Коэффициент запаса прочности стальных канатов используемых в механизме подъема тельфера

Обновлено: 08.01.2025

Фактический коэффициент запаса прочности каната

Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната D ≥ d · e , где d – диаметр каната, мм; е – коэффициент, зависящий от типа машины, привода механизма и режима работы механизма. Значения коэффициента e даны в таблице 3.12.

Таблица 3.12 – Канат двойной свивки типа ЛК-Р

Диаметр каната, мм	Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната, кг	Маркировочная группа, МПа
Разрывное усилие каната в целом, Н, не менее
8,3	256,0	-	34 800	38 150	41 600
9,1	305,0	-	41 550	45 450	49 600
9,9	356,6	-	48 850	53 450	58 350
11,0	461,6	-	62 850	66 800	75 150
12,0	527,0	-	71 750	78 550	85 750
13,0	596,6	71 050	81 250	89 000	97 000
14,0	728,0	86 700	98 950	108 000	118 000
15,0	844,0	100 000	114 500	125 500	137 000
16,5	1025,0	121 500	139 000	152 000	166 000
18,0	1220,0	145 000	166 000	181 500	198 000
19,5	1405,0	167 000	191 000	209 000	228 000
21,0	1635,0	194 500	222 000	243 500	265 500
22,5	1850,0	220 000	251 000	275 000	303 500
24,0	2110,0	250 500	287 000	314 000	343 000
25,5	2390,0	284 000	324 500	355 500	388 500
27,0	2685,0	319 000	365 000	399 500	436 500
28,0	2910,0	346 500	396 000	434 000	473 500
30,5	3490,0	415 500	475 000	520 000	567 500
32,0	3845,0	458 000	523 500	573 000	625 500
33,5	4220,0	502 500	574 000	629 000	686 000
37,0	5015,0	597 500	683 000	748 000	816 000
39,5	5740,0	684 000	781 500	856 000	938 000
42,0	6335,0	779 000	890 000	975 000	1 060 000

Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната для среднего режима работы D ≥ d · e = 11 мм · 25 = 275 мм. Округляя в большую сторону с кратностью

в 100 мм, принимаем значение диаметра барабана D = 300 мм.

Длина каната, навиваемого на барабан с одного полиспаста при числе запасных (неиспользуемых) витков z₁ = 2 на барабане до места крепления, при числе витков каната z₂ = 3, находящихся под зажимным устройством на барабане:

L_к = Н · + π ·D·( z₁ + z₂) = 15·2+3,14·0,3·(2+3) =34,7 м.

Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется при толщине слоя навитого троса t = 12 мм = 12,5·10 -3 м; числе слоев навивки m = 1 и коэффициенте неплотности навивки φ = 1:

Таблица 3.13 – Наименьшие допускаемые значения

коэффициента e

Тип грузоподъемной машины	Тип привода механизма	Режим работы механизма	Значение коэффициента e
Грузоподъемные машины всех типов, кроме стреловых кранов, электроталей и лебедок	Ручной	–
Машинный	Легкий
Средний
Тяжелый
Весьма тяжелый
Краны стреловые	Ручной	–
Машинный	Легкий
Средний
Тяжелый
Весьма тяжелый
Электрические тали	–	–
Грейферные лебедки стреловых кранов	–	–
Лебедки для подъема грузов	Ручной	–
Машинный	–

Приняв расстояние между правой и левой нарезками на барабане (длина ненарезной части) равным расстоянию между ручьями блоков в крюковой обойме, т.е. l = b = 0,2 м, найдем полную длину барабана:

L = 2·L_б + l = 2 · 0,444 + 0,2 = 1,088 м.

Минимальная толщина стенки литого чугунного барабана

δ_min = 0,02· D_б + (0,006. 0,01) = 0,012. 0,016 м = 12. 16 мм,

где D_б = D – d = 0,3 – 0,011 = 0,289 м.

Принимаем δ = 14 мм = 14·10 -3 м.

Материал барабана чугун марки СЧ 15 (σ_В = 650 МПа, [σ_СЖ] = 130 МПа), найдем напряжение сжатия в стенке барабана

Статическая мощность двигателя при значении КПД η = 0,85:

Из таблицы 3.14 по статической мощности двигателя выберем крановый электродвигатель с фазным ротором модели MTF 312-6, имеющим при ПВ=25 % номинальную мощность Р_НОМ = 17,5 кВт и частоту вращения n = 950 об/мин. Момент инерции ротора I_P = 0,312 кг·м 2 , максимальный пусковой момент двигателя Т_m_ах = 480 Н·м.

Частота вращения барабана при расчетном диаметре D_расч = D = 0,3 м

Таблица 3.14 – Крановые электродвигатели серии MTF с фазным ротором50 Гц, 220/380 и 500 В. Основные параметры

Тип элекродвигателя	Мощность на валу, кВт	Частота вращения, об/мин	Максимальный момент, Н·м	Момент инерции, кг·м 2	Масса электро-двигателя, кг
ПВ = 15 %	ПВ = 25 %	ПВ = 40 %	ПВ = 60 %	30 мин	60 мин
MTF 011-6	0,021
1,7
1,4	1,4
1,2	1,2
MTF 012-6	3,1	0,029
2,7
2,2	2,2
1,7	1,7
MTF 111-6	4,5	0,048
4,1
3,5	3,5
2,8	2,8
MTF 112-6	6,5	0,068
5,8
MTF 211-6	10,5	0,115
7,5	7,5
MTF 311-6	0,225
MTF 312-6	19,5	0,312
17,5
MTF 411-6	0,5
MTF 412-6	0,675

где u_п= 2 – кратность полиспаста.

Передаточное число привода

u = n / n_б = 950/31,8 = 29,8.

Расчетная мощность редуктора Р_р при коэффициенте, учитывающем условия работы редуктора k_p = 1 и наибольшей мощности, передаваемой редуктором при нормально протекающем процессе работы Р = Р_с = 13,46 кВт

Р_р = k_p · Р_с = 1,0·13,46 = 13,46 кВт.

Из таблицы 3.15 по передаточному числу и мощности выбираем редуктор цилиндрический, двухступенчатый, горизонтальный, крановый типоразмера Ц2-300 с передаточным числом u_р = 32,42 и мощностью на быстроходном валу при среднем режиме работы Р_р = 14,6 кВт.

Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска с учетом того, что на барабан навиваются две ветви каната, при значениях КПД для барабана η_б = 0,94 и для привода η_пр = 0,9

– усилие в канате, набегающем на барабан;

z = 2 – число полиспастов в системе;

D_расч = 0,3 м – расчетный диаметр барабана;

u_р = 32,42 – передаточное число редуктора.

Таблица 3.15 – Редукторы цилиндрические горизонтальные двухступенчатые типа Ц2.Техническая характеристика

Режим работы	Крутящий момент на выходном валу Т_В, Н·м
Типоразмер редуктора Ц2-250	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%
Средний (С) ПВ=25%
Тяжелый (Т) ПВ=40%
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%
Типоразмер редуктора Ц2-300	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%
Средний (С) ПВ=25%
Тяжелый (Т) ПВ=40%
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%
Режим работы	Крутящий момент на выходном валу Т_В, Н·м
Типоразмер редуктора Ц2-350	Номинальные передаточные числа
8,0	10.0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%
Средний (С) ПВ=25%
Тяжелый (Т)ПВ40%
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%
Типоразмер редуктора Ц2-400	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%
Средний (С) ПВ=25%
Тяжелый (Т) ПВ=40%
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%
Типоразмер редуктора Ц2-500	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%
Средний (С) ПВ=25%
Тяжелый (Т) ПВ=40%
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%
Типоразмер редуктора Ц2-650	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%	-
Средний (С) ПВ=25%	-
Тяжелый (Т) ПВ=40%	-
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%	-
Типоразмер редуктора Ц2-750	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%	-
Средний (С) ПВ=25%	-
Тяжелый (Т) ПВ=40%	-
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%	-
Типоразмер редуктора Ц2-1000	Номинальные передаточные числа
8,0	10,0	12,5	16,0	20,0	25,0	31,5	40,0	50,0	50,0
Легкий (Л) ПВ=16%	-
Средний (С) ПВ=25%	-
Тяжелый (Т) ПВ=40%	-
Весьма тяжелый (ВТ) ПВ=60%	-

Номинальный момент, передаваемый муфтой, принимается равным моменту статических сопротивлений

Номинальный момент на валу двигателя

Расчетный момент для выбора соединительной муфты

Здесь k₁ = 1,3 – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма; k₂ = 1,2 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Из таблицы 3.16 выберем по требуемому крутящему моменту упругую втулочно-пальцевую муфту № 1 с тормозным шкивом диаметром D_т = 200 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н·м.

Момент инерции муфты I_м = 0,125 кг·м 2 . Момент инерции ротора электродвигателя и муфты I = I_p + I_м = 0,312 кг·м 2 + 0,125 кг·м 2 = 0,437 кг·м 2 .

Как выбрать стальной канат

Говоря о том, где используются стальные канаты, можно указать на следующие сферы:

Для подъема и перемещения грузов и людей;
В качестве силовых элементов конструкций (арматуры, несущих элементов, растяжек);
В качестве малонагруженных элементов (ограждений, элементов грозозащиты и т.д.);
Для передачи усилий между органами управления и исполнительными элементами в различных механизмах.

Применение стальных канатов не ограничивается подъемно-транспортным оборудованием, а довольно широко и разнообразно

Конструкция стальных канатов

Конструктивно стальной канат представляет собой изделие, свитое из стальных проволок небольшого диаметра. В нем можно выделить две основных части:

Сердечник – центральная часть, выступает в качестве опоры для внешних слоев и амортизатора;
Внешний слой (слои) – принимает на себя нагрузки и обеспечивает необходимую прочность.

Существуют следующие типы конструкций тросов:

Общего назначения – из проволок круглого сечения;
Закрытые – из проволок круглого сечения, но с одним или несколькими внешними слоями из фасонной проволоки (клиновидной, z-образной, x-образной). Они, прижимаясь друг к другу, образуют защитную оболочку;
Из проволок круглого сечения с последующим пластическим обжатием – проволоки деформируются и прижимаются друг к другу, создавая подобие защитной оболочки;
Из проволок круглого сечения и пластически обжатые с наружной полимерной оболочкой.

Стальные тросы могут свиваться из отдельных проволок или целых прядей, в последнем случае достигается увеличение диаметра изделия с повышением его усилия на разрыв. В качестве сердечника может использоваться прядь из стальной проволоки или органического материала (натурального или синтетического). С целью защиты от коррозии готовое изделие покрывается специальной консистентной смазкой.

Какие бывают стальные канаты? Типы свивки.

Классификация стальных канатов построена на конструктивных признаках, параметрах и применении:

Конструкция – из круглых проволок и с оболочкой из фасонных проволок (закрытые);
Назначение – грузовые и грузолюдские;
Форма поперечного сечения – круглые и плоские;
Форма поперечного сечения прядей – круглые и фасоннопрядные (треугольные);
Свивка прядей – ТК (точечное касание проволок разных слоев, слои намотаны под разными углами), ЛК (линейное касание проволок разных слоев, слои намотаны под одним углом), ЛК-О (свивка ЛК из проволок одинакового диаметра), ЛК-Р (свивка ЛК, внешний слой пряди свит из проволок разного диаметра), ЛК-З (свивка ЛК с проволоками заполнения), ЛК-РО (свивка ЛК, имеются слои из проволок как одинакового, так и разного диаметра), ТЛК (комбинированное точечно-линейное касание проволок), ПК (полосовое касание проволок);
Способ свивки – раскручивающиеся (проволоки не подвергаются предварительной деформации) и нераскручивающиеся (проволоки предварительно деформированы) пряди;
Степень уравновешенности – рихтованные (выпрямляется при размотке) и нерихтованные (теряют прямолинейность);
Направление свивки – правая и левая;
Направление свивки элементов канатов двойной и тройной свивки – крестовая, односторонняя и комбинированная свивка;
Механические свойства – ВК (высокое качество), В (повышенное качество), 1 (обыкновенное качество);
Точность изготовления – нормальной и повышенной точности;
Покрытие проволок – без покрытия и цинкование типов С (для средних агрессивных условий), Ж (жестких агрессивных условий), ОЖ (особо жестких агрессивных условий);
Покрытие каната – без покрытия и с полимерным покрытием;
Материал сердечника – с металлическим сердечником, с органическим сердечником из натуральных или синтетических волокон, с органическим сердечником из твердого полимера, с комбинированным металлорганическим сердечником.

Конструкция, виды свивки и особенности различных марок стальных тросов прописаны в соответствующих ГОСТ

Расшифровка стальных канатов

Маркировка выпускаемых в России стальных канатов установлена соответствующими ГОСТ, она состоит из ряда символов:

Слово «Канат» - обозначение изделия;
Диаметр каната в мм;
Назначение (Г – грузовой, ГЛ – грузолюдской);
Механические свойства (марка ВК, В или 1);
Тип покрытия проволок в канате или всего каната (нет обозначения – без покрытия, С, Ж, ОЖ – с цинковым покрытием для различных условий, П – с полимерным покрытием);
Направление свивки (Л – левой, нет обозначения – правой);
Сочетание направлений свивки (О – односторонней, К – комбинированной, нет обозначения – крестовой);
Способ свивки (Н – нераскручивающийся, нет обозначения – раскручивающийся);
Степень уравновешенности (Р – рихтованный, нет обозначения – нерихтованный);
Точность изготовления (Т – повышенной точности, нет обозначения – нормальной точности);
Маркировочная группа (в Н/мм2);
ГОСТ, которому соответствует изделие.

Например, обозначение Канат 6,5-Г-В-С-Н-Т-1860 ГОСТ 3070-88 имеет стальной канат диаметром 6,5 мм грузового назначения повышенного качества из проволок с цинковым покрытием по группе С, правой крестовой свивки, нераскручивающийся, нерихтованный, повышенной прочности, маркировочной группы 1860 Н/мм2 (190 кгс/мм2), изготовленный по ГОСТ 3070-88.

Характеристики

К основным характеристикам стальных канатов относятся:

Конструкция;
Покрытие;
Направление и тип свивки;
Тип сердечника;
Диаметр;
Диаметр проволоки в слоях;
Диаметр проволоки в сердечнике;
Площадь сечения всех проволок и каната в целом;
Масса;
Разрывное усилие (разрывная нагрузка) – обычно указывается отдельно для всех проволок и изделия в целом.

Данные параметры указываются в ГОСТ на конкретный тип изделия и сопроводительных документах. Другие характеристики, в том числе допустимая нагрузка, вычисляются при подборе троса для оборудования.

Грузоподъемность стальных канатов

Грузоподъемность стальных канатов и оборудования, в котором они применяются, прямо зависит от их расчетного усилия на разрыв и допустимой нагрузки. Согласно действующим нормативным документам, допустимая нагрузка, которой может подвергаться трос, должна быть в 2-7 и более раз ниже его усилия на разрыв (данное число является коэффициентом запаса прочности). Грузоподъемность стальных канатов в целом соответствует допустимой нагрузке, но часто занижается с целью повышения надежности и безопасности.

Производителями изделий из стальных канатов обычно предлагается таблица грузоподъемности в зависимости от диаметра, которая помогает найти необходимый для решения конкретных задач строп, трос для талей и т.д.

Размеры

Основные размеры стальных канатов зависят от типа, конструкции и назначения изделия:

Длина;
Для канатов круглого сечения без полимерной оболочки – диаметр;
Для канатов плоского сечения – ширина и толщина;
Для тросов круглого сечения с полимерной оболочкой – номинальный диаметр и диаметр по оболочке.

Круглые канаты выпускаются диаметром от 0,65 до 72 мм и более. Тросы в полимерной оболочке имеют минимальную толщину оболочки от 0,5 до 3,0 мм и более (в маркировке изделия указывается только номинальный диаметр). Плоские канаты имеют отношение ширины к высоте примерно 6:1, в соответствии с ГОСТ 3091-80 они при высоте от 11,5 до 19,5 мм могут иметь ширину от 72 до 119 мм.

Длина может быть произвольной по требованию потребителей.

Общий вес стального каната зависит от его габаритов, конструкции, используемых материалов и наличия смазки. При близких значениях диаметра тросы с органическим сердечником на 10 – 15% легче аналогичных изделий с металлическим сердечником, а закрытые канаты на 50 – 55% тяжелее тросов других типов близкого диаметра.

Для изделия каждого типа в соответствующих ГОСТ приводится таблица веса, в соответствии с которой определяется расчетная или ориентировочная масса стального каната. Обычно вес указывается для 1000 м смазанного троса (реже – для 100 м), что позволяет быстро произвести расчет веса отрезка. Масса брутто изделия согласно ГОСТ 3241-91 указывается на ярлыке.

Диаметр стальных канатов

В России и за рубежом выпускаются стальные канаты диаметром от 0,65 до 72 мм и более. Наиболее популярные тросы имеют следующие диаметры:

ГОСТ 3090-73 – от 30,5 до 35,5 мм; – от 6,3 до 72,0 мм; – от 5,9 до 72,0 мм;
Группа стандартов DIN EN 12385-4 – от 1,5 до 40,0 мм в зависимости от стандарта (DIN 3055 – от 1,5 до 8,0 мм, DIN 3060 – от 2,5 до 20,0 мм, DIN 3064 – от 12,0 до 40,0 мм и т.д.)

В зависимости от типа диаметр стальных канатов измеряется по одинаково удаленным от центра проволокам или прядям, по защитной оболочке или в любом месте (для тросов закрытого типа).

Натяжение

В процессе эксплуатации стальной канат должен испытывать нагрузки, не приводящие к его разрушению – они называются допустимыми или рабочими. С целью обеспечения безопасности допустимая нагрузка стальных кантов должна быть в 2 – 7 раз меньше разрывной. Допустимая нагрузка стальных канатов указывается в паспорте оборудования, разрывная – в документах на трос, а запас прочности регламентируется общепромышленными и отраслевыми документами.

При выполнении отдельных операций необходимо контролировать натяжение стальных канатов, чтобы не превысить допустимой нагрузки. Это осуществляется как путем обстукивания троса или стропов, так и с помощью динамометров.

Какова величина запаса прочности стальных канатов?

Одним из основных параметров каната является его разрывная нагрузка, однако во избежание аварий максимальная нагрузка на трос должна быть в несколько раз меньше разрывной. Число, показывающее, во сколько раз натяжение троса при эксплуатации меньше определенной для него разрывной нагрузки, является коэффициентом запаса прочности стального каната.

При подборе комплектующих для подъемной техники следует определить, какова величина запаса прочности стальных канатов, и отвечает ли она предъявляемым требованиям. Это коэффициент зависит от области применения:

Талевые канаты должны иметь запас прочности 2,5 – 3;
В отдельных случаях допускается двухкратный запас прочности;
Канатные стропы должны иметь запас прочности до 6 – 7 и выше.

Конкретные значения определяются в соответствии с регламентами, инструкцией по эксплуатации оборудования и иными документами.

Разрывные усилия

Одной из основных эксплуатационных характеристик стального каната является его разрывное усилие – оно показывает, какое усилие необходимо приложить к изделию для его разрушения. Разрывные усилия стальных канатов зависят в первую очередь от их диаметра, но свой вклад делают конструкция, тип используемой проволоки и т.д. Данный параметр установлен для каждого типа тросов, он прописан в соответствующих ГОСТ – в документах представлена таблица разрывного усилия стальных канатов в зависимости от диаметра и маркировочных групп.

Именно разрывное усилие является одной из основных отправных точек при подборе каната для конкретного оборудования или снаряжения

Правила эксплуатации

Правила эксплуатации стальных канатов устанавливаются общетехническими и отраслевыми стандартами. Правила могут несколько отличаться для тросов различных видов, но есть несколько общих требований:

Канаты должны регулярно подвергаться осмотру и браковке;
Тросы подъемно-транспортных машин должны регулярно смазываться;
Необходимо оберегать канаты от воздействия агрессивных сред, сварочного оборудования, чрезмерных нагрузок и т.д.;
Не допускается изгиб, кручение и другие деформации канатов свыше установленных норм;
Для каждого типа оборудования или выполняемой операции необходимо использовать тот тип, марку и диаметр каната, что прописан в инструкции или соответствующих документах.

При соблюдении правил эксплуатации стальные канаты будут надежно и безопасно работать весь установленный срок службы.

Требования к стальным канатам

К стальным канатам предъявляются следующие требования:

Технические – устанавливают конструктивные особенности изделий, их производство, характеристики, механические свойства, допуски и отклонения, а также маркировку и особенности перевозки;
Эксплуатационные – устанавливают порядок эксплуатации канатов, требования безопасности, способы контроля состояния изделий и т.д.

Технические требования к стальным канатам прописаны в ГОСТ 3241-91 (для обычных), ГОСТ 18899-73 (для закрытых), ГОСТ Р 58386-2019 (для арматурных в полимерной оболочке) и др.

Крепление стальных канатов

В зависимости от применения и условий работы каната выбираются различные способы крепления:

Посредством сформированной на конце петли на палец или анкер;
Непосредственная фиксация в барабане или других элементах подъемно-транспортных машин;
Временная фиксация с помощью узлов и петель.

В первом случае крепление стальных канатов осуществляется петлей, которая изготавливается на конце троса с помощью зажимов, заплетки, клиновой и гильзо-клиновой втулок, втулки с заливкой. Для защиты от износа в петлю вставляется коуш. Во втором случае используются клинья или прижимные планки, которые жестко прижимают конец троса к барабану. В третьем – вяжутся специальные узлы или петли, которые фиксируются зажимами.

Нормы браковки

Стропы должны регулярно подвергаться контролю с целью браковки поврежденных и не годных для эксплуатации изделий

Стропальщиками – перед каждым применением;
Лицами, ответственными за безопасность производства работ – раз в 10 дней;
Если оборудование используется редко – непосредственно перед выдачей и использованием.

Имеются следующие признаки браковки стропов из стальных канатов:

Наличие изломов, перегибов, перекручивания и узлов на тросах;
Испорчена либо утеряна бирка;
Количество визуально наблюдаемых обрывов проволок троса выше установленных норм (контроль осуществляется по таблицам браковки конкретных типов стропов);
Износ троса вследствие коррозии на 7%;
Износ троса вследствие повреждения сердечника на 10%;
Износ проволок внешних слоев на 40%;
Разрыв прядей (даже одной);
Выдавливание сердечника;
Высокотемпературное повреждение троса (оплавление, сварка);
Деформации и повреждения коуша, втулок, крюка;
Отсутствие предохранительных замков.

При обнаружении повреждений, деформаций или чрезмерного износа строп согласно правилам браковки изымается и отправляется на ремонт или утилизацию.

Хранение

Тросы могут храниться в условиях, соответствующих категории 5 по ГОСТ 15150. Согласно данному документу, а также ГОСТ 3241-91, хранение стального каната возможно в следующих условиях:

В неотапливаемых помещениях с высокой влажностью;
В шахтах и почве;
В трюмах судов и помещениях, где возможно длительное нахождение воды.

При этом необходимо соблюдать несколько мер по обеспечению надежной сохранности изделий:

Трос, направленный на хранение, должен подвергнуться осмотру и смазке участков, потерявших защитную смазку;
В случае хранения изделия на барабане его ось должна располагаться параллельно полу;
При долгосрочном хранении изделия должны как минимум раз в полгода подвергаться осмотру и, при необходимости, смазке.

Соблюдение требований стандартов обеспечивает надежное хранение стального троса в течение многих лет без потери его характеристик.

Технические и дорожные условия

Технические условия на стальные тросы, изготавливаемые в России, прописаны в целом ряде документов:

ГОСТ 3241-91 – общего назначения;
ГОСТ 18899-73 – несущие закрытого типа;
ГОСТ Р 53772-2010 – арматурные;
ГОСТ Р 58386-2019 – защищенные арматурные в оболочке;
И другие.

В этих же документах указаны и дорожные условия, при которых допускается транспортировка канатов. Для изделий общего назначения условия транспортировки просты: их можно перевозить любым транспортом открытого и закрытого типа. При этом необходимо соблюдать нормы по загрузке и креплению, предусмотренные для конкретного типа транспортных средств.

Какой маркировочной группы должны быть стальные канаты?

Маркировочная группа стального каната определяется двумя факторами:

Натяжение троса в ходе эксплуатации;
Установленный запас прочности для конкретного оборудования или области применения.

Например, стальной канат одинарной свивки типа ЛК-О (структура 1+6) диаметром 10,5 мм маркировочной группы 1370 (140) имеет усилие на разрыв 81,55 кН (около 8,3 т) – его можно использовать для изготовления стропов с натяжением одной ветви 13,6 кН (около 1,38 т), что отвечает требованию о шестикратном запасе прочности. В то же время этот канат можно использовать в талях грузоподъемностью до 2,8 т, что отвечает трехкратному запасу прочности.

Выбор стальных канатов

При выборе стальных канатов необходимо руководствоваться:

Требованиями, предъявляемыми к тросу в инструкции или паспорте оборудования, стандартами и иными документами;
Характеристиками конкретного каната;
Нормами охраны труда и безопасности.

В случае замены поврежденного или изношенного каната новый не должен отличаться по типу, марке и характеристикам от старого (если обратное не указано в инструкции). Также не допускается использовать тросы с меньшим диаметром или другого типа, с меньшим разрывным усилием и другими параметрами.

При возникновении сложностей с подбором стального каната на помощь придут наши специалисты. Вы можете задать вопросы о продукции по телефону, в мессенджерах или через форму обратной связи – мы ответим вам и поможем сделать верную покупку.

Коэффициент запаса прочности стальных канатов используемых в механизме подъема тельфера

Выбор канатов, барабанов и блоков

Cranes. Selection of wire ropes, drums and sheaves

Дата введения 2017-04-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "РАТТЕ" (АО "РАТТЕ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 декабря 2015 г. N 83-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 июня 2016 г. N 500-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33710-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2017 г.

5 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ISO 16625:2013* "Краны и тали - Выбор канатов, барабанов и блоков" ("Cranes and hoists - Selection of wire ropes, drums and sheaves", NEQ)

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Настоящий стандарт устанавливает требования к выбору канатов, блоков и барабанов грузоподъемных кранов по классификации международного стандарта ISO 4306-1:2007 Cranes - Vocabulary - Part 1: General (Краны - Словарь. Часть 1. Общие термины) с учетом нормативных положений, содержащихся в международном стандарте ISO 16625:2013 Cranes and hoists - Selection of wire ropes, drums and sheaves (Краны и тали - Выбор канатов, барабанов и блоков). Применение положений данного стандарта на добровольной основе может быть использовано при подтверждении и оценке соответствия грузоподъемных кранов требованиям Технического регламента Таможенного союза "О безопасности машин и оборудования" (ТР ТС 010/2011).

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает критерии выбора канатов, минимальные коэффициенты запаса прочности каната в зависимости от назначения и режима работы механизма, типа каната, типа барабана и показывает, как они используются при определении минимального разрывного усилия стального каната.

Настоящий стандарт устанавливает критерии выбора барабанов и блоков для различных типов механизмов в зависимости от типа канатов, режимов их работы, типов барабанов (наматывающих устройств) и показывает, как они используются при определении минимальных расчетных диаметров барабанов и блоков, работающих с выбранным стальным канатом.

Настоящий стандарт распространяется на все виды грузоподъемных кранов в соответствии с [1], а также на плавучие и оффшорные краны. Положения стандарта могут быть использованы при выборе канатов, барабанов и блоков других грузоподъемных механизмов.

В приложении А даны требования и рекомендации для выбора канатов, блоков и барабанов не вошедшие в основные разделы настоящего стандарта.

Невыполнение требований настоящего стандарта может привести к увеличению риска использования кранов или к сокращению срока их службы.

Этот стандарт применим ко всем новым кранам, изготовленным после истечения одного года после его утверждения. Стандарт не имеет целью требовать замены или модернизации существующего оборудования.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 3241-91 Канаты стальные. Технические условия

ГОСТ 25835-87* Краны грузоподъемные. Классификация механизмов по режимам работы

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 25835-83. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 32576.1-2015 Краны грузоподъемные. Средства доступа, ограждения и защиты. Часть 1. Общие положения

ГОСТ 33166.1-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 1. Общие положения

ГОСТ 33709.1-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1. Общие положения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 3241, ГОСТ 25835, ГОСТ 33166.1, ГОСТ 33709.1, [1] и [2], а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 стандартный канат: Канат односторонней или крестовой свивки в соответствии с ГОСТ 3241 и [3] (для отличия от некрутящихся канатов).

3.2 зона перехлеста: Часть каната (зона на канате) переходящая с одного слоя каната на другой при многослойной навивке каната на барабан.

4 Выбор каната

4.1 Тип и конструкция

При выборе каната следует руководствоваться [4] с учетом области применения и/или назначения. Номинальный диаметр каната, его тип, конструкцию, минимальное разрывное усилие и назначение каната, устанавливает производитель каната.

4.2 Коэффициент использования каната

При отсутствии прямых указаний в нормативной документации, для конкретного типа крана или лебедки коэффициенты использования должны быть выбраны из таблиц 1, 2 и 3 настоящего стандарта, в зависимости от режима работы механизма, а также назначения и/или типа каната.

Таблица 1 - Минимальные значения коэффициентов использования для всех видов кранов, кроме стреловых самоходных кранов

Книга: Обеспечение безопасной эксплуатации механизмов подъема грузоподъемных машин

Основным тяговым гибким элементом в механизмах подъема ГПМ являются стальные канаты, которые должны соответствовать требованиям государственных стандартов и иметь сертификат (свидетельство) предприятия изготовителя об их испытании [8].

Стальные канаты являются сложным и ответственным видом проволочных изделий. Они имеют большое число типов и конструкций и различаются по форме поперечного сечения как самого каната, так и его элементов, а также по физико-механическим характеристикам проволок и сердечников. Конструктивные элементы каната представлены на рис 3.2.

Стальные канаты классифицируются по следующим характеристикам:

· по механическим свойствам проволоки: марки ВК(В) - высокого качества, марки В - повышенного качества, марки I -нормального качества, II - повышенного качества;

Р и с. 3.2. Конструктивные элементы стального каната

· по прочностнымхарактеристикам: с маркировочными группами временного сопротивления разрыву – 1370 Н/мм 2 , 1470 Н/мм 2 , 1670 Н/мм 2 , 1770 Н/мм 2 , 1860 Н/мм 2 , 1960 Н/мм 2 , 2060 Н/мм 2 , 2160 Н/мм 2 . Канаты маркировочных групп 1370 Н/мм 2 - 1770 Н/мм 2 изготавливаются серийно, остальные по согласованию;

· по виду покрытия поверхности проволоки: без покрытия: с цинковым покрытием – для особо жестких агрессивных условий работы ОЖ, для жестких агрессивных условии работы Ж, для средних агрессивных условий работы С(СС), для легких Л(ЛС);

· по назначению каната: грузолюдские ГЛ – для подъема и транспортировки людей и грузов; грузовые Г – для транспортировки грузов;

· по материалу сердечника: с органическим сердечником (о.с.) из натуральных или синтетических материалов; с металлическим сердечником (м.с.);

· по направлению свивки элементов каната: правой свивки, левой свивки (Л);

· по сочетанию направлений свивки каната и его элементов: крестовой свинки - направление свивки прядей в канате противоположно направлению свивки проволок в прядях; односторонней свивки (0) - направление свивки прядей в канате и проволок в прядях одинаковое. При односторонней свивке канаты обладают большей гибкостью и лучше сопротивляются износу, чем при крестовой, однако они более склонны к закручиванию, вследствие чего непригодны для поднятия грузов на большую высоту;

· по степени крутимости:

а) крутящиеся – с одинаковым направлением свивки всех прядей по слоям каната (шести- и восьмипрядные канаты с органическим и металлическим сердечниками);

б) малокрутящиеся (МК) - с противоположным направлением свивки элементов каната по слоям в многослойных, многопрядных канатах и в канатах одинарной свивки;

· по способу изготовления: нераскручивающиеся (Н) - элементы каната сохраняют свое положение после снятия вязок с концов каната и удаления заварки торца; раскручивающиеся; рихтованные (Р);

· по типу свивки прядей и канатов одинарной свивки: с точечным касанием проволок между слоями (ТК- проволоки одного слоя касаются проволок смежных слоев в одной точке); с линейным касанием проволок между слоями (ЛК - проволоки одного слоя касаются проволок смежных слоев по всей длине проволоки); с комбинированным точечно-линейным касанием проволок между слоями (ТЛК);

· по точности изготовления - нормальной точности; повышенной точности (Т); с ужесточенными предельными отклонениями по диаметру каната.

Линейное касание проволок значительно повышает гибкость каната и уменьшает истирание проволок при эксплуатации. Основное преимущество канатов ЛК перед канатами ТК заключается в сочетании гибкости с высокой износоустойчивостью и большей прочностью при одинаковых прочих условиях. С учетом этого канаты ЛК следует в первую очередь применять на кранах и подъемных механизмах.

Пример условного обозначения каната, выполненного по ГОСТ 2688 представлен на рис. 3.3.

Коды различных вариантов смазки канатов приведены в табл. 3.3.

Коды различных вариантов смазки канатов

Р и с. 3.3. Условное обозначение каната по ГОСТ 2688

Пример записи конструктивного исполнения канат по ГОСТ 2688

6 х 19 (1 + 6 + 6/6) + 1 о.с.

где 6 – количество прядей; 19 – число несущих проволок прядей; 1 - число несущих проволок прядей центрального слоя; 6 - число несущих проволок прядей внутреннего слоя; 6/6 - число несущих проволок прядей наружного слоя; 1 о.с. – кол-во и тип сердечника (о.с. – органический сердечник).

Область использования соответствующих канатов в различных ГПМ представлена в табл. 3.4.

Область использования канатов

Типы грузоподъемных машин

Подъемные канаты мостовых кранов

Подъемные канаты портальных кранов

Диаметры канатов в соответствующих стандартах имеют различные значения, для наиболее распространенных канатов, выпускаемых по ГОСТу 2688 и ГОСТу 7668 соответственно представлены в табл. 3.5.

Диаметр канатов

Диаметр каната, мм

3,6; 3,8; 4,1; 4,5; 4,8; 5,1; 5,6; 6,2; 6,9; 7,6; 8,3; 9,1; 11; 12; 13; 14; 15; 16,5; 18; 19,5; 21; 22,5; 24; 25,5; 27; 28; 30,5; 32; 33,5; 37; 39,5; 42; 44,5; 47,5; 51;56

6,3; 6,7; 7,4; 8,1; 9; 9,7; 11,5; 13,5; 15; 16,5; 18;20; 22; 23,5; 25,5; 27; 29; 31; 33; 34,5; 36,5; 38; 39,5; 42;43; 44,5; 46,5; 48,5; 50,5; 53,5; 56; 58,5; 60,5; 63,5; 65; 68; 72

Перед началом работы, во время работы и после окончания работы необходимо периодически визуально осматривать канаты. Браковка канатов ГПМ, находящихся в эксплуатации, должна производится в соответствии с руководством по эксплуатации крана. При отсутствии в руководстве по эксплуатации соответствующего раздела, браковка осуществляется согласно рекомендаций [8] (рис. 3.4):

· уменьшение диаметра каната в результате повреждения сердечника - внутреннего износа, обмятия, разрыва на 3% номинального диаметра у некрутящихся канатов. Внутреннее истирание прядей и проволок происходит вследствие их перемещения относительно друг друга при сгибании проволочного каната, что вместе с поверхностным износом от движения каната по роликам и на барабане приводит к уменьшению диаметра каната. При уменьшении диаметра каната на 10% и более по сравнению с номинальным размером канат следует заменить, даже если не выявлено обрывов проволок (рис. 3.4, а);

Р и с.3.4. Характерные повреждения стальных канатов ГПМ

а – местное уменьшение диаметра в месте разрушения органического сердечника; б – уменьшение ПС прополок; в – волнистость каната; г – корзинообразная деформация; д – выдавливание сердечника; е – выдавливание проволок в одной I и нескольких II прядях; ж – местное увеличение диаметра; з – раздавливание; и – перекручивание; к – залом; л – перегиб.

· потеря металлической части поперечного сечения каната (потеря внутреннего сечения), вызванная обрывами, механическим износом и коррозией проволок внутренних слоев прядей (рис. 3.4, б). Для оценки состояния внутренних проволок канат необходимо подвергать дефектоскопии по всей его длине. При регистрации при помощи дефектоскопа потери сечения металла проволок, достигшей 17,5% и более, канат бракуется;

· волнистость каната, которая характеризуется шагом и направлением ее спирали (рис. 3.4, в). При совпадении направлении спирали волнистости и свивки каната и равенстве шагов спирали волнистости и свивки каната канат бракуется при d_в ≥ 1,08 d_к, (здесь d_в - диаметр спирали волнистости; d_к - номинальный диаметр каната);

· несовпадение направлений спирали волнистости свивки каната и неравенство шагов спирали волнистости и свивки каната или совпадение одного из параметров. Канат подлежит браковке при d_в ≥ 4/3 d_к. Длина рассматриваемого отрезка каната недолжна превышать 25d_к;

Минимальные коэффициенты использования канатов для стреловых самоходных кранов (Zp)

* Для кранов автомобильных грузоподъемностью до 16 т включительно принимается группа классификации (режима) А3.

При работе в опасных условиях (транспортировка расплавленного металла, шлака, ядовитых и взрывчатых веществ) запрещается применять группу классификации (режима) ниже М5. При установке канатов на лебедках, предназначенных для подъема людей, расчет Zp следует проводить как для группы классификации (режима) М8.

4.2.8. Пеньковые и хлопчатобумажные канаты, применяемые для изготовления стропов, должны соответствовать ГОСТ 483, ГОСТ 1088 и другой нормативной документации.

4.2.9. Заплетка петли у пенькового или хлопчатобумажного каната должна иметь не менее двух полных и двух половинных пробивок и должна быть оклетнована.

4.2.10. Применение для изготовления стропов синтетических и других материалов допускается в соответствии с нормативной документацией.

4.3.1. Пластинчатые цепи, применяемые на грузоподъемных машинах, должны соответствовать ГОСТ 191. Сварные и штампованные цепи, применяемые в качестве грузовых и для изготовления стропов, должны соответствовать ГОСТ 228 и другой нормативной документации. Якорные цепи могут применяться без распорок и с распорками.

4.3.2. Цепи, применяемые на грузоподъемных машинах и для изготовления стропов, должны иметь сертификат изготовителя об их испытании в соответствии с государственным стандартом, по которому они изготовлены.

При отсутствии указанного сертификата должны быть произведены испытания образца цепи для определения разрушающей нагрузки и проверка соответствия размеров государственному стандарту.

4.3.3. Коэффициент запаса прочности пластинчатых цепей, применяемых в механизмах кранов, по отношению к разрушающей нагрузке должен быть не менее 3 для групп классификации (режима) М1 и М2 и не менее 5 для остальных групп классификации механизмов.

Коэффициенты запаса прочности сварных грузовых цепей и цепей стропов по отношению к разрушающей нагрузке должны приниматься по табл. 4.

Минимальные коэффициенты запаса прочности сварных цепей

4.3.4. Сращивание цепей допускается электросваркой новых вставленных звеньев или с помощью специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана нагрузкой, в 1,25 раза превышающей ее расчетное тяговое усилие, в течение 10 мин.

4.4.1. Минимальный диаметр барабанов, блоков и уравнительных блоков, огибаемых стальными канатами, определяется по формуле:

Коэффициенты выбора диаметров барабана (h_1), блока (h_2) и уравнительного блока (h_3)

Допускается изменение коэффициента

4.4.2. Сварные калиброванные и пластинчатые цепи при работе на звездочке должны находиться одновременно в полном зацеплении не менее чем с двумя зубьями звездочки.

4.4.3. Канатоемкость барабана должна быть такой, чтобы при наинизшем возможном положении грузозахватного органа на барабане оставались навитыми не менее полутора витков каната или цепи, не считая витков, находящихся под зажимным устройством.

4.4.4. Барабаны грузоподъемных машин под однослойную навивку каната должны иметь нарезанные по винтовой линии канавки. У грейферных кранов при однослойной навивке каната на барабан и у специальных кранов, при работе которых возможны рывки и ослабление каната, барабаны должны иметь канавку глубиной не менее половины диаметра каната или снабжаться устройством, обеспечивающим правильную укладку каната на барабане.

Применение гладкого барабана допускается в тех случаях, когда по конструктивным причинам необходима многослойная навивка каната на барабан, а также при навивке на барабан цепи.

4.4.5. Гладкие барабаны и барабаны с канавками, предназначенные для многослойной навивки каната, должны иметь реборды с обеих сторон барабана.

Барабаны с канавками, предназначенные для однослойной навивки двух ветвей каната, ребордами могут не снабжаться, если ветви навиваются от краев барабана к середине. При навивке на барабан с канавками одной ветви каната реборда может не устанавливаться со стороны крепления каната на барабане. Барабаны электрических талей, снабженные устройством, исключающим сход каната с барабана (канатоукладчиком), могут изготовляться без реборд.

Реборды барабана для каната должны возвышаться над верхним слоем навитого каната не менее чем на два диаметра его, а для цепей - не менее чем на ширину звена цепи.

4.4.6. При многослойной навивке каната на барабан у грузоподъемной машины должна быть обеспечена правильная укладка каждого слоя.

4.4.7. Блоки стреловых и грузовых полиспастов должны иметь устройство, исключающее выход каната из ручья блока.

Читайте также: