Расчет нагрузки на трос стальной

Обновлено: 22.01.2025

Правильно подобранные грузозахватные приспособления определяют безопасность работ, связанных с перемещением грузов. При выборе стандартного канатного, цепного или текстильного стропа заводского исполнения для работ с грузами известной массы и с разработанными под них схемами строповки, достаточно обратиться к паспортным данным грузозахватного приспособления и подобрать строп по допустимой грузоподъемности.

Допустимая нагрузка цепных стропов

Класс прочности Т(8), коэффициент запаса прочности 4:1

Допустимая нагрузка канатных стропов

Примечание: Допускается использование каната другого диаметра отталкиваясь от разрывного усилия каната в целом Н/мм2, указанного в сертификате на канат.

Диаметр каната, мм.

Q-масса груза;
n-число ветвей стропа;
cos a – косинус угла наклона ветви стропа к вертикали

1- Канатная ветвь, 2 - Крюк чокерный

Допустимая нагрузка текстильных стропов

Так же можно использовать стропы СТП другой грузоподъёмностью но не менее расчётной, исходя из формулы S=Q / (n*cos a), где Q-масса груза, n-число ветвей стропа; cos a – косинус угла наклона ветви стропа к вертикали.

Ширина ленты, мм.

Разрывная нагрузка ленты, кг.

Как самостоятельно произвести расчет максимально допустимой нагрузки на строп

Допустимая нагрузка на строп рассчитывается исходя из номинального разрывного усилия каната, цепи или текстильной ленты, из которой будет изготовлен строп. Этот параметр показывает, при какой статической нагрузке произойдет физической разрушение целостности выбранного для стропа материала. Обычно разрывное усилие указывается в ГОСТе или другом стандарте, по которому изготавливался канат, цепь или текстильная лента.

Чтобы ньютоны перевести в килограммы, необходимо значение в ньютонах разделить на 9,81. Далее, если в стандарте, по которому изготовлен канат, нет отдельной графы с разрывным усилием каната в целом, умножаем полученное усилие в килограммах на коэффициент 0,83. Получаем фактическое значение разрывного усилия каната в килограммах.

При изготовлении канатных строп принято принимать шестикратный запас прочности, цепных – четырёхкратный, текстильных – семикратный. То есть в расчетах полученное значение разрывного усилия стального каната нужно разделить на 6.

Для расчета нагрузки на одноветвевой канатный строп, исходя из значения суммарного разрывного усилия всех проволок, выведем уравнение:

P – нагрузка на строп, кг;
Nк – суммарное разрывное усилие всех проволок, Н;
K – коэффициент запаса.

Если известно общее разрывное усилие каната, то убираем из уравнения коэффициент 0,83:

P – нагрузка на строп, кг;
N – суммарное разрывное усилие материала, из которого изготавливается строп, Н;
K – коэффициент запаса.

Также по известному весу груза, с которым будет работать строп, можно подобрать подходящий канат. Для этого преобразуем уравнение:

Например, требуется канатный строп с грузоподъемностью 2000 кг. Подставим это значение в формулу:

Расчёт нагрузки для многоветвевых стропов

При расчете многоветвевых стропов учитывается равномерность нагрузки на каждую ветвь и угол между ветвями. Если схема строповки разработана правильно, то вес груза равномерно распределяется на каждую ветвь, а угол между ветвями одинаков. В этом случае для расчета минимального разрывного усилия для каждой ветви стропа можно воспользоваться формулой:

P – масса груза, кг;
K – коэффициент запаса
n – количество ветвей;
α – угол между ветвями стропа, градусов.

Например, нужен четырехветвевой канатный строп для работы с грузами массой 10т. При этом по схеме строповки угол межу ветвями будет равен 30°. Подставляем значения в формулу:

Мы специализируемся на изготовлении грузоподъемного оборудования, при этом стремимся к тому, чтобы наша продукция соответствовала самым высоким стандартам качества, надежности и удобства эксплуатации.

Постоянно работаем над повышением рабочих характеристик нашей продукции и расширением ее ассортимента. Кроме того, предлагаем широкий спектр дополнительных услуг в сфере металлообработки. У нас можно купить грузоподъемную оборудование с завода в Тюмени.

Более 500 наименований в наличии, при этом наши расценки – одни из самых низких в регионе.

Уже сделали более 2000 отправлений в 57 населённых пунктов России, даже отправляли груз в Финляндию и Египет. Отправляем заказ в течение суток, с возможностью отслеживания груза в пути.

Как определить грузоподъемность строп?

Для обеспечения безопасности проведения погрузочно-разгрузочных работ и надежного удержания оборудования, строительных материалов или иного груза на высоте необходимо верно предварительно рассчитать грузоподъемность оборудования и строп. Последние могут иметь различную максимальную нагрузку, которая зависит от:

материала строп (текстиль, канат, цепь);
толщины;
схемы строповки.

Первые два параметра стандартизованы и могут быть определены по справочникам из-за требований по выпуску стропов в соответствии с ГОСТ. На грузоподъемность от схемы крепления груза влияют следующие факторы:

место расположения центра тяжести;
количество мест крепления;
угол наклона отдельных ветвей стропов.

Использование для подъема груза нескольких стропов снижает нагрузку на каждый из них и делает его более устойчивым, предотвращая опрокидывание и падение. Для удобства большинство видов оборудования имеет на корпусе проушины, рым-болты и другие приспособления для подъема, учитывающие расположение центра тяжести и конкретное распределение массы.

Расчет грузоподъемности стропов

В общем случае для определения используют следующую формулу:

S=9.8G/(mk*cos(a))

G — вес груза;
m — количество используемых ветвей;
k — коэффициент распределения массы груза по отдельным стропам;
а — угол между вертикалью и наклоном ветвей.

Коэффициент распределения массы при условии, что число стропов не превышает четырех, принимается равным 1, а в других случаях 0.75.

Полученное при расчете значение не должно превышать величину разрывного усилия стропа, которое указано в паспорте. В последнем параметр учитывает коэффициент запаса прочности, заложенный еще на стадии производства. В реальности его превышать не рекомендуется по следующим причинам:

значение дается в статическом режиме, а при подъеме или резком изменении направления перемещения груза возникает динамическая составляющая, которую учитывает запас прочности;
со временем отдельные нити каната или текстильной ткани могут повреждаться, а цепь — растягиваться, что постепенно снижает прочностные параметры стропа, что опять же компенсируется запасом прочности.

Одновременно использование очень прочных или длинных стропов неудобно с практической точки зрения. В этом случае рационально использовать многоветвевые схемы крепления или наборы из нескольких, более тонких стропов, которые проще гнутся и устанавливаются.

Рекомендации по использованию стропов для подъема, перемещения грузов:

неукоснительно соблюдайте схему строповки;
используйте при необходимости оттяжки;
стропы не должны перекручиваться или формировать узлы из-за риска раскручивания груза;
крюк при фиксировании стропа должен свободно входить в петлю;
все ветви должны иметь равное натяжение и оставаться перпендикулярными друг другу;
свободные концы не должны касаться людей, окружающих предметов.

Также перед подъемом на большую высоту оборудования, строительных материалов, других грузов рекомендуем сначала удержать их на небольшой высоте для оценки правильности строполения. При необходимости переместить груз с одного места на другое желательно делать это с минимальным подъемом. Когда проще контролировать его положение, уменьшается риск травматизма и серьезных повреждений при наступлении нештатной ситуации.

Разрывная и допустимая нагрузка стального троса

Минимальная прочность на разрыв относится к наименьшей нагрузке, которая разорвет трос. Суммарная прочность - совокупная устойчивость на разрыв всех проводов в одном канате. Поэтому производитель проверяет их по отдельности.

Как рассчитываются рабочие показатели прочности

Прочность тросов, канатов по производственному назначению регламентируется соответствующими ГОСТами:

Прочность троса из стали определяется двумя критериями:

разрывная прочность тросов – расчетная величина, определяющая, при каких минимальных нагрузках стальной трос начинает разрушаться;
рабочая прочность или допустимое усилие – показатель эксплуатационных возможностей, оптимальных нагрузок на трос при которых он может эксплуатироваться определенный срок без обрывов и разрушений. Этот показатель определяет, какие рабочие нагрузки допустимы для стального каната.

Разрывная и рабочая прочность зависит от технологии производства, конструкции, степени жесткости. Чем выше жесткость троса, тем выше показатели прочности на разрыв.

Область применения

Использование стального каната можно встретить в разных областях. Это может быть, как трос для монтажа палатки и вантовых кровельных конструкций до подвесных мостов и телерадиобашен.

Различные области применения тросов предъявляют разные требования к прочности, устойчивости к истиранию и коррозии. Чтобы соответствовать этим требованиям, трос изготавливается из таких материалов как:

Нержавеющая сталь. Используется там, где коррозия является основным фактором.
Оцинкованная углеродная сталь. Применяется там, где прочность стоит на первом месте, а коррозионная стойкость менее важна.

Проволока (один элемент) может иметь сечение до 3 мм. Этого достаточно, чтобы выдерживать нагрузку до 200кгс/мм2. Стальные тросы и канаты различаются в плане свивки, которая бывает одинарная, двойная или тройная. Расположение проволоки в разных слоях, имеет одно из следующих касаний:

точечное (используются, как правило, при несущественных прерывистых нагрузках);
линейное (применяется во многих сферах);
точечно-линейное (используется для дополнительной прочности).

Расчет параметра прочности

Под параметром прочности подразумевается наименьшее напряжение на канат или трос, при котором происходит его разрыв. Такого рода характеристики можно узнать в ГОСТе либо используя формулу:

R – прочность на разрыв, кгс;

K – коэффициент ресурса прочности;

d – диаметр.

Коэффициент запаса прочности К при расчете нагрузок не изменяется, выбор коэффициента зависит от номенклатуры изделия.

Назначение канатов

Привод грузоподьемной
машины и режим ее работы

Коэффициент
запаса прочности K

Грузовые стреловые

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый непрерывного действия

Стреловые, являющиеся растяжками

Оттяжки мачт и опор:

постоянно действующих кранов

временно действующих кранов
(со сроком работы до 1 года)

Несущие канаты кабельных кранов:

Тяговые канаты кабельных кранов

Канаты полиспастов
для заякоривания несущих канатов (кабельных кранов)

Минимальные допустимые значения коэффициента К, принимаемого при расчетах запаса прочности.

Тип грузоподьемной машины

Значение

коэффициента e

Грузоподьемные машины всех

типов, за исключением стреловых кранов, талей и лебедок.

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый

Краны стреловые

Электрические тали (тельферы)

Лебедки с ручным приводом для подьема грузов или людей

В таблице указаны наименьшие допустимые показатели запаса прочности стальных канатов для подъемной техники в зависимости от назначения. Запас прочности зависит от запаса прочности, толщины каната.Расчет рабочей прочности стальных канатов

Подбирая номенклатуру стальных канатов для конкретных рабочих условий необходимо рассчитать допустимую прочность стального каната на разрыв. Прочность на разрыв – показатель, который определяет допустимые пределы натяжения троса при определенной нагрузке. Или иначе – допустимые эксплуатационные нагрузки, при которых трос не оборвется.

Рабочая прочность (допустимое усилие) измеряется по формуле:

R – разрывная прочность, кгс;
K – запас крепости, постоянный коэффициент рассчитываемый в килоньютонах, 1 кН = 102 кг.

Предельные нагрузки стальных тросов для такелажных работ будут отличаться в зависимости от диаметра (толщины). Например, для троса диаметром 3 мм запас крепости 1,06 кН, а для каната диаметром 8 мм – 7,52 кН или в номенклатуре на изделие указывается маркировка толщины троса 10 мм и разрывного усилия 5880 кг.

Диаметр троса	Рабочая нагрузка, кН	Разрушающая нагрузка, кН
2мм	0,47	2,35
3мм	1,06	5,29
4мм	1,88	9,41
5мм	2,94	14,7
6мм	4,24	21,2
8мм	7,52	37,6
10мм	11,76	58,8

При подборе троса для такелажных работ важно кроме рабочей и разрывной прочности, учитывать заводские требования по эксплуатации к подъемным машинам, механизмам, оборудованию. Применять номенклатуру тросов, какую рекомендует производитель конкретного подъемного оборудования.

Разрывная нагрузка стального троса

При покупке такелажных приспособлений важно знать, какую нагрузку выдерживает трос, поскольку любой перегруз может привести к обрыву подвесной системы. Допустимые значения стального каната определяются его прочностными характеристиками, которые могут варьироваться согласно конструкции, диаметру и способу производства.

Разновидности стальных канатов

Тросы относятся к крученым или витым изделиям, изготавливаемым из стали, синтетических и органических нитей. В производстве стальной продукции применяется оцинкованная высокоуглеродистая проволока сечением 0,4–3 мм, обладающая значительным запасом прочности при нагрузках на разрыв (от 130 до 200 кгс/мм 2 ).

Металлические нити, используемые в изготовлении продукции, бывают нескольких марок. Наилучшими прочностными характеристиками обладает проволока категории В, менее качественным считается сырье марок I и II. Прежде чем определить, какую нагрузку выдерживает трос 5 мм или другой толщины, следует принять во внимание, что вне зависимости от качества материала канаты различаются между собой по конструкции и бывают трех типов:

Тройной свивки – сделаны из нескольких тросов. Как и при двойной свивке, они имеют сердечник, однако изготавливаются из проволоки меньшего сечения и используется там, где необходима повышенная гибкость канатов (как правило, для кабельных работ).

Проволока, расположенная в разных слоях, может иметь точечное, линейное или точечно-линейное касание. Устанавливая, какую нагрузку выдерживает трос диаметром 6 мм или иной толщины, нужно учитывать, что канаты с точечным касанием (ТК) актуальны только при незначительных пульсирующих нагрузках. Изделия с линейным касанием (ЛК) отличаются обширной сферой применения, а с точечно-линеныйм (ТЛК) используются в местах, где ЛК не могут обеспечить рекомендуемый запас прочности.

При изготовлении продукции обычно применяется крестовая свивка. Проволока в ее наружном слое имеет различное направление, что гарантирует более крепкое сплетение и простоту в эксплуатации. По желанию заказчиков заводы-производители могут изготовить и другие разновидности свивки, такие как одностороннюю и комбинированную.

Помимо классификации по конструкции, канаты делятся по степени скручивания и могут быть гибкими или жесткими. Последние характеризуются более высокой прочностью на разрыв, поскольку выпускаются из малого числа металлических нитей большого диаметра. Для сравнения гибкости тех или иных модификаций можно воспользоваться таблицей.

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.

Читайте также: