Пути повышения надежности крановых подъемных канатов
Исаак Иосифович АБРАМОВИЧ, канд. техн. наук, эксперт по краностроению
ОАО НПО «ВНИИПТМАШ», г. Москва
Анализируются недостатки существующего нормативного метода выбора канатов и предлагаются мероприятия по повышению надежности и безопасности их эксплуатации.
Нормы выбора грузовых канатов определены Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ-382-10-00) и практически полностью соответствуют основным требованиям стандарта ИСО 4308 [1]. В соответствии с ними отношение разрывного усилия каната к действующему на него статическому усилию не должно быть менее коэффициента использования (запаса), который представляет собой отношение разрывного усилия каната к расчетному статическому растягивающему усилию. В зависимости от классификационной группы режима механизма подъема, оно находится в пределах 3,15 - 9,0. Регламентировано также минимально допусти-мое отношение диаметров блоков и барабанов к диаметру каната (D/d = 12 -30). Аналогичные методики используют стандарты ряда зарубежных стран, включая США.
Нормы ИСО базируются в значительной мере на результатах проведенных в 70-х и начале 80-х г.г. стендовых испытаний, при которых далеко не в полной мере было учтено значительное количество различных факторов, неблагоприятно влияющих на несущую способность канатов. Из числа этих факторов следует выделить мно-
гократные перегибы канатов на блоках и их изгиб в противоположных направлениях, практически неизбежные деформации каната при многослойной навивке на барабан, существенные отклонения каната от направления навивки на барабан, и т.д.
Здесь следует иметь в виду, что фактические запасы прочности существенно снижаются и при отсутствии перечисленных факторов - за счет предельно допустимых ПБ 382-10-00 повреждений каната и изгиба его на блоке. В зависимости от конструкции каната и значения отношения диаметра блока к диаметру каната D/d снижение разрывного усилия каната при этом может доходить до 20-40% от номинального значения. При отношениях D/d = 10-12 и запасе прочности в канате по отношению к разрывному усилию 2,8-3,0, близких к допускаемым [1] предельным значениям, материал проволок переходит в пластическое состояние, и резко снижается выносливость каната при изгибе на блоках.
Опыт эксплуатации канатов в самых различных условиях показывает, что при тщательном надзоре за канатами имеется возможность предотвратить опасность их разрушения. Вместе с тем, в ряде случаев можно в
определенной мере ограничить влияние некоторых неблагоприятных факторов. Так при многослойной навивке можно рекомендовать барабаны с параллельными канавками, предусмотренные стандартом ИСО 4308 [1]. У реборд, в местах начала и окончания навивки, предусматривают клиновые выступы, смещающие канат при укладке его во второй и последующие слои. Относительно стойкими оказываются канаты с пластическим обжатием прядей, характеризующиеся более высокой поперечной жесткостью, изготавливаемые, например, компанией «Северстальметиз». При намотке каната на барабан следует предусматривать некоторый запас, позволяющий при перепасовке периодически изменять положение точек контакта перекрещивающихся слоев смежных ярусов. Реализация перечисленных мероприятий повысит срок службы каната в 2 - 3 раза.
Смазка канатов, выполняемая с пропиткой сердечника, в обычных условиях также увеличивает их долговечность в 2 - 3 раза. В особенности это относится к канатам кранов, работающих на открытом воздухе, где органический сердечник при изгибе каната на блоках имеет свойство втягивать в себя влагу, что приводит к коррозии проволок. Однако при эксплуатации в условиях запыления абразивные частицы пыли, проникающие в смазанный канат, вызывают интенсивный износ проволок. Здесь смазка фактически приводит только к уменьшению срока службы каната, например, в литейных цехах до 2 - 3 месяцев. Существенное повышение долговечности в таких условиях обеспечит применение канатов с полиэтиленовым защитным покрытием.
При боковом взаимодействии каната с ребордой ручья блока или смежным канатом на барабане имеют место износ внешних проволок и закручивание каната.