Жесткость каната на растяжение

Предыдущая часть документа

        400 м — +5 %, 0; >400 м — +20 м, 0 — на каждые 1000 м или их части. При отсутствии указания длины канат изготовляют длиной не менее 200 м. Канаты длиной менее 200 м поставляют по согласованию с потребителем. В случае если указывается кратная и монтажная длина, а канат изготовляется общей длиной, то предприятие-изготовитель накладывает проволочные вязки на указанные длины.
     
     Предельное отклонение по длине закрытого подъемного каната не должно превышать: +2 % — при длине каната до 500 м; +1 % — при длине каната свыше 500 м.
     
     Предельное отклонение по длине спирального несущего каната не должно превышать: +4 % — при длине каната до 500 м; +2 % — при длине каната свыше 500 м. По требованию потребителя канат поставляют определенной длины, при этом масса каната не должна превышать 30 т.
     

1.4. Основные физико-механические и конструктивные параметры канатов

     
     При проектировании подъемных установок для расчета параметров канатов используются характеристики, приведенные в табл. 3.
     

1.4.1. Круглые канаты

     
     1.4.1.1. Коэффициент заполнения металлом площади поперечного сечения каната
     

,    (1)

     
     где F — суммарная площадь сечения всех проволок каната, мм;
     

Таблица 3

     — диаметр каната, мм;

  
     — расчетный параметр.
     
     1.4.1.2. Фиктивная (приведенная) плотность каната, кг/м:
     

, (2)

          где q — линейная масса каната, кг/м.
          Если ввести расчетный параметр , то
     

, (3)

     
     1.4.1.3. Расчетное суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н:
     

, (4)

     
     где — маркировочная группа прочности каната по временному сопротивлению разрыву, МПа.
     
     1.4.1.4. Коэффициент гибкости каната     
          

, (5)

     
     где — диаметр или высота фасонной проволоки наружного слоя каната, мм.
     
     1.4.1.5. Удельный поверхностный коэффициент     

(6)

     
     где — диаметр i-й проволоки, мм;
     
     S — поверхностный коэффициент, характеризующий восприимчивость каната к воздействию внешней агрессивной среды, мм.
     
     1.4.1.6. Параметр, характеризующий изгибную жесткость ненатянутого каната, Н·мм:
     

(7)

     
     где E = 2,06·10МПа — модуль упругости стали;
     
     — коэффициент изгибной жесткости (см. табл. 3).
     
     1.4.1.7. Продольная жесткость каната, Н:     

(8)

     где — коэффициент, учитывающий уменьшение продольной жесткости каната по сравнению со сплошным стальным стержнем, площадь которого равна суммарной площади всех проволок каната.
     
     Для обтянутых канатов коэффициент равен: 0,60 — для круглопрядных канатов с органическим сердечником; 0,64 — для трехграннопрядных канатов и круглопрядных канатов с металлическим сердечником; 0,69 — для закрытых подъемных канатов.
     
     Для необтянутых канатов значения коэффициента принимают на 15 % меньшими. Обтянутым канатом следует считать канат, у которого в процессе эксплуатации отсутствует остаточное упругое удлинение.
     
     1.4.1.8. Критическую длину канатов (м), при которой он разрушается только от собственного веса, определяют по формуле

(9)

     
     где g — ускорение свободного падения (9,81 м/с).
     
     1.4.1.9. Крутящий момент (Н·м), возникающий в канате под действием растягивающей нагрузки:
     

(10)

     
     где k — коэффициент упругой связи между крутящим моментом и растягивающим усилием;
     
     Р — осевое растягивающее усилие на канат, Н.
     
     Значения k определяются конструкцией каната: для кругло-прядных канатов с органическим сердечником (ГОСТ 7668-80) k = 0,092; для круглопрядных канатов с металлическим сердечником (ГОСТ 7669-80) k = 0,089; для трехграннопрядных канатов (ГОСТ 3085-80) k = 0,122; для многопрядных малокрутящихся канатов (ГОСТ 16828-81) k = 0,061; для закрытых подъемных канатов (ГОСТ 10506-76) k = 0,017.
     
     Крутящий момент (Н·м) в отвесе каната при защемленном нижнем конце можно определить по формуле
     

(11)

     
     где Q— масса концевого груза, кг;
     
     L — длина каната, м.
     

1.4.2. Плоские канаты

     
     1.4.2.1. Суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н:
     

, (12)

     где b — ширина сечения каната, мм;
     
     h — его толщина, мм.
     
     1.4.2.2. Линейная масса каната, кг/м:     

(13)

     
     1.4.2.3. Параметр, характеризующий изгибную жесткость каната, Н·мм:
     

(14)

     
     1.4.2.4. Продольная жесткость каната, Н:
     

    1.4.3.1. Канаты односторонней свивки по сравнению с канатами крестовой свивки менее жесткие на изгиб и имеют большую опорную поверхность, что повышает их износостойкость. Эти канаты, однако, имеют несколько увеличенную продольную жесткость и жесткость при кручении по сравнению с канатами крестовой свивки. Кроме того, они обладают повышенной крутимостью под действием растягивающей нагрузки, а также склонны к петлеобразованию.
     
     Важным отличием этих двух разновидностей каната является то, что при раскрутке каната крестовой свивки (при действии крутящего момента в направлении, противоположном направлению свивки прядей) сами пряди закручиваются, то есть сохраняют свою структурную целостность. В аналогичных условиях нагружения пряди каната односторонней свивки раскручиваются, при этом внешние проволоки прядей могут ослабнуть настолько, что перестанут нести осевую растягивающую нагрузку. Это имеет место на подъемных установках со шкивами трения глубоких шахт, где применяются круглопрядные канаты.
     
     1.4.3.2. Многопрядные малокрутящиеся канаты имеют не менее двух слоев прядей, навитых на органический или металлический сердечник. Для достижения уравновешивания внутренних моментов упругих сил относительно оси каната, возникающих при его растяжении, пряди наружного и внутреннего слоев свиваются в противоположных направлениях. Разновидностью этих канатов являются некрутящиеся канаты с органическим сердечником, состоящие из плоских и овальных прядей, либо из одного слоя (внутреннего) круглых прядей и навитых на него двух или трех слоев плоских прядей. Эти канаты обладают также повышенной гибкостью.
     
     1.4.3.3. Канаты закрытой конструкции являются малокрутящимися за счет переменности направления свивки различных слоев. Такие канаты обладают повышенной износостойкостью (см. табл. 3, параметр k). Наличие устойчивого замыкания внешних фасонных проволок препятствует проникновению пыли и влаги внутрь каната.
     
     1.4.3.4. Плоские канаты, изготовляемые из четного числа сталепроволочных стренг, являются некрутящимися. Для предотвращения скручивания каната стренги изготовляют с чередующимися направлениями правой и левой свивки.
     
     1.4.3.5. Канаты из пластически деформированных круглых прядей типа ПК являются канатами двойной свивки. Пряди для изготовления таких канатов получают путем волочения круглых прядей через монолитную волоку. В процессе пластического обжатия проволоки в пряди изменяют форму поперечного сечения. После пластической деформации поверхность прядей становится гладкой. Канат из таких прядей отличается повышенным сопротивлением против истирания. В канатах из пластически деформированных прядей проволоки контактируют между собой по плоскости (полосовое касание), благодаря чему улучшаются условия взаимодействия проволок друг с другом и уменьшается их взаимное истирание.
     
     1.4.3.6. Резинотросовые канаты представляют собой ряд параллельно уложенных в одной плоскости, запрессованных в резину оцинкованных или латунированных тросов, которые с двух сторон покрыты резиновыми обкладками. Такие канаты обладают высоким пределом выносливости, относительно большой линейной массой и являются ремонтопригодными. При необходимости за счет стыковки можно заменить случайно поврежденный участок и удлинить канат в связи с переходом на нижележащий горизонт.

1.5. Основные требования к выбору канатов