Результат интеллектуальной деятельности: КАНАТ

Изобретение относится к области подъемно-транспортного машиностроения.

Известен канат (ТУ 14-4-273-2002), содержащий металлический сердечник, состоящий из центральной пряди и нескольких прядей в повиве, и нескольких прядей, охватывающих этот металлический сердечник.

Основными недостатками указанных канатов являются следующие дефекты, появляющиеся при их эксплуатации:

- волнистость;

- выдавливание или проваливание прядей;

- выдавливание сердечника.

Результаты исследований (Глушко М.Ф. Стальные подъемные канаты. Киев, «Техника», 1966; Глушко М.Ф., Похольченко А.С. Расчет диаметра металлического сердечника в стальных канатах. - «Сталь», 1967, №12) позволили выявить причину появления вышеуказанных дефектов - это заниженный диаметр металлического сердечника в канате. Для объяснения этого явления проводится аналогия между изгибом каната и изгибом плотно свитой пружины. При изгибе плотно свитой пружины витки, опираясь друг на друга, препятствуют ее сжатию со стороны вогнутости. Поэтому пружина при изгибе получает общее удлинение. Аналогично в канате осевая линия на изогнутой его части на блоке удлиняется, а, соответствующая этой части, длина металлического сердечника увлекается из прямой ветви каната в изогнутую. В связи с тем, что канат работает в условиях, при которых нагрузка на ветвь при движении в сторону подъема и при опускании груза различна, то при прямом и возвратном движениях каната эти сдвиги взаимно не компенсируется, что и приводит к необратимым сдвигам сердечника и, как следствие, к его выходу из каната у барабана и к выпучиванию излишней длины прядей.

Известен, как наиболее близкий к заявленному и принятый за прототип, канат, содержащий пряди и гибкий трубчатый сердечник, в котором установлена дополнительная трубка из маслопроницаемого материала для смазки. Дополнительная трубка снабжена каркасом, например, в виде цилиндрической пружины, или дополнительная трубка может быть гофрированной (а.с. №498376, МПК D07B 1/16, D07B 1/12, опубл. 05.01.76, бюл. №1). Однако такая конструкция сердечника не может служить хорошей опорой для прядей каната и сохранения формы и диаметра сердечника и в целом каната во время работы.

Технической задачей изобретения является увеличение срока службы каната за счет исключения вышеуказанных дефектов.

Для решения поставленной задачи сердечник каната, центральная прядь которого выполнена в виде цилиндрической пружины, дополнительно содержит пряди разного диаметра, навитые, по меньшей мере, в два слоя на центральную прядь, при этом сердечник снабжен оболочкой переменной кривизны с радиусами кривизны поверхности, совпадающими с радиусами прядей каната или радиусами прядей сердечника, и образованной намотанным на сердечник с натягом по винтовой линии длинномерным материалом. Кроме того, шаг свивки прядей сердечника равен шагу свивки прядей каната и совпадает с шагом радиуса кривизны оболочки, а направление свивки длинномерного материала оболочки совпадает с направлением свивки прядей каната и прядей сердечника. При этом отношение числа прядей каната к числу прядей сердечника равно 0,5 или 1.

Оболочка в поперечном сечении каната имеет вогнутые участки с радиусом кривизны, равным сумме радиуса пряди каната и половины диаметра длинномерного материала, и 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 на одной прямой с центрами противоположных прядей каната и центральной пряди сердечника.

На фиг.1, фиг.2, фиг.3 показан поперечный разрез каната (варианты расположения прядей в сердечнике относительно центральной пряди).

Канат содержит сердечник, который состоит из прядей разного диаметра - прядей 1 одного диаметра и прядей 2 меньшего диаметра или прядей заполнения, и центральной пряди 3, выполненной в виде цилиндрической пружины растяжения, и навитые на сердечник пряди 4 каната. Пряди 1 и пряди заполнения 2 сердечника охвачены оболочкой переменной кривизны, образованной намотанным на сердечник с натягом длинномерным материалом 5, например проволокой. Пряди заполнения 2 сердечника расположены относительно центральной пряди 3 в виде 1-го или 2-го слоя.

1 вариант - пряди заполнения 2 сердечника расположены в виде 2-го слоя. Центры кривизны противоположных вогнутых участков оболочки находятся на одной прямой с центрами противоположных 1 прядей сердечника, противоположных прядей 4 каната и центральной прядью 3 сердечника.

Радиусы кривизны вогнутого и выпуклого участков оболочки выполнены с соотношением:

; ,

где - радиус кривизны вогнутого участка оболочки;

- диаметр пряди 4 каната;

- диаметр длинномерного материала 5;

- радиус кривизны выпуклого участка оболочки;

- диаметр пряди заполнения 2 сердечника.

2-ой вариант - пряди заполнения 2 сердечника расположены в виде 1-го слоя относительно центральной пряди 3 сердечника. Центры кривизны противоположных вогнутых участков оболочки находятся на одной прямой с центрами противоположных прядей заполнения 2 сердечника, прядей 4 каната и центральной пряди 3 сердечника.

Радиусы кривизны вогнутого и выпуклого участков оболочки выполнены с соотношением:

; ,

где - радиус кривизны вогнутого участка оболочки;

- диаметр пряди 4 каната;

- диаметр длинномерного материала 5;

- радиус кривизны выпуклого участка оболочки;

- диаметр пряди заполнения 2 сердечника.

3-ий вариант - отношение числа прядей каната к числу прядей сердечника равно 1. Оболочка в поперечном сечении каната имеет выпуклые участки с разными радиусами кривизны.

Радиусы кривизны вогнутого и выпуклых участков оболочки выполнены с соотношением:

; ; ,

где - радиус кривизны вогнутого участка оболочки;

- диаметр пряди 4 каната;

- диаметр длинномерного материала 5;

- радиус кривизны выпуклого участка оболочки;

- диаметр пряди заполнения 2 сердечника;

- радиус кривизны выпуклого участка оболочки;

- диаметр пряди заполнения 2 сердечника.

Наличие центральной пряди 3 сердечника, выполненной в виде пружины сжатия, способствует равномерной подаче смазки к проволокам прядей заполнения 2 и прядей 1 сердечника. Центральная прядь 3, пряди 1 и пряди заполнения 2 сердечника охвачены наружным слоем, образованным длинномерным материалом 5, обвивающим их с натягом по винтовой линии, что позволит при эксплуатации каната устранить образование следующих дефектов: волнистость, выдавливание или проваливание прядей и выдавливание сердечника.

При эксплуатации каната, изготовленного по ТУ 14-4-273-2002, происходит уменьшение диаметра сердечника, что вызывает дефекты: волнистость, выдавливание или проваливание прядей и выдавливание сердечника, наличие которых требует выбраковки каната.

Предлагаемая конструкция сердечника исключает возможности его раскрутки и уменьшение диаметра сердечника при эксплуатации каната.

Совокупность центральной пряди сердечника в виде пружины растяжения и оболочки переменной кривизны с радиусами кривизны поверхности способствует увеличению гибкости сердечника и сохранению величины его диаметра при эксплуатации, также обеспечению смазкой сердечника и в целом каната. Цилиндрическая пружина растяжения одновременно служит хорошей опорой для прядей стального сердечника и достаточным резервуаром для смазывания его изнутри во время работы. Сердечник, снабженный оболочкой переменной кривизны с радиусами кривизны поверхности, совпадающими с радиусами прядей каната или радиусами прядей сердечника, и образованной намотанным на сердечник с натягом по винтовой линии длинномерным материалом, служит хорошей опорой для прядей каната и способствует сохранению формы и диаметра сердечника и в целом сохранению формы всего каната во время его работы. Шаг свивки прядей сердечника равен шагу свивки прядей каната, совпадает с шагом радиуса кривизны оболочки, и направление свивки длинномерного материала оболочки совпадает с направлением свивки прядей каната и прядей сердечника, все это способствует образованию надежной постели для прядей каната.

Технико-экономический эффект заключается в увеличении срока службы канатов благодаря устранению дефектов (волнистость, выдавливание или проваливание прядей каната и выдавливание сердечника) при его эксплуатации, особенно при термоциклических нагрузках.