научная статья по теме КАНАТЫ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ ДЛЯ ЗАЛИВОЧНЫХ КРАНОВ Металлургия

Текст научной статьи на тему «КАНАТЫ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ ДЛЯ ЗАЛИВОЧНЫХ КРАНОВ»

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Металлургия»