КАНАТ-ТРОЛЛЕЙ

Настоящее устройство (канат) относится к проектированию и эксплуатации спортивно-развлекательных комплексов (веревочных парков) и предназначено для использования в качестве троллей на аттракционах скоростного спуска, а именно, к использованию каната в качестве каната-троллея - наклонной рабочей системы, по которой участник катится под действием силы тяжести.
Из предшествующего уровня техники известны канаты одинарной свивки по ГОСТ 3064-80 и многопрядные канаты двойной свивки по ДИН 3069 и по ЕН 12385-4 класса 18x7 с пластическим обжатием всех прядей каната. Данные канаты отличаются конструкцией. Канат по ГОСТ 3064-80 изготавливается за три технологические операции, с разными шагами свивки по слоям каната, имеет точечное касание проволок между слоями.
К недостаткам канатов данной конструкции, которая соответствует канатам с точечным касанием проволок, необходимо отнести крайне низкий технический ресурс каната и роликов каретки. Проволоки подвергаются значительному износу из-за перекрещивания между слоями, а также значительным контактным напряжениям, что неизбежно приводит к нарушению защитного покрытия и, как следствие, снижению коррозионной стойкости каната в целом. Точки контакта проволок между слоями являются концентраторами напряжений, что ведет к повышению местных значений напряжений не только при изгибе, но и при растяжении каната. Со временем из-за действия описанного эффекта канат точечного касания проволок может потерять устойчивость и пластически деформироваться даже в области упругих деформаций. Поверхность каната недостаточно гладкая, что будет вызывать биение при прохождении роликов каретки по канату и износ рабочей поверхности роликов каретки.
Канаты по ДИН 3069 двойной свивки изготавливаются за три технологические операции: 1 - изготовление прядей (1+6); 2 - изготовление сердечника конструкции 1×7(1+6)+6×7(1+6); 3 - изготовление каната 1×7+6×7+12×7. По сравнению с канатами по ГОСТ 3064-80 более гибкие из-за уменьшения диаметра проволок. Касание проволок прядей разных повивов происходит по точкам.
Канаты по ЕН 12385-4 конструкции 18хК7 с пластическим обжатием всех прядей каната двойной свивки по технологии изготовления такие же, как и канаты по ДИН 3069 с дополнительной силовой обработкой прядей, за счет чего увеличивается площадь заполнения металлом, контакт между прядями повивов осуществляется по небольшим линиям. Прочность каната выше, чем по ДИН 3069 на (30-35) %. К недостаткам канатов по ДИН 3064 и ЕН 12385-4 конструкции 18хК7 с пластическим обжатием всех прядей каната двойной свивки относятся сложность конструкции, высокие затраты на их изготовление, недостаточно гладкая поверхность каната.
Технической задачей заявляемой полезной модели является изготовление стальных канатов-троллей с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а именно, увеличение прочности при сохранении диаметра каната (для аттракционов большой протяженности), получение максимально гладкой поверхности с целью минимизации биения роликов каретки при спуске пассажира по троллею, достаточная гибкость для возможности крепления каната к анкерному узлу при выполнении всех технических требований, влияющих на его надежность.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Техническая задача решается тем, что канат - троллей содержит центральную стальную проволоку диаметром D, первый повив из шести стальных проволок диаметром D, второй повив из двенадцати стальных проволок диаметром D, третий повив из двенадцати стальных проволок диаметром D и четвертый повив из двенадцати стальных проволок диаметром D, при этом первый повив выполнен за отдельную операцию с кратностью шага свивки, равной кратности шага свивки каната, второй, третий и четвертый повивы выполнены за одну операцию с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок второго, третьего и четвертого повивов и точечным касанием между первым и вторым повивами, соотношение диаметров проволок составляет D:D:D:D:D=(1,14-1,15):1:1:(1,54-1,55):(2,31-2,32), а соотношение диаметров внутренней части каната и каната составляет 1:(3,47-3,49), при этом наружные поверхности проволок четвертого повива уложены с зазорами 3-3,5% от номинального диаметра проволок и пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 14-16% и одновременной свивкой каната с увеличением площади контакта между проволоками второго, третьего и четвертого повивов.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем. Предлагаемое техническое решение заключается в изготовлении канатов типа ТЛК одинарной свивки с пластическим обжатием канатов в целом из стальных оцинкованных проволок со степенью обжатия площади поперечного сечения 14-16%. Пластическая деформация каната осуществлена одновременно со свивкой каната.
Пластическая деформация проволок каната возможна лишь при линейном касании (ЛК) между проволоками соседних слоев. Линейное касание обеспечивается при одинаковом шаге свивки, соответствующем подборе диаметров и размера зазоров укладки определенных повивов. Свивка проволок слоев каната выполнена за две технологические операций объединением трех повивов в одну операцию, обеспечивая за счет этого линейный контакт проволок между проволоками слоя и соседних повивов. Одинаковый шаг свивки для слоев проволок позволяет исключить возможность перекрещивания проволок, которое образуется при свивке каната с точечным касанием проволок. Выполнение операций свивки каната одновременно с пластической деформацией, в результате которой круглые проволоки приобретают фасонное сечение, между проволоками создается уже не линейный контакт, а поверхностный контакт, что уменьшает износ проволок при взаимном их скольжении при изгибе каната, что позволяет увеличить его прочность при сохранении диаметра каната, получить максимально гладкую поверхность, позволяющую минимизировать биение роликов каретки при спуске пассажира по троллею, обеспечить достаточную гибкость при креплении каната к анкерному узлу при выполнении всех технических требований, влияющих на его надежность.
Зазор между проволоками в 3-3,5% обусловлен тем, что при межпроволочном зазоре менее 3% при обжатии каната на 14% и более проволокам в наружном слое не достаточно места для деформации и излишки металла выдавливаются между обжимными роликами клети-волоки, образуя «ус», который в последствии будет повреждать рабочую поверхность роликов каретки, если же межпроволочный зазор будет более 3,5%, при обжатии каната даже на 16%, поверхность каната не будет гладкой, т.к. проволокам много места и они будут приобретать больше овальную форму, а проволоки нижележащего слоя будут стремиться выйти в межпроволочный зазор на поверхность каната, тем самым нарушая конструкционную целостность каната, ведущую к выходу каната из строя. Пластическое деформирование со степенью обжатия площади поперечного сечения каната менее 14% нецелесообразно, т.к. не решает техническую задачу заявляемой полезной модели - получение максимально гладкой поверхности с целью минимизации биения роликов каретки при спуске пассажира по троллею, а более 16% ведет к снижению пластических свойств проволок наружного слоя каната, связанное с их поверхностным упрочнением, что снижает гибкость каната. При обжатии 14-16% происходит заполнение пустот между проволоками в канате, увеличивается конструктивная плотность каната, а проволоки наружного слоя приобретают форму трапеции с большей стороной по наружной поверхности каната, тем самым образуя гладкую поверхность каната.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
На фиг. 1 представлен канат-троллей конструкции (1хК43) типа ТЛК, который содержит центральную стальную проволоку диаметром D, первый повив из шести стальных проволок диаметром D, второй повив из двенадцати стальных проволок диаметром D, третий повив из двенадцати стальных проволок диаметром D и четвертый повив из двенадцати стальных проволок диаметром D, при этом первый повив выполнен за отдельную операцию с кратностью шага свивки, равной кратности шага свивки каната, второй, третий и четвертый повивы выполнены за одну операцию с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок второго, третьего и четвертого повивов и точечным касанием между первым и вторым повивами, соотношение диаметров проволок составляет D:D:D:D:D=(1,14-1,15):1:1:(1,54-1,55):(2,31-2,32), а соотношение диаметров внутренней части каната и каната составляет 1:(3,47-3,49), при этом наружные поверхности проволок четвертого повива уложены с зазорами 3-3,5% от номинального диаметра проволок и пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения каната 14-16% и одновременной свивкой каната с увеличением площади контакта между проволоками второго, третьего и четвертого повивов. Соотношение диаметров внутренней части каната и каната равное 1:(3,47-3,49) обусловлено геометрическим построением каната, при котором проволоки второго слоя плотно ложатся на проволоки нижележащего, но при этом имеют достаточный межпроволочный зазор в слое для свободного перемещения проволок слоя при работе каната-троллея. Обжатие площади поперечного сечения каната 14-16% обеспечивает необходимую гладкую поверхность каната.
2
2
Канат-троллей изготавливается из стальных оцинкованных проволок, плотность цинкового покрытия по группе Ж, с временным сопротивлением разрыву от 1470 до 1960 Н/мм по ГОСТ 7372-79 «Проволока стальная канатная. Технические условия» при номинальных их диаметрах от 1,00 до 2,55 мм, с поверхностной плотностью цинка от 80 до 125 г/м в зависимости от диаметра проволоки. Канаты изготавливаются на канатной машине за две технологические операции. Первая операция - изготовление внутренней части каната конструкции (1хК43). Вторая операция - изготовление каната конструкции (1хК43). При этом свивка внутреннего и наружного слоя каната осуществляется в одном направлении, при этом кратность шага свивки внутренней и наружной частей каната одинаковая.
Пластическая деформация со степенью обжатия площади поперечного сечения каната в размере 14-16% осуществляется путем прокатки готовой каната через сдвоенную роликовую клеть-волоку, установленную в суппорт канатной машины. Полученная внешняя поверхность более гладкая и ровная, чем у несущего троса, выполненного из круглых проволок, позволяет уменьшить нагрузку от климатических воздействий, значительно снизить аэродинамическое сопротивление и вибрацию каната.
2
Предложенная новая конструкция каната-троллея с использованием оцинкованной проволоки по группе Ж с временным сопротивлением от 1470 до 1960 Н/мм, типа свивки каната ТЛК, пластического обжатия каната позволяют увеличить гибкость, уменьшить биение из-за увеличения площади контакта каната с роликами каретки и увеличить на 23-26% его прочность по сравнению с канатом по ГОСТ 3064-80, на 95-100% по сравнению с канатом по ДИН 3069 и на 50-55% по сравнению с канатом по ЕН 12385-4 конструкции 18хК7 с пластическим обжатием всех прядей каната.
Пример конкретного выполнения полезной модели - каната конструкции (1хК43). Изготовление внутренней части каната конструкции 1+6 производили из оцинкованной проволоки по ГОСТ 7372-79 с поверхностной плотностью цинка Ж. Диаметр центральной проволоки (1) составлял 1,15 мм, проволок первого повива (2) - 1,00 мм. Направление свивки - правое. Диаметр внутренней части составлял 3,15 мм, шаг свивки 28,20 мм. Изготовление внутренней части каната производили на канатной машине за одну технологическую операцию.
Изготовление каната 1хК43(1+6+12+12+12). Внутренняя часть каната 1+6 покрывается 12-ю проволоками (3) диаметром 1,00 мм, 12-ю проволоками (4) диаметром 1,55 мм и 12-ю проволоками (5) диаметром 2,32 мм. Диаметр каната 11,97 мм. Направление свивки и кратность шага свивки второго, третьего и четвертого повивов такие же, как и у внутренней части каната: направление свивки - правое, шаг свивки внутренней части каната 28,20 мм, каната - 98,39 мм. Изготовление каната производили на канатной машине за одну технологическую операцию с одновременным пластическим обжатием готового каната до диаметра 11,0 мм. В связи с тем, что направление и шаг свивки второго, третьего и четвертого повивов каната совпадают, между проволоками этих повивов образуется линейный контакт, а пластическое обжатие каната преобразует его в полосовой. Данная конструкция каната, позволяет получить более сбалансированный, некрутящийся канат. Пластическое обжатие наружного слоя каната позволяет увеличить площадь поперечного сечения и, соответственно, суммарное разрывное усилие, а также разрывное усилие каната в целом.
Благодаря большему количеству проволок и линейно-полосовому касанию проволок в канате (по сравнению с известными канатами) предлагаемый канат более гибкий, что благоприятно сказывается при креплении каната к анкерному узлу. Благодаря пластическому обжатию каната, в результате чего образуется гладкая поверхность каната (по сравнению с известными канатами), увеличивается его прочность при сохранении диаметра каната (для аттракционов большой протяженности), и минимизировано биение роликов каретки при спуске пассажира по троллею. Таким образом, предлагаемая конструкция каната-троллея позволяет получить канат с повышенными эксплуатационными характеристиками и увеличенным сроком службы.