Задача 10

Рассчитать строп из стального каната, предназначенного для подъема груза.

Исходные данные:

Масса груза, М = 5,5 т;

Число ветвей стропа, n = 4 ;

Угол наклона к вертикали, α = 45 ◦;

Коэффициент запаса прочности, Кn = 5

Рисунок 10.1. Эскиз застроповки груза

Теоретическая часть

а) натяжение, возникающее в каждой ветви стропа (без учета динамических усилий) , Н:

,

где m – коэффициент, зависящий от угла отклонения стропа от вертикали:

;

– вес поднимаемого груза, Н:

,

где - ускорение свободного падения ( );

б) расчетное разрывное усилие каната в целом Р_раз, Н:

.

Решение:

Определим коэффициент, зависящий от угла отклонения стропа от вертикали:

m = 1 / cos 45 = 1,4142 ;

Определим вес поднимаемого груза:

Q = 5500 ∙ 9,81 = 53955

Определим натяжение, возникающее в каждой ветви стропа (без учета ди-намических усилий):

Sстр = 1,4142 ∙ 53955 / 4 = 19075,79 Н;

Определим расчетное разрывное усилие каната в целом:

Р раз = 19075,79 ∙ 5 = 95378,95 Н;

Таким образом, при временном сопротивлении разрыву 1400 Мпа и разрывном усилии каната 95378,95 Н принимается канат типа типа ТК6*19(1+6+12)+1о.с. диаметром 17,5 мм и массой 100 м смазанного каната 107 кг.

апаа

Нормы браковки стальных канатов

Замена стальных канатов

Канат подлежит замене, если:

- канат оборвался;

- диаметр каната, хотя бы, в одной точке на 7% меньше номинального диаметра;

- канат выходит раздавленным, скрученным или погнутым;

- хотя бы в одной точке виден сердечник;

- наличие одной и более ослабленных прядей под нагрузкой;

- прядь оборвалась.

Браковка каната крана

Крановые канаты, должны быть отбракованы, если экспертиза показывает, что ухудшение состояния каната превысило пределы определенных критериев. Общие критерии отбраковки предусматривают, что любой один из факторов, перечисленных ниже, является достаточно серьезным и может привести к негативным последствиям. Тем не менее, ухудшение состояния каната и решение для его снятия, почти всегда, является результатом суммарного эффекта комбинации этих факторов:

- обрывы проволок;

- уменьшение диаметра;

- деформация;

- коррозия.

Технический осмотр каната и критерии замены

В соответствии со стандартом ISO 4309 эксплуатационная безопасность каната подтверждается точной оценкой следующих показателей:

- количества обрывов проволоки и их положения;

- износа проволок (уменьшение диаметра каната);

- внутренней и внешней коррозии;

- повреждения (дефектов) и износа каната.

Обрыв проволоки каната

Необходимо сосчитать количество обрывов проволоки, видимых на поверхности каната. При этом с особым вниманием нужно осмотреть изношенную часть изделия. Обрывы проволок необходимо отслеживать участках каната равных 6 и 30 диаметрам каната. Если количество обрывов проволоки превышает установленным минимум хотя бы на одной из двух указанных длин, канат подлежит замене.

Обрывы проволок в пряди, как правило, указывают на внутреннее повреждение каната. В случае обрыва проволоки должны быть четко видны оборванные концы. Канат рассматривается для отбраковки, если число видимых сломанных проволок равно или превышает допустимый предел. В 6 и 8-прядных канатах обрывы проволоки большеимеют место в наружных слоях, тогда как в многопрядных канатах характерны обрывы проволок во внутренней части. Эти обрывы являются невидимыми и требуют специальных методов исследования.

Рекомендуют производить замену каната, когда проволоки с обрывом находятся близка друг к другу на длине не больше чем 6d или на одной пряди.

Уменьшение диаметра каната

При проведениии технического осмотра на предмет замены стального каната важно обратить внимание не только на количество обрывов проволоки. Сплющивание проволок вследствие износа предваряет из неизбежный обрыв. Необходимо тщательно осматривать проволоки, диаметр которых визуально уменьшился приблизительно на 50% по сравнению с начальным состоянием.

Диаметр каната может уменьшиться из-за одного или комбинации этих факторов:

- внутренний износ;

- внешний износ вследствие истирания наружных проволок;

- ухудшение состояния сердечника (органический/металлический) или внутренних слоев многослойных устойчивых кручению (некрутящихся) канатов.

Канат должен быть отбракован:

- если уменьшение диаметра каната превышает 7% от номинального диаметра каната, только из-за внешнего износа;

- если уменьшение диаметра каната превышает 3% от номинального диаметра некрутящегося каната и превышает 10% для других 6 и 8 прядных канатов, из-за отличных от внешнего износа причинам.

Коррозия канатов

Коррозия каната бывает внешней и внутренней. Внешняя коррозия может быть обнаружена визуально на наружной поверхности проволочного каната. Оценка внутренней коррозии требует особых профессиональных компетенций. Для раскрытия каната используются захваты, с помощью которых изделие аккуратно раскручивается. В случаях с многослойными канатами и канатами с металлическим сердечником, проводится контроль только внешнего слоя.

Канат должен быть отбракован:

- ослабление проволоки из-за коррозии внешних проволок;

- подтверждение тяжелой внутренней коррозии.

Деформация каната

Постоянное изменение от своей первоначальной формы и ориентациии, называется деформация. следкющие общие изменения формы, требут немедленной отбраковки стального каната:

- местное нарушение каната;

- выступ проволоки, пряди или сердечника;

- формирование скручиваний или петель;

- локализованное увеличение диаметра более 5% от фактическогодиаметра каната;

- локализованные уменьшения диаметра каната и расстояния свивки связаны с жесткой волнистостью.

Дефекты стального каната

		Обрывы и смещение проволок в двух прядях каната крестовой свивки. Канат подлежит замене.
		Сильный износ и большое количество обрывов проволоки в канате крестовой свивки. Требуется срочная замена каната.
		Обрывы проволоки в одной пряди и слабый износ каната параллельной свивки. Необходимо удалить обрывы проволоки, придать канату гладкость.
		Обрывы проволоки в нескольких прядях, расположенных близко к холостому шкиву (иногда затягиваются шкивом). Канат подлежит замене.
		Обрывы проволоки в двух прядях вследствие усталости при изгибе и серьезного локализованного износа. Канат подлежит замене.
		Дефект «птичья клетка» в многослойном (малокрутящемся) канате, вызванный усиленным вращением вокруг небольших канавок или слишком большим углом девиации. Требуется срочная замена каната.
		Выступ стального сердечника, вызванный, как правило, деформацией типа «фонарь». Требуется срочная замена каната.
		Ослабление проволок отдельной пряди. При осмотре отрезка каната деформация наблюдается через равные промежутки, обычно равняется шагу свивки. Необходимо наблюдать за этим дефектом.
		Более серьезный пример предыдущего дефекта с выступом внутренних проволок прядей. Дефект крупной локализации, вызванный ударными нагрузками. Требуется срочная замена каната.
		Местное увеличение диаметра каната параллельной свивки, вызванное деформацией металлического сердечника под действием динамических нагрузок. Наличие следов коррозии и сильный износ наружных проволок. Требуется срочная замена каната.
		Большой узел, вызывающий выступ органического сердечника. Требуется срочная замена каната.
		Канат, перекрученный во время монтажа и эксплуатации, подвергаемый локализованному износу и вытягиванию прядей. Канат подлежит замене.
		Местное уменьшение диаметра каната из-за стремления внешних прядей к заполнению объема разрушенного органического сердечника. Требуется срочная замена каната.
		Расплющивание на участке каната, вызванное локальным разрушением вследствие механического воздействия; этот дефект вызывает отсутствие равновесия в прядях. Также присутствуют обрывы проволок. Канат подлежит замене.
		Расплющивание на участке многопрядного каната, вызванное механическим воздействием на большой отрезок каната вследствие неправильной размотки с лебедки. Наличие увеличившегося шага свивки наружных прядей с асимметричным растягиванием под нагрузкой. Канат подлежит замене.
		Сильный изгиб. Канат подлежит замене.
		Выход каната из канавки шкива с последующей деформацией, расплющиванием, локальным износом и множественными обрывами проволок. Канат подлежит замене.
		Совокупный эффект от воздействия нескольких факторов. Большой износ внешних проволок, вызвавший ослабление проволок и деформацию типа «фонарь»; риск выталкивания каната со шкива. Требуется срочная замена каната
	Незначительное сплющивание наружных проволок. Небольшое уменьшение диаметра каната.
	Непрерывное сплющивание; начинается ослабление проволок с уменьшением диаметра приблизительно на 40%. Требуется срочная замена каната.
	Начало поверхностной коррозии.
	Сильно перфорированная поверхность и полностью ослабившиеся проволоки. Значительное уменьшение диаметра при наличии пространства между проволоками, превышающим половину от их диаметра. Требуется срочная замена каната.
	Пример большой внутренней коррозии. Заметное сокращение площади множества наружных проволок прядей. Значительное уплотнение в контактной области сердечника, отсутствие расстояния между прядями и дальнейшее уменьшение диаметра каната. Требуется срочная замена каната.
	Спиральная деформация представляет собой дефект, при котором продольная ось каната приобретает спиральную форму. В этом случае канат должен находиться на постоянном контроле. При продолжительной эксплуатации может появиться износ и обрывы проволок. Если деформация превышает значение, установленное в UNI ISO 4309, канат необходимо заменить.