УДК 621.86.065.3
КАНАТЫ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ ДЛЯ ЗАЛИВОЧНЫХ КРАНОВ
© Попов Владимир Григорьевич, канд. техн. наук, профессор кафедры ПТМ, Габтыкаев Дмитрий Фуатович, аспирант кафедры МАМЗ,
Череповецкий государственный университет. Россия, 162600, Вологодская обл., г. Череповец, пр. Луначарского, 5. Тел.: +7 (8202) 55 65 97, e-mail: chsu@chsu.ru Статья поступила 05.05.2008 г.
На литейных кранах применяют канаты со стальным сердечником диам. 42 мм. При заливке чугуна в конвертер происходит тепловой выброс, при этом перегретые газы (температура до 1300 °С) и пламя воздействуют на технологическое оборудование, строительные конструкции и канаты.
Анализ дефектов стальных канатов заливочных кранов показал увеличение доли отбраковки канатов по технологическим и конструктивным факторам, основными из которых являются потеря сечения, выдавливание пряди и волнистость. Использование канатов с пружинным сердечником позволяет продлить срок службы каната, снизить вероятность появления упомянутых дефектов. Такой канат является более гибким, что улучшает его работу на блоках и барабане. Пружинный сердечник обеспечивает при эксплуатации целостность каната и равномерность смазки по прядям.
Ключевые слова: литейные краны, отбраковка канатов, пружинный сердечник.
Канат представляет собой сложный и ответственный элемент грузоподъемных кранов. На литейных кранах применяют канаты со стальным сердечником диам. 42 мм, изготовленные по ТУ 14-178-273. При заливке чугуна в конвертер происходит тепловой выброс, при этом перегретые газы и пламя (температура которых достигает 1300 °С) воздействуют на окружающее технологическое оборудование, строительные конструкции и канаты.
На рис. 1 представлены данные съемки тепловизором траверсы, снабженной тепловым экраном защиты канатов от термических воздействий во время заливки жидкого чугуна в конвертер [1]. Температура нагрева каната не превышает 165 °С, что говорит об эффективности применения теплового экрана.
В работе [2] представлены результаты исследования пустотелых прядей. Полые трубчатые пряди, используемые в качестве металлического сердечника, обладают значительно меньшей осевой жесткостью по сравнению с обычными проволочными прядями с металлической сердцевиной. Осевую жесткость такого сердечника можно регулировать в широких пределах за счет изменения его внутреннего диаме-
Рис. 1. Данные съемки тепловизором в программе IRwin Image Explorer (Заливочный кран № 10 со сплошной экранной защитой канатов, левая сторона; конвертерное производство ЧерМК ОАО «Северсталь»)
тра. Относительная жесткость трубчатого сердечника на 30% меньше жесткости обычных прядей, имеющих центральную проволоку. Канаты с пружинным сердечником [3] не имеют структурных дефектов в виде расслоений, выпучивания сердечника, волнистости и др. Основной недостаток - пружинный сердечник не влияет на разрывную прочность каната.
Надежность любого изделия, в том числе и каната, закладывается в его конструкции, реализуется в технологии изготовления и поддерживается при его эксплуатации.
Проведен анализ дефектов стальных канатов заливочных кранов, производящих заливку жидкого чугуна в конвертер [4]. Изучены причины замены стальных канатов литейных кранов за два периода: 26.03.04-22.11.05 и 08.01.06-06.09.07 (рис. 2). Проанализированы волнистость, выдавливание пряди, обрыв проволок, потеря сечения, температурное воздействие, поверхностный износ, шкивление, капитальный ремонт крана, регла-
Капитальный ремонт, 3% X.
Шкивление, 2%
Поверхностный износ, 23%
Регламент, 20%
Волнистость, 40%
Термическое воздействие, 7% Потеря
сечения, 0%
Выдавливание пряди, 3%
Обрыв проволок, 2%
Регламент, 10%
Капитальный ремонт, 13%
Шкивление, 12%
Волнистость, 14%
Поверхностный износ, 6%
Термическое воздействие, 0% Потеря сечения, 3%
Выдавливание пряди, 25%
Обрыв проволок, 3%
Рис. 3. Диаграммы появления дефектов стальных канатов
за два периода: а - 26.03.04-22.11.05; б - 08.01.06-06.09.07
а
б
Рис. 3. Один из вариантов конструкции каната с пружинным сердечником
5
Рис. 4. Поперечное сечение вариантов канатов с пружинным сердечником: 1 - прядь сердечника; 2 - пряди заполнения сердечника; 3 - центральная прядь сердечника (выполнена в виде пружины сжатия); 4 - основные пряди каната;
5 - наружный слой сердечника в виде стальной упругой проволоки, обвивающей его с натягом
мент (в ОАО «Северсталь» стандартом предприятия по промышленной безопасности принято не эксплуатировать стальные канаты диам. 42 мм, которые отработали более 40 дней или после 1000 заливок). В результате все причины можно разделить на две группы факторов:
- технологические и конструктивные (волнистость, выдавливание пряди, обрыв проволок, потеря сечения);
- эксплуатационные (термическое воздействие, поверхностный износ, шкивление, капитальный ремонт крана, регламент).
С целью устранения основных конструктивных причин выхода из строя и увеличения срока службы канатов разработана конструкция стального каната с пружинным сердечником (рис. 3) [5].
Сердечник каната, центральная прядь которого выполнена в виде цилиндрической пружины, дополнительно содержит пряди разного диаметра, навитые, как минимум в два слоя на центральную прядь. Кроме того, сердечник заключен в оболочку переменной кривизны, образованную намотанным на сердечник (с натягом по винтовой линии) длинномерным материалом. Кроме того, шаг свивки прядей сердечника равен шагу свивки прядей каната, а направление свивки длинномерного материала оболочки совпадает с направлением свивки прядей каната и прядей сердечни-
ка. При этом отношение числа прядей каната к числу прядей сердечника равно 0,5 или 1.
В поперечном сечении каната оболочка имеет вогнутые участки с радиусом кривизны, равным сумме радиуса пряди каната и половины диаметра длинномерного материала, а также выпуклые участки с радиусом кривизны, равным сумме радиуса одной из прядей сердечника и половины диаметра длинномерного материала. Центры кривизны противоположных вогнутых участков оболочки находятся на одной прямой с центрами противоположных прядей каната, противоположных прядей сердечника одного диаметра и центральной пряди сердечника или, как вариант на одной прямой с центрами противоположных прядей каната и центральной пряди сердечника.
Сочетание центральной пряди сердечника в виде пружины растяжения и оболочки сердечника в виде длинномерного материала способствует увеличению гибкости сердечника и сохранению его диаметра при эксплуатации, а также обеспечению смазкой сердечника и в целом каната. Цилиндрическая пружина растяжения одновременно служит хорошей опорой для прядей стального сердечника. Сердечник с оболочкой служит хорошей опорой для прядей каната и способствует сохранению формы и диаметра сердечника и сохранению формы каната в целом во время его работы. Длинномерный материал оболочки образует надежную «постель» для прядей каната. Предложены варианты конструкций стального каната с пружинным сердечником (рис. 4).
Выводы. Использование канатов с пружинным сердечником позволяет продлить срок службы каната, снизить вероятность появления таких дефектов, как потеря сечения, выдавливание пряди и волнистость каната. Такой канат является более гибким, что улучшает его работу на блоках и барабане. При эксплуатации пружинный сердечник обеспечивает целостность каната и равномерность смазки по его прядям.
Библиографический список
1. Попов В.Г., Малов В.В., Хабарин П.Н., Шато-хин С.М. Защита стальных канатов литейных кранов от термических воздействий // Подъемно-транспортное оборудование. 2005. № 6. С. 38-40.
2. Шилин И.А., Закржевский А.И., Захрямин А.Д. Исследование пустотелых прядей // Стальные канаты. - К. : Техника, 1972. Вып. 9. С. 183-187.
3. Маркман Н.Е., Рябчикова О.А., Бурдов А.И. и др. Применение канатов с пружинным сердечником // Стальные канаты. - К. : Техника, 1967. Вып. 4. С. 285-287.
4. Попов В.Г., Габтыкаев Д.Ф., Шатохин С.М. и др. Дефектоскопия канатов грузоподъемных машин // Строительные и дорожные машины. 2007. № 12. С. 15-17. ю
о
5. Пат. на полезную модель 66346 РФ. Канат. По- ^ пов В.Г., Петрович В.В., Королев В.А., Габтыкаев Д.Ф. и др. ° 04 апреля 2007. ?
сь
>
<
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.