Канат стальной многопрядный

Полезная модель относится к канатному производству.
Настоящее устройство предназначено для эксплуатации в угольной и горнорудной промышленности: на шахтных подъемных установках в качестве канатов вертикальных подъемов барабанных машин и машин со шкивом трения, уравновешивающих канатов, проводниковых и отбойных канатов; для подъемных кранов, для грузоподъемных механизмов.
Известны однослойные шестипрядные канаты двойной свивки по ГОСТ 2688, ГОСТ 7668, ГОСТ 14954, ГОСТ 7669.
Недостатком стандартных канатов являются недостаточная гибкость, кручения при эксплуатации, преждевременный выход из строя из-за большого количества обрывов проволок наружного слоя.
Известен канат стальной многопрядный, малокрутящийся, конструкции 11×7(1+6)+6×7(1+6) с использованием во внешнем слое пластически обжатых прядей (ПМ RU 109113, В66С 1/00, 2011).
Недостатком данной полезной модели является невысокая прочность при наименьшем диаметре, пряди каната не создают линейный контакт в слоях, что приводит к недостаточной гибкости и значительному износу из-за их перекрещивания, а также высоким контактным напряжениям.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип является канат стальной многопрядный, малокрутящийся, конструкции 12×7(1+6)+3×7(1+6)/3×7(1+6)+3×7(1+6) с использованием пластически обжатых прядей (ПМ RU 109112, В66С 1/00, 2011).
Недостаток данной полезной модели состоит в том, что конструкция данного каната имеет высокую изгибную жесткость, а также конструкция сердечника не обеспечивает надежной опоры для наружных прядей каната, не увеличивает заполнение сечения каната, в связи с чем не образуются линейные контакты между слоями, что снижает срок службы каната.
С помощью полезной модели достигается технический результат, состоящий в получении каната с повышенным сроком службы, который обладает сопротивляемостью к кручению вокруг своей оси, повышенной гибкостью, высокой грузоподъемностью, максимальным заполнением сечения металлом.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предложен канат стальной многопрядный, состоящий из центральной пряди диаметром D1, вокруг которой свиты три слоя прядей, при этом первый слой состоит из шести прядей диаметром D2, второй слой каната выполнен из двенадцати прядей двух различных диаметров D3 и D4, чередующихся между собой, а количество прядей диаметром D5 в третьем слое равно восемнадцати, при этом направление свивки первого и второго слоев каната противоположно направлению свивки третьего слоя, количество проволок во всех прядях каната равно семи, соотношения диаметров, составляющих канат прядей, составляют: D2/D1=(0,85÷1,00); D3/D1=(0,85÷1,00); D4/D1=(0,60÷0,75); D5/D1=(0,70÷0,85).
Заявленное устройство имеет несколько особенностей:
1. пряди каната могут быть пластически деформированы;
2. второй слой каната с прядями без пластического деформирования или с прядями пластически деформированными может быть покрыт полимером;
3. возможно покрытие полимером третьего слоя каната, при этом может быть несколько вариантов исполнения каната: с прядями каната без пластического деформирования; с прядями пластически деформированными; и со вторым слоем каната, покрытым полимером.
Полезная модель иллюстрируется изображениями, на которых одинаковые или сходные элементы снабжены одинаковыми ссылочными позициями.
Фиг. 1 - поперечное сечение каната конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7.
Фиг. 2 - поперечное сечение каната конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 с пластически деформированными прядями.
Фиг. 3 - поперечное сечение каната конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 с покрытием второго слоя полимером.
Фиг. 4 - поперечное сечение каната конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 с покрытием третьего слоя полимером.
Фиг. 5 - поперечное сечение каната конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 с покрытием второго и третьего слоев полимером.
Изготовление данного каната стального многопрядного конструкции 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 производится за несколько технологических операций.
На прядевьющем оборудовании изготавливают пряди каната. Для этого шесть проволок свиваются вокруг центральной проволоки. Для получения пластически деформированных прядей применяют роликовую клеть-волоку, которая устанавливается непосредственно на прядевьющем оборудовании после плашкодержателя, выходящая прядь из плашек, свиваясь, поступает в роликовую клеть-волоку. После прохождения клеть-волоки прядь приобретает гладкую, правильную и плотную поверхность. При этом диаметр пряди уменьшается после деформирования в зависимости от степени обжатия.
После изготовления всех прядей каната осуществляется процесс изготовления первого и второго слоев каната за одну технологическую операцию на канатовьющем оборудовании. Изготовление первого и второго слоев каната производится путем свивки прядей вокруг центральной пряди 1 диаметром D1. Пряди 2 первого слоя имеют одинаковый диаметр D2, поверх которых свиваются пряди 3 и 4 второго слоя, диаметры прядей второго слоя различны и во втором слое происходит чередование прядей большего D3 и меньшего D4 диаметров (позиции 3 и 4 на фиг.1-5 соответственно). При этом слои каната образуют линейный контакт.
Следующей технологической операцией является свивка третьего слоя каната на канатовьющем оборудовании. Восемнадцать прядей 5 диаметром D5 свиваются вокруг второго слоя каната. При этом направление свивки третьего слоя противоположно направлению свивки второго слоя.
Покрытие слоев каната полимером 6 производится на экструзионной линии. В качестве полимера 6 могут использоваться полиолефины или другие высокомолекулярные соединения.
Данная конструкция каната в качестве подъемных канатов позволяет повысить их эксплуатационные свойства.
Противоположное направление свивок слоев обеспечивает уравновешивание внутренних крутящих моментов и сил упругости относительно оси каната.
Конструкция каната 18×7+6×7/6×7+6×7+1×7 с чередованием прядей большего и меньшего диаметров обеспечивает взаимное линейное касание прядей в слоях, что исключает перекрещивание прядей по отдельным слоям и снижает контактные напряжения.
Соотношения диаметров, составляющих канат прядей, составляют: D2/D1=(0,85÷1,00); D3/D1=(0,85÷1,00); D4/D1=(0,60÷0,75); D5/D1=(0,70÷0,85). Данные соотношения являются рациональными, позволяют равномерно распределить пряди в слоях каната, обеспечивают точную геометрию каната.
Выбор конструкции пряди (1+6) направлен на уменьшение поверхностного износа проволок и повышению выносливости каната при работе на изгиб, так конструкции прядей с большим количеством проволок под действием высоких контактных и растягивающих напряжений, изгибов преждевременно разрушаются.
Благодаря наличию линейного касания канат стальной многопрядный обладает хорошей гибкостью, распределение напряжений по слоям равномерное.
Гибкость каната благоприятно сказывается на состоянии каната в процессе многослойной навивки каната на барабан и при работе с малым соотношением диаметра блока к диаметру каната.
Большое количество прядей в наружном слое уменьшает контактные напряжения в местах соприкосновения с желобами шкивов и барабанов в процессе эксплуатации.
Канат стальной многопрядный имеет большую плотность и повышенную прочность за счет заполнения сечения металлом.
Канат стальной многопрядный с пластически деформированными прядями имеет более высокую грузоподъемность, благодаря увеличенной площади поперечного металлического сечения, высокое сопротивление сдавливанию и трению, истиранию. Гладкая поверхность способствует увеличению сопротивления каната контактным напряжениям при обхвате им шкива, блока или барабана при эксплуатации и меньший износ канатоведущих элементов.
Канат стальной многопрядный с полимерным покрытием второго слоя имеет стабильную геометрию. Полимерное покрытие фиксирует положение прядей каната, предотвращает внутреннюю коррозию, снижает внутренний износ элементов каната при эксплуатации.
Канат стальной многопрядный также может быть покрыт полимером, способным предотвратить прямой контакт между канатом и узлами оборудования, что увеличивает срок эксплуатации. Полимерное покрытие улучшает внешний вид каната, а также повышает его стойкость к коррозии.
Канат стальной многопрядный имеет положительные результаты в работе. Технический ресурс каната стального многопрядного выше в 2-3 раза по сравнению со стандартными канатами, изготовленными по ГОСТ.