Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено с Steel rope )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трос стальной (правая свивка)

Проволочный канат представляет собой несколько прядей металлической проволоки, скрученных в спираль, образующих композитный канат по схеме, известной как уложенный канат . Канат большего диаметра состоит из множества прядей такого проложенного каната по схеме, известной как проложенный кабель .

В более строгом смысле термин « трос» относится к диаметру более 3/8 дюйма (9,52 мм), при этом меньшие калибры обозначают кабель или шнуры. [1] Первоначально 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 проволоки, составляющей стальной трос, менее критичны, поскольку другие проволоки легко принимают на себя нагрузку. Хотя трение между отдельными проволоками и прядями вызывает износ в течение всего срока службы каната, оно также помогает компенсировать незначительные отказы в краткосрочной перспективе.

Канаты были разработаны, начиная с применения в горных подъемниках в 1830-х годах. Тросики используются динамически для подъема и подъема кранов и лифтов , 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). Кроме того, авиационные кабели доступны 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. [2]Статические тросы используются для поддержки таких конструкций, как подвесные мосты, или в качестве растяжек для опор опор. Канатная дорога опирается на трос для поддержки и перемещения грузов над головой.

История [ править ]

Современный канат был изобретен немецким горным инженером Вильгельмом Альбертом в период между 1831 и 1834 годами для использования в горной промышленности в горах Гарц в Клаустале , Нижняя Саксония , Германия . [3] [4] [5] Его быстро приняли, потому что он оказался лучше канатов из конопли или металлических цепей , которые использовались раньше. [6]

Первые веревки Вильгельма Альберта состояли из трех нитей, каждая из которых состояла из четырех проволок. В 1840 году шотландец Роберт Стирлинг Ньюолл еще больше усовершенствовал процесс. [7] В Америке канат был произведен Джоном А. Роблингом , начиная с 1841 года [8] и лег в основу его успеха в строительстве подвесных мостов . Компания Roebling представила ряд инноваций в конструкции, материалах и производстве канатов. Всегда с ухом к технологическим разработкам в горнодобывающей промышленности и Railroading, Иосия Белый и Эрскин опасности , основные владельцы [9] на Lehigh Coal & Навигация Компания(LC & N Co.) - как это было с первыми доменными печами в долине Lehigh - построил Wire Rope завод в Mauch Chunk , [8] [10] Пенсильвания в 1848 году, который обеспечил подъемные кабелей для самолетов Эшли проекта, то самолеты задней гусеницы Summit Hill & Mauch Chunk Railroad, что повысило его привлекательность в качестве главного туристического направления и значительно увеличило пропускную способность угольных мощностей, поскольку возврат автомобилей сократился с почти четырех часов до менее чем 20 минут. Десятилетия были свидетелями бурного роста добычи глубокими стволами как в Европе, так и в Северной Америке, так как поверхностные месторождения полезных ископаемых были истощены, 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 наклонными плоскости были обычным явлением. Это подтолкнуло к быстрому развитию канатных подъемников в Соединенных Штатах, поскольку поверхностные месторождения в угольном регионе Антрацита на севере и юге с каждым годом опускаются все глубже, и даже богатые месторождения в долине Пантер-Крик.потребовала, чтобы LC&N Co. забила свои первые стволы на более низкие склоны, начиная с Лэнсфорда и его города-побратима Колдейл в округе Шуйлкилл .

Немецкая инженерная фирма Adolf Bleichert & Co. была основана в 1874 году и начала строить канатные дороги с двухместным двигателем 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. Адольф Блейхерт и компания построили 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 [11], 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 троса использовались для передачи энергии на расстояние в несколько миль или километров. [12]

Строительство [ править ]

Вид изнутри башни ветряной турбины , показывающий тросы, используемые в качестве сухожилий.

Провода [ править ]

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 [ править ]

В так называемых нитях 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 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 [ править ]

В принципе, спиральные канаты представляют собой круглые нити, поскольку они содержат набор слоев проволоки, уложенных по спирали над центром, при этом по крайней мере один слой проволоки уложен в направлении, противоположном направлению 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. У полузамкнутого спирального каната и полностью заблокированного спирального каната всегда есть центр, сделанный из круглых проволок. Канаты запертых катушек имеют один или несколько внешних слоев профильной проволоки. Их преимущество состоит 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, так как концы разорванной внешней проволоки не могут покинуть веревку, если она имеет надлежащие размеры.

Скрученные веревки [ править ]

Трос левой простой свивки (LHOL) (крупный план). Пряди правой свивки укладывают в канат левой свивки.
Трос правосторонней свивки (ПРВЛ) (крупный план). Пряди правой свивки укладывают 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, таким образом, защищают внутренние провода от коррозии намного лучше, чем синтетические волокна. Волокнистые сердцевины являются наиболее гибкими и эластичными, но имеют обратную сторону - они легко ломаются. Второй тип - сердечник из проволочной жилы - состоит из одной дополнительной жилы проволоки и обычно используется для подвешивания. Третий тип - это независимый сердечник из троса (IWRC), который является наиболее прочным во всех типах сред. [13]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 пряди имеют одинаковое направление свивки, канат называется канатом langslag (от голландского langslag в противоположность kruisslag , [14] ранее Lay или langslay Альберта). Обычная кладкаозначает, что отдельные провода были намотаны вокруг центров в одном направлении, а жилы были намотаны вокруг сердечника в противоположном направлении. [2]

Многониточные канаты более или менее устойчивы к вращению и имеют как минимум 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 основном имеют низкую скорость вращения. [15]

Классификация по использованию [ править ]

В зависимости от того, где они используются, стальные канаты должны отвечать различным требованиям. Основное использование:

  • Беговые канаты (многожильные канаты) перегибаются через связки и барабаны. Поэтому они подвергаются стрессу в основном из-за изгиба и, во-вторых, из-за напряжения.
  • Стационарные канаты, распорные канаты (спиральные канаты, в основном полностью заблокированные) должны воспринимать растягивающие усилия и, следовательно, в основном нагружены статическими и колеблющимися растягивающими напряжениями. Канаты, используемые для подвешивания, часто называют тросами. [16]
  • 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 изгибающие напряжения уменьшаются) с увеличением силы растяжения и уменьшается с увеличением силы ролика.
  • Тросовые стропы (многожильные канаты) используются для запряжки различного рода товаров. Эти стропы подвергаются действию растягивающих усилий, но прежде всего изгибающих напряжений при изгибе по более или менее острым краям товаров.

Веревочный привод [ править ]

Существуют технические регламенты на канатные приводы кранов, лифтов, канатных дорог и горных сооружений, не превышающие заданное растягивающее усилие и не превышающие заданное соотношение диаметров D / d диаметров шкива и каната. Общий метод определения размеров канатных приводов (используемый помимо технических регламентов) рассчитывает пять пределов [17]

  • Рабочие циклы вплоть до выбрасывания или обрыва троса (средний предел или 10%) - Требование пользователя
  • Сила Донандта (сила растяжения для данного отношения диаметров изгиба D / d) - строгий предел. Номинальная сила натяжения каната S должна быть меньше силы Донандта SD1.
  • Коэффициент запаса прочности каната = минимальная разрушающая сила Fmin / номинальное растягивающее усилие каната S. (способность противостоять экстремальным ударным нагрузкам) - 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 канатного привода зависит от:

  • Данные используемого троса
  • Сила натяжения каната S
  • Диаметр D шкива и / или барабана
  • Простые гибки за рабочий цикл w-sim
  • Обратные изгибы за рабочий цикл w-rev
  • Комбинированное колебание напряжения и изгиба за рабочий цикл w-com
  • Относительная колеблющаяся сила растяжения deltaS / S
  • Длина изгиба каната l

Безопасность [ править ]

Канаты подвергаются нагрузкам из-за колеблющихся 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 отказов, чтобы можно было заменить канат до возникновения опасной ситуации. Установки должны быть спроектированы таким образом, чтобы облегчить осмотр тросов.

Подъемные установки для пассажирских перевозок требуют использования комбинации нескольких методов, чтобы предотвратить падение 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.

Прекращение действия [ править ]

Трос правой простой свивки (RHOL), оканчивающийся петлей с наконечником и наконечником

Конец троса имеет тенденцию легко изнашиваться, и его нелегко соединить с оборудованием. Есть разные способы закрепить концы троса, чтобы предотвратить изнашивание. Самый распространенный и полезный тип концевого фитинга для троса - это повернуть конец назад, образуя петлю. Затем свободный конец закрепляют на тросе. Эффективность прерывания варьируется от примерно 70% для одного только фламандского глаза; почти до 90% для фламандских глаз и стыков; до 100% для кончиков с зазубринами и швабр.

Наперстки [ править ]

Когда трос заканчивается петлей, существует риск того, что он будет изгибаться слишком сильно, особенно когда петля подсоединена к устройству, которое концентрирует нагрузку на относительно небольшой площади. Внутри петли можно установить наперсток, чтобы сохранить естественную форму петли и защитить кабель от защемления и истирания внутри петли. Использование гильз в петлях - лучшая практика в отрасли . Наконечник предотвращает прямой контакт груза с проводами.

Зажимы для троса [ править ]

Зажимы для крепления троса на лесозаготовительной технике

Зажим для троса, иногда называемый зажимом, используется для фиксации свободного конца петли обратно к тросу. Обычно он состоит из U-образного болта , кованого седла и двух гаек. Два слоя троса вставляются в U-образный болт . Седло затем надевается поверх тросов на болт (седло имеет 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, Проволочный и волоконный трос и такелаж, «Это необходимо для защиты токоведущего или подверженного напряжению конца троса от раздавливания и неправильного обращения. Плоское гнездо подшипника и удлиненное зубцы корпуса (седла) предназначены для защиты веревки и всегда расположены напротив токоведущего конца ». [18]

ВМС США и большинство регулирующих органов не рекомендуют использовать такие зажимы в качестве постоянных концевых муфт, если их периодически не проверять и не подтягивать.

Сращивание глаз или фламандский глаз [ править ]

Концы отдельных прядей 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 завершения 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 в себя разворачивание трех нитей (пряди должны быть рядом друг с другом, а не чередование) проволоки и удержание их в стороне. Оставшиеся 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 каната используется специально на тросе, его называют «Молли Хоган», а некоторые называют «голландским» глазом, а не «фламандским» глазом. [19]

Сварочные окончания [ править ]

Рукав для троса до и после обжима или обжима

Обжимка - это метод заделки троса, который относится к технике установки. Целью обжатия арматуры 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. Есть много видов обжимных фитингов. Резьбовые шпильки, наконечники, гнезда и втулки - вот несколько примеров. [20] Связывание канатов с волоконными сердечниками не рекомендуется.

Втулки клиновые [ править ]

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

Залитые концы или залитые гнезда [ править ]

Залитые розетки используются для изготовления прочных, постоянных заделок; они создаются путем вставки троса в узкий конец конической полости, ориентированной в соответствии с предполагаемым направлением деформации. Отдельные провода растягиваются внутри конуса или «мыса», а затем конус заполняется расплавленным припоем свинец-сурьма-олово (Pb 80 Sb 15 Sn 5 ) или «белым металлическим покрытием», [21] цинком [ необходима цитата ] , или теперь чаще - соединение ненасыщенной полиэфирной смолы . [22] [23]

См. Также [ править ]

  • Волоконная веревка
  • Растяжимая структура
  • Технология намотки троса

Ссылки [ править ]

  1. ^ Bergen Cable Technology - Кабель 101, Архивировано 06 мая 2014 г. на Wayback Machine
  2. ^ a b "FAQ | Lexco Cable" . www.lexcocable.com . Архивировано 4 января 2017 года . Проверено 4 января 2017 .
  3. ^ "Вильгельм Альберт" . Британская энциклопедия . Архивировано 9 апреля 2014 года . Проверено 9 апреля 2014 года .
  4. ^ Koetsier, Teun; Чеккарелли, Марк (2012). Исследования в истории машин и механизмов . Издательство Springer . п. 388. ISBN. 9789400741324. Архивировано 31 марта 2017 года . Проверено 9 апреля 2014 года .
  5. ^ Дональд Сайенга. «Современная история каната» . История Атлантического кабеля и подводной телеграфии (atlantic-cable.com). Архивировано 3 февраля 2014 года . Проверено 9 апреля 2014 года .
  6. ^ Современная история троса - Дональд Сайенга, архивировано 27 октября 2010 г. в Wayback Machine
  7. ^ Железо: иллюстрированный еженедельный журнал для железа и стали , Том 63 Шолто Перси
  8. ^ a b Современная история троса - Дональд Сайенга, архивировано 27 октября 2010 г. в Wayback Machine.
  9. ^ Фред Бренкман, официальный историк Содружества (1884). ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА ПЕНСИЛЬВАНИЯ (2-е (1913)  издание archive.org ). Также содержащий отдельный отчет о нескольких районах и поселках в округе, J. Nungesser, Harrisburg, PA, project 1913 edition, pdf e-reprint). п. 627.
  10. ^ Бренкман 1913 , Улучшения.
  11. ↑ The Mechanical Transmission of Power: Endless Rope Drives, Крис Де Деккер, 27 марта 2013 г. Архивировано 7 июля 2013 г., в Wayback Machine
  12. ^ Хантер, Луи С .; Брайант, Линвуд (1991). История промышленной энергетики в Соединенных Штатах, 1730-1930, Vol. 3: Передача власти . Кембридж, Массачусетс, Лондон: MIT Press. ISBN 0-262-08198-9.
  13. ^ "Обучение безопасности троса" . Falck Productions. Архивировано 19 января 2015 года . Проверено 27 июня 2012 года .
  14. ^ nl: Staalkabel # Slagrichting nl: Staalkabel
  15. ^ bzwxw.com | title = Стальные тросы - Словарь, обозначение и классификация
  16. ^ Аваллоне, Юджин; Баумезитер III, Теодор (1978). Стандартный справочник Марка для инженеров-механиков (Девятое изд.). С. 10–34. ISBN 0-07-004127-X.
  17. ^ Фейрер, К .: Проволочные канаты, натяжение, выносливость, надежность. Springer Berlin, Гейдельберг, Нью-Йорк 2007. ISBN 3-540-33821-7 
  18. ^ S9086-UU-STM-010 / CH-613R3 ТЕХНИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ДЛЯ ВОЕННЫХ СУДОВ, ГЛАВА 613, ПРОВОД, ВОЛОКНА И ОСНАСТКА « Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 05.03.2015 . Проверено 4 апреля 2015 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  19. ^ Учебник по буксировке / Джордж Х. Рид - 3-е изд. Рис. 3-5 стр. 30 - Cornell Maritime Press, 2004. ISBN 0-87033-563-4 
  20. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 10.12.2017 . Проверено 25 октября 2013 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) Военный стандарт США MS51844 Стандарт обжимной втулки для троса
  21. ↑ TR Barnard (1959). «Обмоточные канаты и направляющие канаты». Машиностроение . Угольная серия (2-е изд.). Лондон: Добродетель. С. 374–375.
  22. ^ "Смола Socketfast®" . Корпорация ЭСКО . 2015. Архивировано 21 апреля 2016 года.
  23. ^ "Socket-Lock" . 2011. Архивировано 16 апреля 2016 года.

Внешние ссылки [ править ]

  • Виды и конструкция канатной пряди и кабеля
  • Техническое руководство ВМС США по проволоке и волоконным канатам
  • Современная история каната
  • Справочник по океанографической лебедке, тросовой и кабельной технологии
  • Федеральные технические условия США RR-W-410 для канатов и прядей