Конструкция стальных канатов и виды деформаций, необходимые знания при работе на мягкой кровле. Стальные канаты Типы тросов их свойства и характеристики

Современная промышленность выпускает порядка 40 видов канатов. Все они производятся по определенным ГОСТам и могут сильно отличаться друг от друга.

Разобраться с характеристиками и основными отличиями поможет данная классификация:

Конструкции стальных канатов могут содержать одну или много прядей (рис. 1, а-ж), а сами пряди свивают из проволок одинакового (нормальная структура сечения) или разного диаметра (комбинированная структура сечения), причем на поверхности каната располагаются проволоки большего диаметра. Последние, хотя и довольно сложны в изготовлении, но более гибки и долговечны, что особенно важно, если при эксплуатации каната истираются преимущественно наружные слои. Существуют и другие типы классификации этих грузоподъемных приспособлений (в скобках ниже указаны буквенные сокращения свойств, входящие в условные обозначения маркировки канатов). Выбор канатов для конкретных условий эксплуатации учитывает все особенности типа канатов и их конструкции.

А) б) в) г) д)

Рис. 1. Конструкции канатов:
а - однопрядный; б - трехпрядный; в - пятипрядный (1 - проволока, 2 - прядь, 3 - сердечник); г - шестипрядный; д - восьмипрядный; е - восемнадцатипрядный; ж - закрытой конструкции с двумя слоями клиновидной проволоки, одним слоем Z-образной проволоки и сердечником типа ТК

Виды канатов

1. По конструкции различаются канаты:

одинарной свивки (спиральные) - состоящие из одного, двух или трех слоев проволоки, свитых в концентрические спирали. Канаты одинарной свивки, скрученные только из круглой проволоки, называют обыкновенными спиральными канатами. Спиральные канаты, имеющие в наружном слое фасонные проволоки, называются канатами закрытой (рис.1,ж) и полузакрытой конструкции; при обрыве каждая фасонная проволока удерживается в канате соседними проволоками. Канаты одинарной свивки, предназначенные для последующего плетения в канат, называют прядями;

двойной свивки (рис.2,а) - состоящие из шести и более прядей, свитых в один концентрический слой. Эти канаты могут быть однослойными или многослойными. Многослойная свивка отличается повышенной гибкостью и большой опорной поверхностью, а кроме того, может придавать канату некрутящиеся свойства. Широкое распространение получили однослойные шестипрядные канаты двойной свивки. Канаты двойной свивки, предназначенные для последующей свивки, называют стренгами;

тройной свивки (рис.2,б) - состоящие из стренг, свитых по спирали в один концентрический слой.

А) б)

Рис. 2. а- канат двойной свивки; б- канат тройной свивки

2. По типу касания проволок между слоями различают следующие виды канатов:

с точечным касанием (тип ТК: рис.3, а). Пряди с точечным касанием проволок изготавливают за несколько технологических операций, число которых зависит от количества слоев проволок. Свивки проволок имеют разные шаги по слоям пряди, а проволоки между слоями перекрещиваются. Такое расположение элементов увеличивает их износ при сдвигах в процессе эксплуатации, создает значительные контактные напряжения, способствующие развитию усталостных трещин в проволоках, и уменьшает коэффициент заполнения сечения каната металлом;

с линейным касанием (тип ЛК: рис.3, б). Такие пряди изготавливают за один технологический прием, при этом постоянство шага свивки проволок во всех слоях пряди сохраняется. Для получения линейного касания диаметры проволоки и пряди выбирают в зависимости от конструкции последней. Так, в верхнем слое прядей каната типа ЛК-0 применяются проволоки одинакового диаметра по слоям, пряди типа ЛК-Р имеют в наружном слое проволоки различного диаметра, а в пряди типа /7/С-З используют проволоки, заполняющие пространство между проволоками различных диаметров. Существует тип каната с линейным касанием проволоки между слоями и имеющий в пряди слои с проволоками как разных, так и одинаковых диаметров-ЛК-РО. В трехслойных прядях линейного касания имеют место различные сочетания указанных выше типов прядей. Следует отметить, что работоспособность канатов с линейным касанием проволок в прядях при правильном выборе конструкции каната значительно выше, чем работоспособность канатов с точечным касанием проволок;

с точечно-линейным касанием (канат ТЛК-О). Пряди точечно-линейного касания получают при замене центральной проволоки в прядях линейного касания семипроволочной прядью: в этом случае на двухслойную прядь типа ЛК укладывается слой проволок одинакового диаметра с точечным касанием. Конструкции этих прядей обеспечивают возможность их изготовления на прядевьющих машинах со сравнительно небольшим числом шпуль. Кроме того, пряди ТЛК при соответствующем выборе параметров свивки обладают повышенными некрутящимися свойствами;

с комбинированным линейно-точечным касанием проволок между слоями (тип 6/7) - результат винтовой прокатки круглых исходных прядей типа ЛК в трехгранные.

3. Характеристика канатов по материалу сердечника имеет следующие виды:

с органическим сердечником (ОС). В большинстве конструкций канатов для обеспечения требуемой гибкости и упругости в качестве сердечника в центре каната, а иногда и в центре прядей, используют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, манилы, сизаля или хлопчатобумажной пряжи. Допускается также применение сердечников из асбестового шнура и искусственных материалов(полиэтилена, капрона, нейлона и др.);

с металлическим сердечником (МС). Металлический сердечник целесообразно применять в тех случаях, когда требуется повысить структурную прочность каната при многослойной навивке его на барабан, уменьшить конструктивные удлинения каната при растяжении, а также при эксплуатации каната в условиях повышенной температуры. Одной из наиболее распространенных конструкций такого типа является канат двойной свивки из 6-7 проволочных прядей, расположенных вокруг центральной семипроволочной пряди. Металлический сердечник может быть изготовлен из обычной канатной или мягкой проволоки с временным сопротивлением разрыву не более 900 Н/мм2.

4. Характеристика канатов по направлению свивки имеет следующие виды:

правой свивки;

левой свивки (Л).

А б

В г

Рис. 3. Направление и сочетание направлений свивки канатов:
а - левая крестовая свивка; б - правая крестовая свивка; в - левая односторонняя свивка; г - правая односторонняя свивка

5. По сочетанию направлений свивки канаты двойной свивки могут быть изготовлены следующие виды канатов:

с одинаковым направлением свивки проволок в прядях и прядей в канат. Такие канаты называют канатами односторонней свивки (О): они меньше изнашиваются и более гибки, однако легко раскручиваются, особенно под нагрузкой;

с направлением свивки проволок в прядях, противоположным направлению свивки прядей в канат. Такие канаты называют канатами крестовой свивки, способность раскручиваться у них значительно меньше, чем у первого типа канатов;

с одновременным использованием в канате прядей правого и левого направления свивки. Такие канаты называют канатами комбинированной свивки.

Канаты тройной свивки изготавливают преимущественно крестовой свивкой с противоположным направлением свивки стренг, прядей и проволок. Стренги плоского каната укладывают так, чтобы правая и левая свивки чередовались. В канатах одинарной свивки направления свивки отдельных слоев чередуются, что обеспечивает канату некрутящиеся свойства под нагрузкой. Все слои проволок в прядях ТК и ТЛК свиваются в одном направлении.

Направление свивки устанавливается следующим образом:
для спиральных канатов - по направлению свивки проволок наружного слоя;
для канатов двойной свивки - по направлению свивки прядей наружного слоя в канате;
для канатов тройной свивки - по направлению свивки стренг в канате.

6. Характеристика канатов по способу свивки канаты имеет следующие виды:

раскручивающимися, у которых проволоки не освобождены от внутренних напряжений, возникающих в процессе свивки проволок в пряди и прядей в канат. Стренги, пряди и проволоки в этом случае не сохраняют своего положения в канате после снятия перевязок с его концов;

нераскручивающиеся (Н), у которых при свивке проволок в прядь и прядей в канат внутренние напряжения снимаются рихтовкой и предварительной деформацией таким образом, что после снятия перевязок с конца каната пряди и проволоки сохраняют заданное положение. Нераскручивающиеся канаты по сравнению с раскручивающимися имеют ряд преимуществ: несколько большую гибкость и более равномерное распределение растягивающих усилий на пряди и проволоке, повышенную сопротивляемость усталостным напряжениям, отсутствие стремления нарушить прямолинейность при раскладывании.

7. По степени крутимости различают виды канатов:

крутящиеся;

малокрутящиеся (МК). Эти канаты следует отличать от нераскручивающихся. В малокрутящихся канатах, благодаря подбору направлений свивки отдельных слоев проволок (в спиральных канатах) или прядей (в многослойных канатах двойной свивки), устраняется вращение каната вокруг своей оси при свободном подвешивании груза. Малокрутящийся канат может быть изготовлен как нераскручивающимся, так и раскручивающимся. Обязательным условием изготовления мало - крутящихся канатов является расположение прядей в двух или трех концентрических слоях с противоположным направлением свивки каждого концентрического ряда прядей. В этом случае моменты вращения всех прядей каната уравновешиваются, что предотвращает общее вращение каната вокруг своей оси.

8. Характеристика канатов по степени уравновешенности канаты имеет следующие значения:

рихтованные (Р);

нерихтованные.

9. По механическим свойствам канаты подразделяются на:

марки высокого качества -(ВК);

марки обыкновенного качества (В);

марки 1-1.

10. По виду покрытия поверхности проволок канаты бывают:

без покрытия;

с цинковым покрытием:

Для особо жестких агрессивных условий работы (ОЖ),
- для жестких агрессивных условий работ (Ж),
- для средних агрессивных условий работы (С);
с покрытием каната диаметром 3,1-5,0 мм полиэтиленом низкого давления.

11. По назначению канаты подразделяются на следующие виды канатов:

грузолюдские (лифтовые) (марки В и В), служащие для подъем и транспортирования людей и грузов (ГЛ);

грузовые - для транспортировки грузов (Г).

12. Характеристика канатов по точности изготовления канаты имеет следующие значения:

нормальной точности;

повышенной точности (Т).

13. По форме поперечного сечения прядей различают канаты:

круглопрядные (их поперечное сечение близко к кругу);

фасоннопрядные (трехгранно-, плоско- и овальнопрядные), имеющие значительно большую поверхность соприкосновения с органом навивки, чем круглопрядные, и отличающиеся разнообразием форм поперечного сечения, как самого каната, так и его элементов, а также физико-механическими характеристиками проволок и сердечников. В частности, плоские канаты изготавливают сшивкой нескольких круглых канатов с четным числом стренг (от четырех до двенадцати), при этом форма их поперечного сечения близка к прямоугольной. Плоские канаты изготавливают из прядей с чередующейся - правой и левой - свивкой и прошивают прядями или стержнями. Их ширина в некоторых случаях может достигать 250 мм.

Витые круглые канаты имеют различную свивку:
одинарную спиральную (открытого, полузакрытого и закрытого типов), двойную из круглых или фасонных (трехгранных, овальных и др.) прядей (от 3 до 8), тройную.
Также они могут быть малокрутящимися (число прядей - от 18 до 31 с противоположным направлением свивки по отдельным слоям). Диаметр крученых круглых канатов доходит до 100 мм. В комбинированных витых канатах стальные пряди покрыты слоем пеньковых нитей или пластмассой. Невитые канаты состоят из плотно уложенных групп стальных проволок или спиральных канатов, обжатых спиральной обмоткой или зажимами. Обычно их собирают на месте применения, причем их диаметр может достигать 1,5 мм, а разрывное усилие (в зависимости от диаметра) - 1000 Н/мм 2 . Плетеные канаты изготавливают переплетением четного числа (обычно четырех) прядей, из которых одна половина имеет правое направление плетения, а другая - левое; их поперечное сечение представляет собой квадрат.

Маркировка канатов

Все указанные выше свойства каната отражаются в его маркировке. Примеры:

Канат 10,5-ГЛ-ВК-ОЖ-МК-Л-Н-Р-Т-1770 ГОСТ 3077-80 - канат диаметром 10,5 мм, грузолюдской , марки ВК, оцинкованный по группе "ОЖ", малокрутящийся, левой крестовой свивки, нераскручивающийся, повышенной точности изготовления, маркировочной группы 1770 по ГОСТу 3077-80

Канат 17-Г-В-С-Л-О-Н-Т-1470 ГОСТ 3079-80 - канат диаметром 17,0 мм, грузового назначения, марки В, оцинкованный по группе С, левой односторонней свивки, нераскручивающийся, повышенной точности, маркировочной группы 1470 Н/мм 2

За более подробными консультациями обращайтесь к нашим менеджерам.

Тросы и канаты

Работа с тросами очень важна в мореплавании. Существует много способов вязать узлы, но есть только один правильный морской способ.

Иногда жизнь моряка зависит от его умения быстро завязать или развязать узел. Обычный узел может затягиваться под нагрузкой или при намокании, а большинство морских предназначено для быстрого завязывания и развязывания при любых условиях.

На яхтах и небольших парусных лодках широко применяются тросы. Как упоминалось на с. 31, прочные, жесткие проволочные тросы используются в качестве стоячего такелажа, чтобы удерживать на месте мачту, а гибкие проволочные и синтетические тросы применяются для снастей бегучего такелажа. На другом конце диапазона находятся тонкие тросы, применяемые для оплетания (закрепления конца большого каната с целью предотвращения его разматывания). Кроме того, есть синтетические тросы всех размеров и типов, употребляемые для управления парусами, швартовки лодки и так далее. Можно смело сказать, что все, связанное с практикой хождения под парусом, требует применения каких-либо тросов.

Тросы изготавливаются из разных материалов. Иногда их до сих пор изготавливают из натуральных волокон, но они все больше вытесняются более прочными синтетическими – такие тросы не повреждают руки, они меньше подвержены гниению. Синтетические тросы применяются в основном в качестве фалов (для поднятия парусов и шкотов) и для управления парусами.

На более крупных яхтах в качестве фалов и даже шкотов и брасов могут использоваться гибкие проволочные тросы, а на обычных семейных круизерах больше популярны синтетические.

Синтетические тросы обычно изготавливают из полипропилена, полиэстра или нейлона. Полиэстры, обычно это терилен и дакрон, – материалы для производства тросов ежедневного применения. Полипропилен грубее, его может повредить солнечный свет, поэтому из него изготавливают якорные или буксирные тросы. Первым синтетическим материалом, использовавшимся для изготовления тросов, был нейлон. Однако он растягивается, и это ограничивает его использование при серьезных нагрузках, особенно при установке парусов, хотя он широко применяется для буксирных и якорных канатов, где способность растягиваться становится достоинством. Нейлон может значительно растягиваться, на величину до 45% от исходной длины, в то время как для полиэстра этот показатель составляет 25%.

Большинство тросов изготавливается в двух видах: крученые и плетеные. Крученый является традиционным вариантом, в нем несколько стренг, обычно три, перевиты вместе. Такие тросы популярны среди моряков-любителей, потому что они прочны и их легко сплеснивать.

Плетеные канаты изготавливают разными способами; чаще всего используют составную форму, в которой сердцевина стренг заключается в плетеную оболочку. Возможно, это самый популярный канат среди всех, используемых на парусных судах: он прочен и, кроме того, гораздо мягче в руках, чем крученый. Но его трудно сплеснивать из-за сложной структуры.

Тросами называются изделия, свитые из стальных проволок или свитые из растительных и синтетических волокон.

На судах тросы применяются в качестве бегучего и стоячего такелажа, талей, швартовов и буксиров, стропов, сеток, бросательных концов и др. Из старых тросов изготовляются маты, кранцы, швабры и т. п. Каждое судно снабжается тросами в зависимости от своих размеров и назначения. В настоящее время растительные тросы практически вытеснены синтетическими.

Характеристиками троса, определяющими его эксплуатационные качества, являются прочность, гибкость, эластичность, масса и стойкость к воздействию внешних факторов – воды, температуры, солнечной радиации, химических веществ, микроорганизмов и т. д. Знание этих характеристик позволяет обеспечить надлежащий уход за тросами, их правильное хранение и использование на судне.

Прочность троса характеризует его способность выдерживать нагрузки на растяжение. Различают разрывную и рабочую прочность троса. Разрывная прочность троса определяется той наименьшей нагрузкой, при которой он начинает разрушаться. Эта нагрузка называется разрывным усилием. Рабочая прочность троса определяется той наибольшей нагрузкой, при которой он может работать в конкретных условиях длительное время без нарушения целости отдельных элементов и всего троса. Эта нагрузка называется допустимым усилием. Его величина устанавливается с определенным запасом прочности. Обычно принимают, что рабочая прочность троса в 3 раза меньше его разрывной прочности.

Толщина троса измеряется в миллиметрах: растительных и синтетических по длине окружности, а стальных – по длине диаметра. Чем меньше толщина троса, тем легче и удобнее работать с ним.

Гибкость троса характеризует его способность изгибаться без нарушения структуры и потери прочности. Большая гибкость троса обеспечивает удобство и безопасность работы с ним.

Эластичность (упругость) троса – способность его удлиняться под нагрузкой растяжения и принимать первоначальные размеры без остаточных деформаций после её снятия. Эластичность троса - качество относительное. Например, трос с высокими упругими качествами удобен при изготовлении буксирных тросов, но будет плохо фиксировать положение судна у причала, если из него изготовить швартовы, и непригоден для стоячего такелажа.

Масса троса определяет трудоемкость работы с ним. Чем он прочнее и легче, тем удобнее с ним работать.

Растительные тросы изготавливают из специально обработанных прочных длинных волокон некоторых растений (конопли, агавы, прядильного банана, хлопка и др.). По способу свивки они подразделяются на тросы тросовой и кабельной работы (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Растительные тросы:
а) - тросовой работы; б) - кабельной работы:
1 - нити, 2 - каболки, 3 - пряди, 4 - стренди

Изготовление любого растительного троса начинают с того, что из волокон свивают нити, называемые каболками. Из нескольких каболок свивается прядь, а несколько прядей, свитых вместе, образуют трос тросовой работы. В зависимости от количества прядей тросы бывают трёх-, четырёх- и многопрядные. Трос с меньшим количеством прядей всегда прочнее троса такой же толщины, свитого из большего количества прядей, но уступает ему в гибкости. Трос кабельной работы получается путем свивки между собой нескольких тросов тросовой работы, которые в структуре такого троса называют стреднями. Трос кабельной работы уступает в прочности тросу тросовой работы такой же толщины, но он более гибок и эластичен. Чтобы трос не раскручивался и сохранял свою форму, свивку каждого последующего элемента структуры троса делают в сторону, противоположную свивке предыдущего элемента.

На суднах морского флота наибольшее применение получили пеньковые, манильские и сизальские тросы.

Пеньковые тросы изготавливают из волокон конопли – пеньки. Существенными недостатками пеньковых тросов являются подверженность гниению и большая гигроскопичность. Для предохранения троса от гниения его пряди свивают из каболок, просмоленных древесной смолой. Такие тросы называются смолеными.

Манильские тросы изготавливают из волокон прядильного банана. Из всех растительных тросов они имеют наилучшие эксплуатационные характеристики. Тросы обладают большой прочностью, гибкостью и эластичностью: при нагрузке, равной половине разрывного усилия, они удлиняются на 15 – 17% без потери прочности. Тросы намокают медленно и поэтому длительное время не тонут в воде, под воздействием влаги не теряют эластичности и гибкости быстро высыхают, мало подвержены гниению. Тросы имеют цвет от светло-жёлтого до золотисто-коричневого.

Сизальские тросы изготавливают из волокон листьев агавы – тропического растения. Они обладают примерно такой же эластичностью, как манильские тросы, но уступают им в прочности, гибкости и влагостойкости. Мокрые сизальские тросы становятся хрупкими, имеют светло-жёлтый цвет.

В зависимости от способа изготовления и толщины растительные тросы имеют специальные названия: лини – тросы тросовой работы толщиной до 25 мм и тросы кабельной работы толщиной до 35 мм; перлини – тросы кабельной работы толщиной от 101 до 150 мм; канаты – тросы кабельной работы толщиной более 350 мм.

Лини большой прочности свивают из нескольких каболок высококачественной пеньки. Линь, свитый из низкосортной пеньки, называется шкимушгаром. Он идёт на изготовление матов, кранцев и других изделий. Лини, полученные путём плетения льняных нитей, называются шнурами. Плетёные шнуры гибки и эластичны. Они без больших наружных изменений и деформаций воспринимают крутящие усилия. Благодаря этим качествам шнуры используются для изготовления лаглиней и сигнальных фалов.

Стальные тросы изготовляют из оцинкованной стальной проволоки диаметром от 0,2 до 5 миллиметров. По конструкции стальные тросы делятся на три типа: одинарной, двойной и тройной свивки (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Стальные тросы:
1 – одинарной; 2 – двойной; 3 – тройной свивки

Тросы одинарной свивки, называемые спиральными, состоят из одной пряди, в которой проволоки свиты по спирали в один или несколько рядов, обладают большой гибкостью. Применяются в различных приборах и механизмах, для накладывания бензелей и при проведении различных такелажных работах.

Тросы двойной свивки получаются путем свивки нескольких прядей вокруг одного общего сердечника, который может быть растительным или металлическим. Тросы двойной свивки называют тросами тросовой работы.

Сердечник заполняет пустоту в центре троса и предохраняет пряди от проваливания к центру. В качестве сердечников применяются: стальная проволока, промасленные пеньковые и другие растительные тросы тросовой работы, синтетические и асбестовые материалы. Сердечник обеспечивает плотность троса и сохранение его формы на изгибах при большом напряжении. Органические промасленные сердечники предохраняют внутренние проволоки от ржавления и так же, как и синтетические сердечники, делают трос более мягким, гибким. Кроме центрального сердечника, многие тросы имеют органический сердечник внутри каждой пряди.

Для получения троса тройной свивки свивают между собой несколько тросов двойной свивки, которые в этом случае называют стрендями. Тросами тройной свивки называются тросы кабельной работы. Такие тросы изготавливаются из более тонкой проволоки, они значительно гибче, но в то же время слабее тросовых примерно на 25%. В основном используются в легких подъемных механизмах с на-вивкой троса на барабаны, для лопарей шлюпочных талей и т. п. Толстые тросы диаметром 40 – 65 мм идут на швартовы и буксиры.

Стальные тросы выпускаются любой длины, но не менее 200 метров. Толщина стального троса определяется по его диаметру. Стальные тросы выпускаются намотанными на деревянные или металлические катушки. Каждая бухта (катушка) троса должна быть снабжена биркой и актом-сертификатом с указанием наименования троса, его длины, толщины и разрывной прочности, чистой массы (массы 100 м) и массы в упаковке (с катушкой), даты изготовления. Кроме того, указываются конструкция троса, характеристики проволоки, из которой изготовлен трос. При приемке должен производиться тщательный осмотр с контрольным замером толщины в нескольких местах. Не должно быть сплющенных прядей, оборванных или сломанных проволок. Оцинковка проволок не должна иметь повреждений или трещин.

Во время эксплуатации тросы необходимо смазывать не реже одного раза в три месяца. Тросы, хранящиеся на судне, смазывают не реже одного раза в год.

При правильном уходе срок службы тросов стоячего такелажа практически не ограничен. Для тросов бегучего такелажа он равен 2 – 4 года.

Синтетические тросы изготавливают из полимерных материалов. В зависимости от марки полимера они подразделяются на полиамидные, полиэфирные и полипропиленовые. К полиамидным относятся тросы, изготовленные из волокон капрона, найлона (нейлона), перлона, силона, и других полимерных материалов.

Полиэфирные тросы изготавливаются из волокон лавсана, ланона, дакрона, долена, терилена, и других полимеров. Материалами для изготовления полипропиленовых тросов служат плёнки или моно нити полипропилена, типтолена, бустрона, ульстрона и др.

Рис. 5.3. Синтетические тросы

По физико-механическим свойствам синтетические тросы имеют большие преимущества перед растительными. Они легче последних, значительно превосходят их по прочности. Например, разрывная прочность обычного капронового троса толщиной 90 мм в 2,5 раза превышает разрывную прочность манильского троса такой же толщины и более чем в 3 раза – сизальского и пенькового смоленого.

Синтетические тросы гибки и эластичны, влагостойки и в большинстве своем не теряют прочности при намокании и при изменении температуры воздуха, что позволяет использовать их при работе судна в различных климатических условиях. Тросы стойки к растворителях (бензину, спирту, ацетону, скипидару), не подвержены гниению и плесени.

Синтетические тросы имеют недостатки и особенности, которые необходимо учитывать при их эксплуатации. Полиамидные тросы повреждаются при воздействии солнечной радиации, кислот, олифы, мазута и др. Полиэфирные тросы разрушаются от соприкосновения с концентрированными кислотами и щелочами. Разрывная прочность полипропиленовых тросов снижается при температурах свыше +200, а при отрицательных температурах понижается и гибкость. Все синтетические тросы при трении о поверхности деталей оборудования, а также в результате трения прядей и волокон между собой внутри троса способны накапливать заряд статического электричества, который при разряде вызывает искрообразование, что опасно в пожарном отношении. Наружные волокна недостаточно стойки к истиранию и могут оплавляться, особенно при трении о шероховатые поверхности. Синтетические тросы обладают большой эластичностью, что создаёт опасность для людей в случаи его обрыва.

Все синтетические тросы, как и растительные, теряют прочность под воздействием солнечных лучей, быстро «стареют», поэтому их длительное хранение надо осуществлять в помещениях или под чехлами, а просушивать в тени.

Загрязненные синтетические тросы необходимо промывать соленой морской водой. Также их необходимо периодически подвергать антистатической обработке - вымачиванию в течение суток в морской или просто соленой воде. Этим же целям будет способствовать и окатывание троса морской забортной водой.

Эксплуатационные качества тросов. Тросами (канатами) называются изделия из нитей растительных и искусственных волокон или из стальных проволок. По материалу, использованному для изготовления, тросы подразделяются на растительные, синтетические, стальные и комбинированные, а по способу изготовления - на витые (крученые), невитые и плетеные.

При выборе троса для работы в конкретных условиях руководствуются его эксплуатационными качествами, которые определяются физико-механическими характеристиками троса. Важнейшими из них являются прочность, гибкость и эластичность.

Прочность троса - способность его выдерживать нагрузки на растяжение. Она зависит от материала, конструкции, способа изготовления и толщины троса. Последняя измеряется в миллиметрах: растительных и синтетических тросов - по длине их окружности, стальных - по диаметру. Прочность является основным критерием оценки любого троса, предназначенного для работы в сильно напряженном состоянии.

Различают разрывную и рабочую прочность троса.

Разрывная прочность троса определяется той наименьшей нагрузкой, при которой он начинает разрушаться. Эта нагрузка R называется разрывным усилием. Его численное значение в ньютонах указано в государственных стандартах и может быть вычислено приближенно по формулам.

Для растительных и синтетических тросов:

для стальных тросов:

где f - эмпирический коэффициент; С - длина окружности сечения троса, мм; d, - диаметр троса, мм.

Рабочая прочность троса определяется той наибольшей нагрузкой, при которой он может работать в конкретных условиях длительное время без нарушения целости отдельных элементов и всего троса. Эта нагрузка называется допустимым усилием. Его значение в ньютонах устанавливается с определенным запасом прочности:

где R - разрывное усилие, Н; k - коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от назначения и условий эксплуатации троса.

Для большинства судовых тросов коэффициент запаса прочности берется равным 6, а в устройствах для подъема людей - не менее 12.

Гибкость троса - способность его изгибаться без нарушения структуры и потери прочности. Чем больше гибкость троса, тем удобнее и безопаснее работать с ним.

Эластичность (упругость) троса - способность его удлиняться при растяжении и принимать первоначальные размеры без остаточных деформаций после снятия нагрузки. Эластичные тросы являются оптимальными в условиях приложения динамических нагрузок.

Для надлежащего ухода за тросами, их правильного хранения и использования на судне важно также знать и учитывать стойкость тросов к воздействиям внешних факторов: воды, температуры, солнечной радиации, химических веществ, микроорганизмов и др. Нормативами и государственными стандартами определены требования к качеству исходных материалов и основные характеристики тросов.

Изготавливают растительные тросы из специально обработанных прочных длинных волокон некоторых растений. По способу свивки они могут быть тросовой и кабельной работы.

Рис. 1. Растительные тросы.

Изготовление растительного троса (рис. 1) начинают со свивки нитей 1 в каболки 2. Из нескольких каболок свизают прядь 3, а несколько прядей, свитых вместе, образуют трос тросовой работы (рис. 1, а ). В зависимости от числа прядей тросы бывают трех-, четырех- и многопрядные. Трос с меньшим числом прядей прочнее троса такой же толщины, свитого из большего числа прядей, но уступает ему в гибкости. Трос кабельной работы (рис. 1, б ) получается путем свивки нескольких тросов тросовой работы, которые в структуре такого троса называются стрендями 4. Трос кабельной работы менее прочен, чем трос тросовой работы такой же толщины, но более гибок и эластичен. Чтобы трос не раскручивался и сохранял свою форму, свивку каждого последующего элемента троса делают в сторону, противоположную свивке предыдущего элемента. Обычно волокна свивают в каболки слева направо. Тогда каболки в пряди свивают справа налево, а пряди в трос - снова слева направо. Такой трос называется тросом прямого спуска, или правой свивки (рис. 1, в ), а трос с противоположным направлением свивки элементов - тросом обратного спуска, или левой свивки (рис. 1, г).

На судах морского флота наибольшее применение получили пеньковые, манильские и сизальские растительные тросы. Реже используют тросы кокосовые, хлопчатобумажные и льняные.

Пеньковые тросы изготавливают из волокон конопли - пеньки. Существенным недостатком этих тросов является их большая гигроскопичность и подверженность гниению. Для предотвращения гниения пряди троса свивают из просмоленных каболок. Такой трос называется смоленым, а трос, изготовленный из непросмоленных каболок, - бельным. Прочность смоленого троса примерно на 25% ниже прочности бельного троса такой же толщины, а масса на 11 - 18% больше. Пеньковые тросы тросовой работы изготавливают бельными и смолеными, а тросы кабельной работы - только смолеными. Последние как более влагостойкие используют преимущественно в качесте швартовных тросов. Бельные тросы имеют серо-зеленоватый цвет, смоленые - от светло- до темно-коричневого. Пеньковые тросы удлиняются без потери прочности на 8-10%.

Манильские тросы изготавливают из волокон тропического банана абаки - манильской пеньки. Из всех растительных тросов они имеют наилучшие эксплуатационные характеристики: большую прочность, гибкость и эластичность - удлиняются без потери прочности на 20 - 25%. Тросы медленно намокают и не тонут в воде, под влиянием влаги не теряют эластичности и гибкости, быстро сохнут и поэтому мало подвержены гниению. Цвет этих тросов от светло-желтого до золотисто-коричневого.

Сизальские тросы изготавливают из волокон листьев тропического растения агавы - сизальской пеньки. Они эластичны, как манильские тросы, но уступают им в прочности, гибкости и влагостойкости, в намокшем состоянии становятся хрупкими. Цвет этих тросов светло-желтый.

Кокосовые тросы изготавливают из волокон, покрывающих кокосовые орехи. Тросы не тонут в воде, вдвое легче смоленых пеньковых тросов, но обладают меньшей прочностью. Тросы весьма эластичны - при нагрузке на растяжение, близкой к разрывному усилию, они удлиняются на 30 - 35%.

Хлопчатобумажные тросы используются в основном для хозяйственных нужд. Они недостаточно прочны, недолговечны, весьма гигроскопичны и сильно вытягиваются.

В зависимости от способа изготовления и толщины растительные тросы имеют специальные названия:

лини - тросы тросовой работы толщиной до 25 мм и тросы кабельной работы толщиной до 35 мм;
перлини - тросы кабельной работы толщиной 101 - 150 мм;
кабельтовы - тросы кабельной работы толщиной 151 - 350 мм;
канаты - тросы кабельной работы толщиной более 350 мм.

Лини большой прочности свивают из нескольких каболок высококачественной пеньки. Линь, свитый из низкосортной пеньки, называется шкимушгаром. Он идет на изготовление матов, кранцев и других изделий. Лини, полученные путем сплетения льняных нитей, называются шнурами. Плетеные шнуры гибки и эластичны, не имеют больших наружных изменений и деформаций в результате скручивания.

При расчете разрывного усилия для растительных тросов принимают следующие значения эмпирического коэффициента:

для манильского - 0,65;
для пенькового бельного - 0,6;
для пенькового смоленого - 0,5;
для сизальского - 0,4.

Синтетические тросы. В зависимости от марки полимера эти тросы подразделяют на полиамидные, полиэфирные и полипропиленовые. К полиамидным относятся тросы, изготовленные из волокон капрона, найлона (нейлона), перлона, силона и других полимеров. Полиэфирные тросы изготавливают из волокон лавсана, ланона, дакрона, диолена, терилена и других полимеров. Материалами для изготовления полипропиленовых тросов служат пленки или мононити полипропилена, типтолена, бустрона, ульстрона и др.

Синтетические тросы имеют большие преимущества перед растительными. Они значительно прочнее и легче последних, более гибки и эластичны, влагостойки, в большинстве своем не теряют прочности при намокании и не подвержены гниению. Такие тросы стойки к растворителям (бензину, спирту, ацетону, скипидару). Полиамидные и полиэфирные тросы сохраняют все свои свойства при изменении температуры воздуха от - 40 до +60°С, что позволяет использовать их при работе судна в различных климатических условиях.

При эксплуатации синтетических тросов необходимо учитывать их особенности. Полиамидные тросы повреждаются под воздействием солнечной радиации, кислот, олифы, мазута, а полиэфирные - от соприкосновения с концентрированными кислотами и щелочами. Разрывная прочность полипропиленовых тросов снижается при температуре свыше +20°С, а при отрицательных температурах понижается их гибкость. При трении о поверхности деталей оборудования и в результате трения прядей между собой тросы способны накапливать статическое электричество, которое может вызвать искрообразование и повреждение тросов. Наружные волокна недостаточно стойки к истиранию и могут оплавляться особенно при трении о шероховатые поверхности.

Синтетические тросы очень эластичны. Так, при нагрузке, равной половине разрывного усилия, относительное удлинение плетеных восьмипрядных тросов следующее: полипропиленовых - 21 - 23%, полиэфирных - 23 - 25%, полиамидных - 35 - 37%. Такая большая эластичность делает сильно натянутый трос опасным для работающих, так как при разрыве концы его могут нанести им травму. Менее опасны плетеные восьмипрядные тросы, нежели крученые трехпрядные. Кроме того, они более стойки к истиранию, обладают лучшей гибкостью, сохраняют структуру и форму даже при обрыве двух прядей, выдерживая при этом нагрузку, составляющую 75% разрывного усилия. Отсутствие крутящего момента у плетеного троса, находящегося в напряженном состоянии, делает его более удобным в эксплуатации.

Разрывная прочность синтетических тросов зависит от марки полимера (см. таблицу).

Таблица. Значения разрывного усилия (кН) для плетеных восьмипрядных тросов в зависимости от материала их изготовления.

Вид троса	Длина окружности сечения троса, мм
Вид троса	80	90	100	105	115	125	140	150	165	175	190	200
Полиамидный	118	139	176	197	219	264	315	370	430	476	563	635
Полиэфирный	94	108	138	155	190	210	251	296	345	394	439	511
Полипропиленовый	74	89	112	123	143	165	191	222	256	291	334	379

Плетеные и крученые капроновые тросы отечественного производства бывают обычными и повышенной плотности. Разрывная прочность последних выше разрывной прочности обычных. Значения разрывного усилия для обычных плетеных восьмипрядных тросов следующие:

Значения разрывного усилия для плетеных восьмипрядных тросов повышенной плотности следующие:

Их изготавливают обычно из оцинкованной проволоки. По качеству оцинковки проволоку подразделяют на три группы с индексами ЛС (для легких условий работы), СС (для средних условий работы) и ЖС (для жестких условий работы).

Рис. 2. Стальные тросы.

По конструкции тросы бывают одинарной, двойной и тройной свивки. Трос одинарной свивки, называемый также спиральным (рис. 2,а), состоит из одной пряди, у которой проволоки свиты по спирали в один или несколько рядов вокруг центральной проволоки. Несколько прядей, свитых вокруг одного сердечника, образуют трос двойной свивки (рис. 2.6). Это трос тросовой работы. Трос тройной свивки (рис. 2,е ) получают путем свивки нескольких тросов двойной свивки. Он представляет собой трос кабельной работы.

В зависимости от способа свивки проволок в многорядной пряди различают тросы с линейным и точечным касанием проволок. В тросе с линейным касанием проволоки каждого последующего ряда свиваются вокруг центрального сердечника в ту же сторону, что и проволоки предыдущего ряда. В этом случае ряды проволок соприкасаются по всей длине проволоки. Такой тип троса обозначается буквами ЛК. Значения разрывного усилия для тросов типа ЛК конструкции 6X30 (0+15+15) + 10С следующие:

Диаметр троса, мм	19	21	23	26,5	28,5	30,5	32,5	34,5
Разрывное усилие. кН	143	177,5	215,5	284	332	373	416	473
Диаметр троса, мм	38	42	46	48	50	53,5	57	61	65
Разрывное усилие, кН	572,5	711	831	909,5	994,5	1130	1330	1490	1660

При свивании проволок каждого последующего ряда в сторону, противоположную свивке проволок предыдущего ряда, получается трос с точечным касанием проволок, обозначаемый буквами ТК.

Значения разрывного усилия для тросов типа ТК конструкции 6X37(1+6+12+18)+10С следующие:

По направлению свивки проволок в пряди и прядей в трос различают тросы односторонней, крестовой и комбинированной свивки.

Трос односторонней свивки (правой или левой) получают свивкой прядей в том же направлении, в каком свиты проволоки в пряди. При свивке прядей в трос в направлении, противоположном свивке проволок в пряди, получается трос крестовой свивки. Если же первая половина прядей имеет свивку в одну сторону, а вторая половина - в противоположную, такой трос называется тросом комбинированной свивки.

В качестве сердечников для тросов применяются стальная проволока, промасленные пеньковые и другие растительные тросы тросовой работы, синтетические и асбестовые материалы. Сердечник обеспечивает плотность троса и сохранение его формы на изгибах при большом натяжении, делает трос более мягким и гибким. Промасленные сердечники, кроме того, предохраняют внутренние проволоки от ржавления, а асбестовые - от преждевременного изнашивания тросов, используемых в условиях высоких -температур. Кроме центрального сердечника из различных материалов, многие типы тросов имеют сердечники из органических материалов внутри каждой пряди.

По степени гибкости тросы подразделяют на жесткие и гибкие. Жесткими называют тросы одинарной свивки, изготовленные из проволок с высоким пределом прочности, свитых в несколько рядов вокруг проволочного сердечника, а также тросы тросовой работы с одним сердечником из органического материала. Гибкими называют тросы тросовой работы, каждая прядь которых свита из тонких проволок и имеет сердечник из органического материала, а также свитые из таких тросов тросы кабельной работы.

Комбинированные тросы. Их применяют как буксирные и в качестве швартовов. Для их изготовления используют различные полимеры (в сочетании), а также синтетические и стальные тросы с волокнами растительного происхождения. Факторами, определяющими выбор материалов для изготовления комбинированных тросов, являются эксплуатационные характеристики, которым они должны соответствовать.

Для условного обозначения конструкции, структуры и характеристики стальных тросов применяют буквенную и цифровую системы. Число прядей в тросе указывается цифрой, а конструкция пряди - суммой цифр, из которых первая характеризует сердечник, вторая указывает число проволок в первом ряду, третья - число проволок во втором ряду и т. д. Например, запись для двухрядной пряди (1+6+12) означает, что прядь имеет сердечник из одной (центральной) проволоки, в первом ряду пряди 6 проволок, во втором - 12. У прядей с органическим сердечником вместо цифры 1 ставят цифру 0. Запись за скобкой +1 ОС означает, что многопрядный трос имеет общий органический сердечник. Так, для многопрядного троса запись 6X24 (0 + 9+15)+ 1ОС означает: трос шестипрядный, каждая прядь имеет 24 проволоки, свитые вокруг органического сердечника в 2 ряда по 9 и 15 проволок соответственно, а пряди свиты вокруг общего органического сердечника.

Стальной канат – конструкции канатов могут содержать одну или много прядей (таблица 5.1), (рис.5.1). Пряди состоят из проволок, которые делятся на одинаково нормальную структуру сечения (все проволоки с одинаковым сечением) и разного диаметра (комбинированная структура сечения). Величина разрывного усилия каната в основном зависит от его диаметра. При одинаковых диаметрах канат с большим числом проволок является более гибким.

Рис. 5.1 Стальной канат двойной свивки
1 - проволока; 2 - прядь; 3 - сердечник

Tаблица 5.1 Виды прядей

(1 - проволока, 2 - прядь, 3 - сердечник)

Название	Изображение





Закрытой конструкции с двумя слоями клиновидной проволоки, одним слоем Z-образной проволоки и сердечником типа ТК

По конструкции различаются канаты

Одинарной свивки (спиральные) - состоящие из одного, двух или трех слоев проволоки, свитых в концентрические спирали (рис. 5.2)

Рис. 5.2 Одинарная свивка (спиральные)

Двойной свивки - состоящие из шести и более прядей, свитых в один концентрический слой (рис. 5.3).

Рис.5.3 Двойноая свивка

Тройной свивки - состоящие из стренг, свитых по спирали в один концентрический слой (рис. 5.4).

Рис. 5.4 Тройная свивка

По типу касания проволок между слоями различают канаты:

С точечным касанием (тип ТК) - свивки проволок имеют разные шаги по слоям пряди, а проволоки между слоями перекрещиваются. Такое расположение элементов увеличивает их износ при сдвигах в процессе эксплуатации, создает значительные контактные напряжения, способствующие развитию усталостных трещин в проволоках, и уменьшает коэффициент заполнения сечения каната металлом.

С линейным касанием (тип ЛК) - такие пряди изготавливают за один технологический прием, при этом постоянство шага свивки проволок во всех слоях пряди сохраняется. Для получения линейного касания диаметры проволоки и пряди выбирают в зависимости от конструкции последней. Так, в верхнем слое прядей каната типа ЛК-0 применяются проволоки одинакового диаметра по слоям, пряди типа ЛК-Р имеют в наружном слое проволоки различного диаметра, а в пряди типа /7/С-З используют проволоки, заполняющие пространство между проволоками различных диаметров. Существует тип каната с линейным касанием проволоки между слоями и имеющий в пряди слои с проволоками как разных, так и одинаковых диаметров-ЛК-РО. В трехслойных прядях линейного касания имеют место различные сочетания указанных выше типов прядей. Следует отметить, что работоспособность канатов с линейным касанием проволок в прядях при правильном выборе конструкции каната значительно выше, чем работоспособность канатов с точечным касанием проволок.

С точечно-линейным касанием (тип ТЛК) - пряди точечно-линейного касания получают при замене центральной проволоки в прядях линейного касания семипроволочной прядью: в этом случае на двухслойную прядь типа ЛК укладывается слой проволок одинакового диаметра с точечным касанием. Конструкции этих прядей обеспечивают возможность их изготовления на прядевьющих машинах со сравнительно небольшим числом шпуль. Кроме того, пряди ТЛК при соответствующем выборе параметров свивки обладают повышенными некрутящимися свойствами;

По материалу сердечника различают канаты:

С органическим сердечником (ОС) . В большинстве конструкций канатов для обеспечения требуемой гибкости и упругости в качестве сердечника в центре каната, а иногда и в центре прядей, используют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, манилы, сизаля или хлопчатобумажной пряжи. Допускается также применение сердечников из асбестового шнура и искусственных материалов(полиэтилена, капрона, нейлона и др.).

С металлическим сердечником (МС) . Металлический сердечник целесообразно применять в тех случаях, когда требуется повысить структурную прочность каната при многослойной навивке его на барабан, уменьшить конструктивные удлинения каната при растяжении, а также при эксплуатации каната в условиях повышенной температуры. Одной из наиболее распространенных конструкций такого типа является канат двойной свивки из 6-7 проволочных прядей, расположенных вокруг центральной семипроволочной пряди. Металлический сердечник может быть изготовлен из обычной канатной или мягкой проволоки с временным сопротивлением разрыву не более 900 Н/мм2.

По сочетанию направлений свивки прядей и каната:

Канат односторонней свивки - с одинаковым направлением свивки проволок в прядях и прядей в канате (рис. 5.5).

Рис. 5.5 Канат односторонней свивки

Канат крестовой свивки - с противоположным направлением свивки прядей и каната (рис. 5.6).

Внешне канат крестовой свивки отличается тем, что проволоки на его поверхности располагаются параллельно оси каната. Проволоки каната односторонней свивки располагаются под углом к его оси.

Канаты односторонней свивки менее жесткие, но склонны к раскручиванию. В крановых механизмах, а также для изготовления стропов применяют ка

наты крестовой свивки, более жесткие, но не склонные к раскручиванию под нагрузкой. Нераскручивающиеся канаты, свитые из предварительно деформированных проволок описание которых пойдет ниже.

По способу свивки канаты делятся:

Раскручивающимися - проволоки не освобождены от внутренних напряжений, возникающих в процессе свивки проволок в пряди и прядей в канат. Стренги, пряди и проволоки в этом случае не сохраняют своего положения в канате после снятия перевязок с его концов;

Нераскручивающиеся (Н) - при свивке проволок в прядь и прядей в канат внутренние напряжения снимаются рихтовкой и предварительной деформацией таким образом, что после снятия перевязок с конца каната пряди и проволоки сохраняют заданное положение. Нераскручивающиеся канаты по сравнению с раскручивающимися имеют ряд преимуществ: несколько большую гибкость и более равномерное распределение растягивающих усилий на пряди и проволоке, повышенную сопротивляемость усталостным напряжениям, отсутствие стремления нарушить прямолинейность при раскладывании.

По степени крутимости канаты делятся:

Крутящиеся;

Малокрутящиеся (МК) . Эти канаты следует отличать от нераскручивающихся. В малокрутящихся канатах, благодаря подбору направлений свивки отдельных слоев проволок (в спиральных канатах) или прядей (в многослойных канатах двойной свивки), устраняется вращение каната вокруг своей оси при свободном подвешивании груза. Малокрутящийся канат может быть изготовлен как нераскручивающимся, так и раскручивающимся. Обязательным условием изготовления мало - крутящихся канатов является расположение прядей в двух или трех концентрических слоях с противоположным направлением свивки каждого концентрического ряда прядей. В этом случае моменты вращения всех прядей каната уравновешиваются, что предотвращает общее вращение каната вокруг своей оси.