Трос

редактировать
Стальной трос (правая свивка)

Трос состоит из нескольких нитей металла проволоки скручены в спираль, образуя составную веревку по схеме, известной как уложенная веревка. Трос большего диаметра состоит из множества прядей такого проложенного каната по схеме, известной как уложенный трос.

В более строгом смысле термин «трос» относится к диаметру более 3/8 дюйма (9,52 мм), при этом меньшие калибры обозначают кабель или шнуры. Изначально использовалась проволока из кованого железа, но сегодня сталь является основным материалом для изготовления канатов.

Исторически канат произошел от цепей из кованого железа, которые имели множество механических повреждений. В то время как дефекты звеньев цепи или сплошных стальных стержней могут привести к катастрофическому отказу, дефекты в проводах, составляющих стальной трос, менее критичны, поскольку другие тросы легко принимают нагрузку. Хотя трение между отдельными проволоками и прядями вызывает износ каната в течение всего срока службы, оно также помогает компенсировать незначительные отказы в краткосрочной перспективе.

Канаты были разработаны, начиная с 1830-х годов для шахтных подъемников. Тросики используются динамически для подъема и подъема в кранах и лифтах, а также для передачи механической энергии. Трос также используется для передачи силы в механизмах, таких как трос Боудена или управляющие поверхности самолета, соединенные с рычагами и педалями в кабине. Только авиационные кабели имеют WSC (жильный сердечник). Также доступны авиационные кабели меньшего диаметра, чем трос. Например, авиационные кабели доступны с диаметром 3/64 дюйма, в то время как большинство тросов начинаются с диаметра 1/4 дюйма. Статические тросы используются для поддержки таких конструкций, как подвесные мосты или в качестве растяжек для поддержки опор. Канатная дорога использует трос для поддержки и перемещения груза над головой.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Конструкция
    • 2.1 Провода
    • 2.2 Пряди
    • 2.3 Спиральные канаты
    • 2.4 Многожильные канаты
  • 3 Классификация по применению
  • 4 Канатный привод
  • 5 Безопасность
  • 6 Концевые заделки
    • 6.1 Коуши
    • 6.2 Зажимы для троса
    • 6.3 Сращивание глаз или фламандское ушко
    • 6.4 Обжимные концевые заделки
    • 6.5 Клиновые гнезда
    • 6.6 Герметичные концы или литые розетки
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

История

Современный канат был изобретен немецким горным инженером инженером Вильгельмом Альбертом в период между 1831 и 1834 годами для использования в горной промышленности в Гарц горах в Клаусталь, Нижняя Саксония, Германия. Его быстро приняли, потому что он оказался лучше канатов из пеньки или металлических цепей, которые использовались раньше.

Первые веревки Вильгельма Альберта состояли из трех прядей, каждая из которых состояла из четырех проволок.. В 1840 году шотландец Роберт Стирлинг Ньюолл еще больше усовершенствовал процесс. В Америке трос производился Джоном А. Роблингом, начиная с 1841 года и составляя основу его успеха в строительстве подвесных мостов. Компания Roebling представила ряд инноваций в конструкции, материалах и производстве канатов. Всегда прислушиваясь к технологическим разработкам в горнодобывающей и железнодорожной промышленности, Джозайя Уайт и Эрскин Хазард, основные владельцы Lehigh Coal Navigation Company (LCN Co.) - как это было с первыми доменными печами в долине Лихай - построили в 1848 г. фабрику по производству проволочных канатов в Мауч-Чанк, Пенсильвания, которая поставляла подъемные кабели для самолетов Ashley Planes, затем самолеты задней колеи Summit Hill Mauch Chunk Railroad, что повысило ее привлекательность в качестве главного туристического направления и значительно увеличило пропускную способность угольных мощностей, поскольку возврат вагонов упал с почти от четырех часов до менее 20 минут. Десятилетия были свидетелями бурного роста добычи глубокими стволами как в Европе, так и в Северной Америке, поскольку поверхностные залежи полезных ископаемых были исчерпаны, и горнякам приходилось гонять пласты вдоль наклонных пластов. Эра была ранним периодом развития железных дорог, и паровым двигателям не хватало тягового усилия для подъема по крутым склонам, поэтому железные дороги с наклонной плоскостью были обычным явлением. Это подтолкнуло к быстрому развитию канатных подъемников в Соединенных Штатах, поскольку поверхностные месторождения в антрацитовом угольном регионе на севере и юге с каждым годом опускаются все глубже, и даже богатые месторождения в долине Пантер-Крик требовались LCN Co. запустит свои первые стволы в более низкие склоны, начиная с Лэнсфорда и его округа Шуйлкилл города-побратима Коулдейл.

Немецкая инженерная фирма Adolf Bleichert Компания была основана в 1874 году и начала строить канатные дороги для горных работ в Рурской долине. Имея важные патенты и десятки работающих систем в Европе, Bleichert доминировал в мировой индустрии, позже лицензируя свои конструкции и производственные технологии компании Trenton Iron Works, Нью-Джерси, США, которая строила системы по всей Америке. Adolf Bleichert Co. построила сотни канатных дорог по всему миру: от Аляски до Аргентины, Австралии и Шпицбергена. Компания Bleichert также построила сотни канатных дорог как для Императорской немецкой армии, так и для Вермахта.

Во второй половине XIX века канатные системы использовались как средство передачи механической энергии, в том числе для новых канатных дорог. Системы с проволочным канатом стоят в десять раз дешевле и имеют меньшие потери на трение, чем линейные валы. Из-за этих преимуществ системы тросов использовались для передачи энергии на расстояние в несколько миль или километров.

Конструкция

Вид изнутри башни ветряной турбины, показывающий провод канаты, используемые в качестве арматуры

Провода

Стальная проволока для канатов обычно изготавливается из нелегированной углеродистой стали с содержанием углерода от 0,4 до 0,95%. Очень высокая прочность канатной проволоки позволяет канатным канатам выдерживать большие растягивающие усилия и проходить через шкивы относительно небольшого диаметра.

Пряди

В так называемых прядях перекрестной свивки проволоки разных слоев пересекаются друг с другом. В наиболее часто используемых прядях параллельной свивки длина свивки всех слоев проволоки одинакова, а проволока любых двух наложенных друг на друга слоев параллельна, что приводит к линейному контакту. Проволока внешнего слоя поддерживается двумя проволоками внутреннего слоя. Эти провода являются соседями по всей длине пряди. Пряди параллельной свивки производятся за одну операцию. Прочность стальных канатов с такой прядью всегда намного выше, чем у канатов (редко используемых) с прядями поперечной свивки. Пряди параллельной свивки с двумя слоями проволоки имеют конструкцию Filler, Seale или Warrington.

Спиральные канаты

В принципе, спиральные канаты представляют собой круглые пряди, поскольку они состоят из набора слоев проволоки, уложенных по спирали над центром, при этом по крайней мере один слой проволоки уложен в направлении, противоположном что внешнего слоя. Спиральные канаты могут иметь такие размеры, чтобы они не вращались, что означает, что при натяжении крутящий момент каната почти равен нулю. Открытый спиральный канат состоит только из круглых проволок. Полузамкнутый спиральный канат и полностью заблокированный спиральный канат всегда имеют центр из круглых проволок. Канаты запертых катушек имеют один или несколько внешних слоев профильной проволоки. Их преимущество заключается в том, что их конструкция в большей степени предотвращает проникновение грязи и воды, а также защищает их от потери смазки. Кроме того, у них есть еще одно очень важное преимущество, поскольку концы разорванной внешней проволоки не могут покинуть веревку, если она имеет надлежащие размеры.

Скрученные канаты

Канат простой левой свивки (LHOL) (крупный план). Пряди правой свивки уложены в канат левой свивки. Канат правой свивки (RHLL) (крупный план). Пряди правой свивки укладываются в канат правой свивки.

Скрученные канаты представляют собой совокупность нескольких прядей, спирально уложенных в один или несколько слоев вокруг сердечника. Это ядро ​​может быть одного из трех типов. Первый - это волокнистая сердцевина, состоящая из синтетического материала или натуральных волокон, таких как сизаль. Синтетические волокна прочнее и однороднее, но не могут впитывать много смазки. Натуральные волокна могут впитывать до 15% своего веса в смазке и поэтому защищают внутренние проволоки от коррозии намного лучше, чем синтетические волокна. Волокнистые сердечники являются наиболее гибкими и эластичными, но имеют обратную сторону - они легко ломаются. Сердечник второго типа состоит из одной дополнительной жилы проволоки и обычно используется для подвешивания. Третий тип - независимый сердечник каната (IWRC), который является наиболее прочным во всех типах сред. Большинство типов скрученных канатов имеют только один слой прядей поверх сердечника (волоконного сердечника или стального сердечника). Направление свивки прядей в канате может быть правым (символ Z) или левым (символ S), а направление свивки проволоки может быть правым (символ z) или левым (символ s). Этот вид каната называется канатом обычной свивки, если направление свивки проволоки во внешних прядях противоположно направлению свивки самих внешних прядей. Если и проволока во внешних прядях, и сами внешние прядки имеют одинаковое направление свивки, канат называется канатом с длинной свивкой (от голландского langslag в противоположность kruisslag, ранее свивка Альберта или langs lay). Обычная свивка означает, что отдельные проволоки были намотаны вокруг центров в одном направлении, а жилы были намотаны вокруг сердечника в противоположном направлении.

Многожильные канаты более или менее устойчивы к вращение и иметь по крайней мере два слоя прядей, уложенных по спирали вокруг центра. Направление внешних прядей противоположно направлению нижележащих слоев прядей. Канаты с тремя слоями прядей могут почти не вращаться. Канаты с двумя слоями прядей в большинстве своем имеют только низкую скорость вращения.

Классификация по использованию

В зависимости от того, где они используются, канаты должны отвечать различным требованиям. Основные области применения:

  • Беговые канаты (скрученные канаты) перегибаются через связки и барабаны. Поэтому они подвергаются напряжению в основном из-за изгиба, а во-вторых, из-за растяжения.
  • Стационарные канаты, стропы (спиральные канаты, в основном полностью заблокированные) должны воспринимать растягивающие усилия и поэтому в основном нагружены статическими и колеблющимися растягивающими напряжениями. Канаты, используемые для подвешивания, часто называют тросами.
  • Гусеничные канаты (полностью заблокированные канаты) должны действовать как рельсы для роликов кабин или других грузов на канатных дорогах и кабельных кранах. В отличие от беговых канатов, гусеничные канаты не принимают кривизну роликов. Под действием силы ролика возникает так называемый свободный радиус изгиба каната. Этот радиус увеличивается (и напряжения изгиба уменьшаются) с увеличением силы натяжения и уменьшается с усилием ролика.
  • Стропы из проволочного каната (многожильные канаты) используются для запряжения различных видов товаров. Эти стропы подвергаются действию растягивающих усилий, но прежде всего изгибающих напряжений при изгибе по более или менее острым краям товаров.

Канатный привод

Существуют технические регламенты на канатные приводы кранов, лифты, канатные дороги и горные сооружения, не превышающие заданное растягивающее усилие и не уступающие заданному соотношению диаметров D / d диаметров шкива и каната. Общий метод определения размеров канатных приводов (и используемый помимо технических регламентов) рассчитывает пять пределов

  • Рабочие циклы вплоть до выбрасывания или разрыва каната (средний или 10% -ный предел) - Требование пользователя
  • Сила Донандта (дающая силу растяжения для данного отношения диаметров изгиба D / d) - строгий предел. Номинальное растягивающее усилие S каната должно быть меньше, чем сила Донандта SD1.
  • Коэффициент запаса прочности каната = минимальная разрывная сила Fmin / номинальное растягивающее усилие каната S. (способность выдерживать экстремальные ударные нагрузки) - Fmin / S ≥ 2, 5 для простого подъемного устройства
  • Отбрасывание количества обрывов троса (обнаружение необходимости замены троса) Минимальное количество обрывов троса на эталонной длине троса 30d должно быть BA30 ≥ 8 для подъемного устройства
  • Оптимальный диаметр каната с макс. износостойкость каната для данного диаметра шкива D и растягивающего усилия каната S - По экономическим причинам диаметр каната должен быть близок к оптимальному диаметру каната d ≤ dopt, но меньше его.

Расчет пределов привода каната зависит от:

  • Данные используемого троса
  • Сила натяжения троса S
  • Диаметр D шкива и / или барабана
  • Простые изгибы за рабочий цикл w-sim
  • Изгиб в обратном направлении за рабочий цикл w-rev
  • Комбинированное колеблющееся натяжение и изгиб за рабочий цикл w-com
  • Относительное колеблющееся растягивающее усилие deltaS / S
  • Длина изгиба каната l

Безопасность

Канаты подвергаются нагрузкам в результате колебаний сил, износа, коррозии и, в редких случаях, экстремальных сил. Срок службы каната ограничен, и безопасность обеспечивается только проверкой на обнаружение обрывов каната на эталонной длине каната, потери поперечного сечения, а также других повреждений, чтобы можно было заменить канат до возникновения опасной ситуации. Установки должны быть спроектированы так, чтобы облегчить проверку тросов.

Подъемные сооружения для пассажирских перевозок требуют использования комбинации нескольких методов для предотвращения падения автомобиля вниз. Лифты должны иметь дублирующие несущие тросы и предохранительное устройство. Канатные дороги и шахтные подъемники должны находиться под постоянным наблюдением ответственного менеджера, а канат должен проверяться магнитным методом, позволяющим обнаруживать обрывы внутреннего троса.

Концевые заделки

Правосторонний канат обычной свивки (RHOL), оканчивающийся петлей с наконечником и наконечником

Конец каната имеет тенденцию легко изнашиваться, и его нелегко подсоединить к установке и оборудование. Существуют различные способы закрепления концов тросов для предотвращения их истирания. Самый распространенный и полезный тип концевого фитинга для троса - это повернуть конец назад, чтобы сформировать петлю. Затем свободный конец закрепляют на тросе. Эффективность прерывания варьируется от примерно 70% для одного только фламандского глаза; до почти 90% для фламандских глаз и стыков; до 100% для концевых частей и швабр.

Наперстки

Когда трос заканчивается петлей, существует риск того, что он будет изгибаться слишком сильно, особенно когда петля подключена к устройству, которое концентрирует нагрузку на относительно небольшая площадь. Внутри петли можно установить наперсток, чтобы сохранить естественную форму петли и защитить кабель от защемления и истирания на внутренней стороне петли. Использование гильз в петлях - это передовой опыт отрасли. Наконечник предотвращает прямой контакт груза с проводами.

Зажимы для троса

Зажимы, фиксирующие трос на лесозаготовительном оборудовании

Зажим для троса, иногда называемый зажимом, используется для закрепления свободного конца петли обратно на трос. Обычно он состоит из U-образного болта, кованой опоры и двух гаек. Два слоя троса вставляются в U-образный болт. Затем седло надевается поверх тросов на болт (в седле есть два отверстия для U-образного болта). Гайки фиксируют конструкцию на месте. В зависимости от диаметра для оконцевания троса обычно используются два или более зажима. Для веревки диаметром 2 дюйма (50,8 мм) может потребоваться до восьми штук.

Есть старая пословица; "никогда не оседлайте мертвую лошадь". Это означает, что при установке зажимов седельная часть узла размещается на несущей или «токоведущей» стороне, а не на ненесущей или «мертвой» стороне кабеля. Согласно Руководству ВМС США S9086-UU-STM-010, Глава 613R3, Проволока и Волоконный трос и оснастка, «Это необходимо для защиты токоведущего или подверженного напряжению конца троса от раздавливания и неправильного обращения. Плоское гнездо подшипника и выступающие выступы корпуса (седла) предназначены для защиты троса и всегда расположены напротив токоведущего конца ».

ВМС США и большинство регулирующих органов не рекомендуют использовать такие зажимы как постоянные окончания, если периодически не проверять и не подтягивать.

Сращивание глаз или фламандский глаз

Концы отдельных жил этого сращивания глаз, используемого на борту грузового корабля, после завершения сращивания обрабатываются шнуром из натурального волокна. Это помогает защитить руки моряка при обращении с ним.

Сращивание глаз может использоваться для заделки свободного конца троса при формировании петли. Пряди конца каната разматываются на определенное расстояние. Затем проволоку сгибают так, чтобы конец развернутой длины образовывал проушину, а развернутые пряди затем заплетают обратно в трос, образуя петлю или проушину, называемую глазком.

Фламандский глаз, или голландский сращивание, включает разворачивание трех жил (пряди должны быть рядом друг с другом, а не чередоваться) проволоки и удержание их в стороне. Остальные пряди загибают, пока конец проволоки не встретится с V, где разворачивание закончилось, чтобы получился глазок. Пряди, оставленные на одной стороне, теперь перематывают, наматывая от конца проволоки обратно до V глаза. Эти пряди эффективно перематываются вдоль проволоки в направлении, противоположном их первоначальному расположению. Когда этот тип сращивания канатов используется специально на тросах, его называют «Молли Хоган», а некоторые называют «голландским» глазом вместо «фламандского».

Обжимные концы

Гильза для троса до и после обжатия или опрессовки

Обжимка - это метод заделки троса, который относится к технике установки. Целью обжатия арматуры для троса является соединение двух концов троса вместе или иным способом присоединить один конец троса к чему-то другому. Механический или гидравлический обжимной пресс используется для сжатия и деформации фитинга, создавая прочное соединение. Существует множество видов обжимных фитингов. Резьбовые шпильки, наконечники, гнезда и втулки - вот несколько примеров. Связывание канатов с волоконными сердечниками не рекомендуется.

Клиновые гнезда

Концевые муфты клинового типа полезны, когда фитинг требует частой замены. Например, если конец троса находится в зоне повышенного износа, трос можно периодически обрезать, что требует снятия и повторной установки концевого оборудования. Пример этого - на концах тросов драглайна . Концевая петля троса входит в сужающееся отверстие в гнезде, намотанное вокруг отдельного компонента, называемого клином. Конструкция устанавливается на место, и нагрузка постепенно снижается на веревке. По мере увеличения нагрузки на трос клин становится более надежным и крепче сжимает трос.

Герметичные концы или заливные муфты

Наливные муфты используются для изготовления высокопрочных постоянных заделок; они создаются путем вставки троса в узкий конец конической полости, которая ориентирована в соответствии с предполагаемым направлением деформации. Отдельные провода растягиваются внутри конуса или «мыса», а затем конус заполняется расплавленным припоем свинец-сурьма-олово (Pb 80Sb15Sn5) или «белым металлическим покрытием», цинком, или сейчас чаще используется ненасыщенная полиэфирная смола.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-21 11:53:29
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте