЛК изготовляются с комбинированной по направлению навивкой слоев, в результате чего получают как продольно-линейное, так и поперечно-точечное касание. ТЛК-канаты являются мало-крутящимися (МК), имеют достаточное наполнение, прочность и живучесть, подходят для применения на грузоподъёмной технике различного назначения.
Канаты с полосовым касанием (ПК), или обжатые канаты, получают путем пластического деформирования ЛК-пряди протяжкой с уменьшением ее диаметра, в результате чего линии продольного контакта соседних проволок преобразуются в полосы контакта. Канаты ПК характеризуются повышенной работоспособностью и живучестью.
По диаметру применяемых проволок:
• линейного касания с одинаковым диаметром проволок (ЛК-О). Имеют универсальное применение, с ограничениями для особых и жёстких условий эксплуатации;
• линейного касания с разными диаметрами проволок (ЛК-Р) в одном слое. За счет применения проволок увеличенного диаметра во внутренних слоях, лучше подходят для эксплуатации в атмосферных условиях.
• линейного касания с разными и одинаковыми диаметрами проволок послойно (ЛК-РО). За счёт применения во внешнем слое проволоки увеличенного диаметра, оптимально подходят для работы на открытом воздухе, в условиях увеличенного абразивного износа.
• линейного касания с дополнительным заполнением промежутков между слоями, прядями и стренгами тонкой проволокой (ЛК-З). Характеризуются повышенным заполнением, и соответственно, прочностью на разрыв, но не подходят для эксплуатации в коррозионной среде и на открытом воздухе (из-за сравнительно быстрого коррозионного поражения тонкой проволоки заполнения).
По способу свивки:
• раскручивающийся Р (предварительно не деформированный). При снятии концевых креплений или обрыва свободные концы такого каната имеют свойство само распускаться на значительную длину, что неудобно в эксплуатации.
• нераскручивающийся Н (предварительно деформированный). При снятии концевого крепления или обрыва такой канат не самораспускается.
По направлению свивки: правосторонней (не маркируются), и левосторонней (Л). На эксплуатационные свойства направление свивки готового стального каната существенно не влияет, но имеет значение при формировании из прядей и стренг канатов более высоких степеней свивки.
По форме сечения:
• круглые (обычные;
• треугольные - обладают лучшим контактом с ручейным шкивом, применяются преимущественно в качестве приводных;
• плоские - обладают лучшим прилеганием к барабанному шкиву, и лучшей плотностью намотки на намоточные барабаны. Некрутящиеся, применяются в качестве приводных, буксировочных. Не нашли широкого применения для грузоподъёмных машин.
По качеству применяемой стальной проволоки:
• 1-я марка – нормального качества;
• В-марка – улучшенного качества;
• ВК-марка – высшего качества.
По характеру противокоррозионного покрытия:
• с проволокой без покрытия, с ограниченным применением на открытом воздухе и в жестких условиях коррозионной среды (соленая морская вода и др.);
• из оцинкованной проволоки: С - для средне-жестких условий эксплуатации; Ж – для жестких условий эксплуатации; ОЖ – для особо жестких условий эксплуатации;
• с наружным полимерным покрытием – повышенной коррозионной стойкости для напряженных условий эксплуатации без знакопеременных, пульсирующих и изгибающих нагрузок;
• канат с трензелями, в котором сердечник и (или) внутренние слои залиты полимером – имеет улучшенные противокоррозионные и эксплуатационные характеристики;
• ПЗ – с протекторной защитой каната проволокой круглого или фасонного сечения.
• По точности изготовления: обычные (не маркируются) и повышенной точности изготовления относительно номинального диаметра (маркировка Т). СК повышенной точности применяются при необходимости максимально точного расчета длины или толщины намотки на барабан.
Стальные канаты из фасонной проволоки, которые характеризуются повышенной надежностью, живучестью (соседние проволоки входят в зацепление – замок) и стойкостью к абразивному истиранию. Применяются в горнорудной, металлургической промышленности, в качестве несущих для канатных дорог:
• полузакрытого типа – в наружном слое чередуются фасонные Х-образные проволоки и проволоки круглого сечения;
• закрытого типа – наружный слой образуют Z-образные фасонные проволоки.
Где применяются стальные тросы
Стальные канаты, в сравнении верёвками и канатами из органического (растительного или полимерного) волокна характеризуются намного большей статической и динамической прочностью – как продольной на разрыв, так и поперечной (на истирание, передавливание). А в сравнении с негибкими стальными штангам и рамами – отличаются более многообразным и универсальным применением. Что обуславливает самое широкое применение стальных тросов в современной технике и строительстве в качестве:
• крановых тросов для грузоподъёмных кранов различного назначения;
• тяговых, несущих и несуще-тяговых тросов для грузовых механизмов других типов: лебедок, тельферов, лифтов, вагонеточных составов, канатных дорог и т.д.;
• буксировочных тросов для буксировки разнообразной наземной техники, речных барж, морских кораблей и судов;
приводных и управляющих тросов на технике и оборудовании различного назначения;
тяг и растяжек для крепления стационарных и временных объектов (мостовых пролетов, мачт, вышек, труб, щитов и т.д.);
арматурных тросов в высотном строительстве.
• Канаты для грузоподъёмных механизмов по назначению могут быть:
• грузовые (обозначаются - Г) – для применения исключительно на грузоподъёмных кранах, талях, буксировочных лебедках, грузовых канатных дорогах;
• грузолюдские (маркировка - ГЛ), или лифтовые, повышенной живучести – для применения в пассажирских или грузопассажирских лифтах, фуникулерах, на лыжных подъёмниках, грузопассажирских канатных дорогах.
Сферу применения того или иного стального каната можно определить, руководствуясь информацией, которая зашифрована в его полной маркировке. Поэтому немаловажно иметь знания и навыки по ее прочтению, например:
• Маркировка: 4-Г-1-Л-Н-1860
• Значение: стальной канат диаметром 4 мм, грузовой, проволока нормального качества (1-й марки), без противокоррозионного покрытия, левосторонней свивки, нераскручивающийся, не рихтованный, нормальной точности, с прочностью на разрыв соответственно маркировочной группы 1860 Н/мм2 (190 кгс/мм2).
• Маркировка: 10-ГЛ-В-Ж-Н-Р-Т-1960
Значение: стальной канат диаметром 10 мм, грузо-людской, проволока улучшенного качества (марки В), оцинкованный для жестких условий эксплуатации, правосторонней свивки, нераскручивающийся, рихтованный, повышенной точности, с прочностью на разрыв соответственно маркировочной группы 1960 Н/мм2 (200 кгс/мм2).
