Канат экскаваторный
EXCAVATOR ROPE

Изобретение относится к канатному производству, предназначено для оснастки механизмов подъема и тяги ковша мощных шагающих экскаваторов.
Известен канат, включающий в себя независимый сердечник и по меньшей мере девять внешних прядей, свитых вокруг независимого сердечника (WO2019038665, МПК D07B1/10; D07B1/14; D07B1/16; E02F3/48, 28.02.2019 г.).
Недостатком известного каната является то, что конструкция каната не обеспечивает высокую работоспособность, у каната низкая гибкость, вследствие чего высокий усталостный износ проволок в наружном слое.
Известен канат (принят за прототип), состоящий из двухслойных прядей близких по диаметру проволок с дополнительными проволоками меньшего диаметра, частично заполняющими пространство между слоями, в количестве, равном первому слою, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и гибкости каната, каждая прядь выполнена с дополнительными слоями проволок, имеющими точечное касание с внешним слоем основной пряди и линейное касание между собой, при этом число указанных проволок в каждом слое одинаковое (SU 232679, МПК D07B 1/14, E02F 3/14, 11.12.1968 г.).
Недостатком прототипа является значительное истирание поверхностных проволок. Это приводит к потере площади металла в поперечном сечении каната и снижению его запаса прочности.
Настоящее изобретение направлено на создание каната, в котором преодолевались бы недостатки уровня техники.
Технический результат изобретения – получение износоустойчивого каната, имеющего высокую гибкость, меньшие контактные напряжения и высокую прочность.
Технический результат достигается тем, что предложен канат экскаваторный, состоящий из металлического сердечника двойной свивки, вокруг которого свиты восемь прядей, при этом пряди каната свиты за две технологические операции: первая – свивка центральной части пряди по типу полосового касания со степенью обжатия площади поперечного сечения 5,0-7,5% в три концентрических слоя, при этом во втором и третьем слоях число проволок стальных одинаково, но вдвое больше, чем в первом слое, а второй слой выполнен из чередующихся проволок стальных, имеющих разный диаметр; вторая операция – свивка проволок стальных в два последующих слоя вокруг центральной части по типу полосового касания со степенью обжатия площади поперечного сечения 8,0-10,5%; соотношение диаметра каната D к диаметру пряди каната d составляет
Технический результат достигается тем, что металлический сердечник двойной свивки каната экскаваторного покрыт полимерным материалом.
Технический результат достигается тем, что пространство между металлическим сердечником двойной свивки и прядями каната заполнено восьмью органическими волокнистыми заполнителями.
Технический результат достигается тем, что центральная часть прядей каната свита по типу полосового касания со степенью обжатия площади поперечного сечения 5,0-7,5% в два концентрических слоя, при этом во втором слое число проволок стальных вдвое больше, чем в первом, а между первым и вторым слоем располагаются проволоки заполнения, число которых равно число проволок стальных в первом слое.
Конструкция каната обеспечивает большую плотность и повышенную прочность за счет заполнения сечения металлом, высокую гибкость и усталостную прочность.
Восемь прядей увеличивают опорную поверхность, что снижает контактные напряжения, уменьшается удельное давление на проволоки, возникающие при эксплуатации в местах соприкосновения с желобами шкивов.
Выбор конструкции прядей обусловлен тем, что канат подвергается значительным нагрузкам, испытывает одновременно напряжения изгиба, растяжения, контакта.
Для обеспечения работоспособности каната пряди каната свиты за две технологические операции.
Центральная часть свита по типу полосового касания в три концентрических слоя, при этом во втором и третьем слоях число проволок стальных одинаково, но вдвое больше, чем в первом слое, а второй слой выполнен из чередующихся проволок стальных, имеющих разный диаметр. Данная конструкция центральной части обеспечивает высокую гибкость, большую структурную прочность, высокую степень заполнения металлом.
Последующая свивка проволок стальных в два слоя вокруг центральной части позволяет снизить усталостный характер разрушения проволок канатов и значительное истирание наружных проволок, а также повысить структурную прочность и степень заполнения металлом.
Полосовое касание проволок обеспечивает гладкую поверхность, большую плотность (заполнение сечения металлом), однородность и прочность на разрыв, повышенную способность противостоять внешним деформирующим воздействиям, меньший износ канатоведущих деталей. А также позволило обеспечить большую износостойкость проволок в прядях и прядей в канате из-за снижения контактных напряжений в результате увеличения площадей контакта между элементами.
Степень обжатия площади поперечного сечения центральной части и пряди в целом различна, и составляет 5,0-7,5% для центральной части и 8,0-10,5% при свивке двух последующих слоев. Таким образом, обеспечивается равномерное максимальное обжатие.
Соотношение диаметра каната D к диаметру пряди каната d составляет:  и обеспечивает зазоры между прядями не только при изготовлении, но и на весь период эксплуатации каната. Данное соотношение получено эмпирическим путем на основании проведенных экспериментов.
Металлический сердечник двойной свивки обеспечивает большой коэффициент заполнения металлом поперечного сечения каната и минимальные упругие и остаточные удлинения при эксплуатации. Канат экскаваторный обладает повышенным разрывным усилием и большей поперечной жесткостью, благодаря которой возрастает сопротивление раздавливанию.
Покрытие полимерным материалом металлического сердечника обеспечивает меньшую поперечную деформацию каната при работе, равномерное распределение нагрузки, предотвращает прямой контакт между прядями, и, следовательно, увеличивает износостойкость каната в целом. Полимерное покрытие повышает стойкость каната к коррозии.
Восемь органических волокнистых заполнителей, заполняющие пространство между металлическим сердечником двойной свивки и прядями каната, служат источниками дополнительной смазки каната в течение всего срока эксплуатации, снижают внутреннюю коррозию, а также сохраняют структурную целостность каната.
Изобретение иллюстрируется изображениями.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение каната конструкции 8хК72+К7х36 предлагаемой конструкции.
На фиг. 2 изображено поперечное сечение каната конструкции 8хК72+К7х36, у которого пространство между металлическим сердечником двойной свивки и прядями каната заполнено восьмью органическими волокнистыми заполнителями.
На фиг. 3 изображено поперечное сечение каната конструкции 8хК72+К7х36, металлический сердечник двойной свивки которого покрыт полимерным материалом.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 – металлический сердечник;
2 – пряди каната;
3 – центральная часть пряди каната;
4 – два наружных слоя проволок пряди каната.
5 – органический волокнистый заполнитель.
6 – полимерный материал.
Рассмотрим подробное изготовление каната на примере каната конструкции 8хК72+К7х36, где К – полосовое касание.
Изготовление каната производится за несколько технологических операций.
Свивка прядей металлического сердечника 1 на прядевьющем оборудовании, затем изготовление металлического сердечника 1. Изготовление металлического сердечника 1 производится на канатовьющем оборудовании. Для снятия внутренних упругих напряжений сердечник 1 подвергается рихтовке в процессе изготовления.
Производство наружных прядей 2 каната осуществляется за две технологические операции на прядевьющем оборудовании с применением роликовой клети-волоки для получения полосового касания проволок в прядях.
За первую технологическую операцию производится центральная часть пряди 3, для этого согласно конструкции, проволоки стальные распределяются в распределительном шаблоне, далее проволоки поступают в обжимные плашки, где происходит формирование центральной части пряди 3. Непосредственно за обжимными плашками располагается роликовая клети-волока для получения полосового касания проволок, в роликовой клети-волоки происходит радиальное обжатие центральной части пряди. Затем для снятия внутренних упругих напряжений и получения прямолинейности центральная часть подвергается рихтовке.
Вторая технологическая операция осуществляется на другом прядевьющем оборудовании. Для изготовления пряди центральную часть протягивают через полый вал оборудования, вокруг которой последовательно распределяются проволоки стальные первого и второго слоев 4. Формирование пряди происходит в обжимных плашках, далее прядь поступает в роликовую клеть-волоку для получения полосового касания проволок.
Прядь также подвергается рихтовке для снятия внутренних упругих напряжений и получения прямолинейности.
Завершающей технологической операцией является производство каната на канатовьющем оборудовании. Для снятия внутренних упругих напряжений с прядей 2 каната, а также получении каната в нераскручивающемся исполнении пряди подвергаются предварительной деформации с помощью трехопорного преформатора, установленного на оборудовании. Далее, пряди 2 поступают в обжимные плашки, где происходит формирование каната, затем канат подвергается калибровке в обжимном устройстве, установленном непосредственно за обжимными плашками. Для снятия внутренних упругих напряжений и получения прямолинейности канат подвергается рихтовке.
Покрытие полимерным материалом 6 элементов каната или каната в целом осуществляется на экструзионной линии. В качестве полимерного материала 6 могут применяться, например, полипропилен, полиэтилен или другие полимерные материалы.
Изготовление каната экскаваторного с восьмью органическими волокнистыми заполнителями 5 аналогично, отличается только тем, что сборники с органическими заполнителями 5 устанавливаются непосредственно на канатовьющем оборудовании, далее заполнитель протягивается и равномерно распределяется в пространстве между металлическим сердечником двойной свивки и наружными прядями каната.
В качестве органических волокнистых заполнителей 5 используют сизаль, пропитанную канатной смазкой.
Канат экскаваторный прошел промышленные испытания на шагающем экскаваторе ЭШ 40/100 комбината «Компания «Востсибуголь». Данные канаты показали повышение наработки по сравнению со стандартными канатами. Наработка каната экскаваторного на приводе тяги больше на 131%; на приводе подъёма больше на 58%.