КАНАТ СТАЛЬНОЙ ЗАКРЫТОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к канатному производству и предназначена в качестве несущего каната, используемого в качестве основного несущего элемента на подвесных дорогах грузового или пассажирского назначения, в вантовых системах, в подвесных мостах, в качестве направляющих для подъемных сосудов в шахтных стволах.
Известны канаты стальные закрытой конструкции несущие по ГОСТ 3090 и ГОСТ 18901 с зетобразной проволокой на периферии и сердечником точечного касания типа ТК конструкции 1+6+12 и 1+6+12+18.
Недостатком канатов является преждевременный выход из строя канатов, связанный с тем, что проволоки сердечника образуют точечный контакт, и образуется высокая концентрация напряжений в точках касания, вследствие этого при нагрузках каната они сразу разрушаются.
Технический результат полезной модели - повышение долговечности и надежности несущих канатов закрытой конструкции.
Технический результат достигается тем, что канат стальной закрытой конструкции, состоящий из 2-4 противоположных по направлению свивки слоев проволок зетобразного фасонного сечения, высотой профиля (4÷6) мм, на периферии и проволок круглого сечения в центральной части, при этом центральная часть выполнена по принципу (1+n; n+2n)+3n+…+mn, а соотношение диаметров проволок круглого сечения центральной части составляет
δц : δ1 : δз : δ2 : …. : δn=(1,05-1,20):(1,0-1,15):(0,40-0,50):1:(0,93-1,18):……:(0,93-1,18),
где n - постоянное количество проволок круглого сечения в каждом слое,
m - номер слоя центральной части, а также коэффициент кратности увеличения количества проволок в соответствующем слое,
δц - диаметр центральной проволоки круглого сечения,
δ1 - диаметр проволок круглого сечения первого слоя,
δз - диаметр проволок круглого сечения заполнения, расположенных между первым и вторым слоями,
δ2 - диаметр проволок круглого сечения второго слоя,
δn - диаметр проволок круглого сечения n-ого слоя;
в процессе производства канатов фасонная проволока зетобразного сечения последнего слоя дополнительно подвергается осевому закручиванию; к тому же канат при свивке подвергается предварительной вытяжке.
Канат стальной закрытой конструкции подвергается растяжению, поперечным нагрузкам, постоянным атмосферным воздействиям.
Благодаря наличию в периферийной части каната проволок фасонного зетобразного сечения образуется гладкая поверхность, что приводит к уменьшению износа наружных проволок под действием внешних контактных нагрузок.
В случае обрыва проволок фасонного сечения положение зетобразных проволок в канате сохраняется, они не «выходят из замка».
Гладкая поверхность препятствует проникновению влаги внутрь каната.
Высота проволоки зетобразного сечения (4-6) мм обеспечивает необходимый диаметр слоя каната.
Наличие в периферийной части каната проволок фасонного зетобразного сечения снижает конструктивную и технологическую неуравновешенность каната.
Противоположное направление свивки зетобразных проволок в периферийной части каната снижает также неуравновешенность каната, что исключает выход из замка зетобразных проволок.
С увеличение номинального диаметра каната изменяется высота проволок фасонного сечения, количество проволок фасонного сечения в слое и увеличивается количество слоев проволок фасонного сечения.
Конструкция центральной части каната (1+n; n+2n)+3n+…+mn формирует линейное касание проволок в 2 первых слоях и точечно-линейное в последующих, в результате чего контактная нагрузка между проволоками центральной части при нагружении каната распределяется равномерно по всей их длине, и она значительно меньше, чем при точечном касании.
Наличие заполняющих проволок, расположенных между первым и вторым слоями центральной части, обеспечивает высокий коэффициент заполнения металлом поперечного сечения каната.
Конструкция центральной части каната создает ровную опорную поверхность для последующего слоя фасонных проволок.
Благодаря конструкции центральной части канат имеет высокую поперечную устойчивость, стабильную геометрию и плотность, что исключает преждевременный выход каната из строя.
Соотношение диаметров проволок круглого сечения центральной части составляет
δц : δ1 : δз : δ2 : …. : δn=(1,05-1,20):(1,0-1,15):(0,40-0,50):1:(0,93-1,18):……:(0,93-1,18), что обеспечивает необходимый технологический зазор, который необходим во время эксплуатации каната, так как подвергается поперечному сужению при растяжении. Отсутствие зазора между проволоками приведет к нарушению структурной целостности каната и выходу его из строя.
Канат стальной закрытой конструкции с наличием зетобразных проволок в периферии и конструкции центральной части (линейное касание с проволоками заполнения в 2 первых слоях) имеет большое заполнение сечения металлом (до 90 %) и, следовательно - высокую прочность, продольную и поперечную жесткости, износ которого под действием контактных нагрузок от колес вагонеток - минимальный.
Осевое закручивание фасонной проволоки при изготовлении каната обеспечивает нераскручиваемость каната и нейтрализацию внутренних упругих напряжений на (60-70)%, увеличение срока службы каната вследствие исключения выхода проволок фасонных из взаимного зацепления. При этом осевое закручивание фасонных зетобразных проволок также позволяет снизить технологическую неуравновешенность каната от кручения.
Канат стальной закрытой конструкции подвергается предварительной вытяжке, благодаря чему обеспечивается снижение конструктивного удлинения каната. После вытяжки обеспечивается равномерность распределения растягивающей нагрузки на канат по всему поперечному сечению, уменьшаются изгибающие моменты в сечениях проволок и крутящий момент в сечении каната.
Канат после предварительной вытяжки исключает необходимость в операциях по укорачиванию или перетяжке каната, которые могут привести к простоям оборудования.
На фигуре представлено изображение поперечного сечения каната конструкции 1+6;6+12+18+21z+27z, где 1 - проволоки круглого сечения первого слоя, 2- проволоки круглого сечения второго слоя, 3 - проволоки круглого сечения заполнения, 4 - проволоки круглого сечения третьего слоя, 5- проволоки зетобразного фасонного сечения четвертого слоя, 6 - проволоки зетобразного фасонного сечения пятого слоя.
Производство каната осуществляется в несколько технологических операций. При свивке центральной части каната на канатовьющем оборудовании применяется технологическая оснастка: распределительный шаблон для распределения проволок в слое; обжимные плашки для формирования слоя каната, рихтовальное приспособление для частичного снятия внутренних упругих напряжений с проволоки.
Для свивке центральной части свиваются проволоки 1, 2, 3 одновременно первого и второго слоев каната с применением технологической оснастки.
Затем осуществляется свивка проволок третьего слоя 4 за отдельную технологическую операцию.
Далее производится свивка проволок фасонных зетобразного сечения 5 вокруг центральной части каната.
Заключительной операцией является свивка пятого слоя проволок фасонных зетобразного сечения 6, направление свивки противоположно направлению предыдущего слоя проволок фасонных зетобразного сечения.
При этом проволока фасонная 6, разматываясь с зарядной катушки, протягивается через преформатор для фасонной проволоки, где происходит закручивание ее вокруг собственной оси на (180-360)° в сторону, противоположную направлению свивки каната между двумя парами роликов преформатора, далее проволока 6 самопроизвольно закручивается вокруг своей оси и протягивается через накладки с профильными отверстиями в распределительном шаблоне, и, дополнительно скручиваясь, плавно входит в обжимные плашки. После обжимных плашек канат проходит через рихтовальное приспособление для дополнительного снятия внутренних упругих напряжений проволоки, набирается на вытяжной шкив и далее, наматывается на барабан.
Канат может подвергаться предварительной вытяжке как в процессе производства, так и после изготовления. Для этого к канату прилагается растягивающая нагрузка, составляющая (30-50)% от разрывного усилия каната в целом.
Канат стальной закрытой конструкции прошел промышленные испытания, используется на подвесной канатной дороге в качестве направляющего.