Расчет канатных стропов

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ

При выполнении такелажных работ, связанных с монтажом различного технологического оборудования, применяются стальные канаты. Они используются для изготовления стропов и грузовых подвесок, в качестве оттяжек, а также для оснастки полиспастов, лебедок и монтажных кранов.

Расчет каната сводится к определению разрывного усилия R _к, по которому затем и подбирается канат:

R _к=S·К _з,

где S – максимальное расчетное усилие в канате, кН; К _з – коэффициент запаса прочности (прил. 1).

Пример 1. Подобрать и рассчитать стальной канат для электролебед-

ки с легким режимом работы тяговым усилием S= 100кН.

Решение:

1. Определяем разрывное усилие в канате, выбрав коэффициент запаса прочности К _з= 5 для грузового каната с легким режимом работы:

R _к=S·К _з= 100·5=500кН.

2. Выбираем для лебедки гибкий канат типа ЛК-РО конструкции 6×36+1 о.с. и по прил. 2 определяем его характеристики:

временное сопротивление разрыву, МПа …………………. 1764

разрывное усилие, кН ………………………………………….. 517

диаметр каната, мм …………………………………………… 31

масса 1000 м каната, кг ……………………………………….. 3655

Стропы служат для подвешивания поднимаемого груза к крюку грузоподъемного механизма. Витой строп, допущенный к эксплуатации, снабжается металлической биркой с указанием основных технических данных.

Канатные стропы рассчитывают в следующем порядке (рис. 1):

1. Определяют натяжение в одной ветви стропа

S = ,

где Р – расчетное усилие, приложенное к стропам, кН; n – общее количество ветвей стропа; α – угол между направлением действия расчетного усилия и ветвей стропа (рекомендуется назначать не более 45⁰).

2. Находят разрывное усилие в ветви стропа:

R _к=S·К _з ,

где К _з – коэффициент запаса прочности для стропа (определяется по прил. 1).

Рис. 1. Расчет стропов

3. По расчетному разрывному усилию из прил. 2 подбирают гибкий стальной канат и определяют его технические данные.

Пример 2. Рассчитать и подобрать стальной канат для стропа, применяемого при подъеме горизонтального теплообменного аппарата массой G= 15т (см. рис. 1), если известно, что α = 45⁰, а общее количество ветвей стропа n= 4.

Решение:

1. Определяем натяжение в одной ветви стропа:

S= 53кН.

2. Разрывное усилие в ветви стропа находим по формуле:

R _к=S·К _з= 53·6=318кН.

По разрывному усилию (прил. 2) подбираем канат ЛК-РО конструкции 6×36+1 о.с. ГОСТ 7668-80 со следующими характеристиками:

временное сопротивление разрыву, МПа………………… 1960

разрывное усилие, кН ………………………………………… 338

диаметр каната, мм ………………………..………………… 23,5

масса 1000 м каната, кг ……………………………………… 2130

Дата добавления: 2014-10-17; Просмотров: 3426; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

НПАОП 0.00-1.30-01. Правила безпечної роботи з інструментом та пристроями (1273)

Требования к канатам

6.5.1. Стальные канаты, применяемые для такелажных работ и в грузоподъемных машинах, должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов и иметь сертификат или копию сертификата завода-изготовителя в соответствии с требованиями ГОСТ 3241. При получении канатов, не имеющих указанного сертификата, они должны пройти испытание в соответствии с требованиями ДНАОП 0.00-1.03-93 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

6.5.2. Стальные канаты, применяемые в качестве грузовых, стреловых, вантовых, несущих и тяговых, должны выбираться в соответствии с требованиями ДНАОП 0.00–1.03-93 «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

При проектировании, замене, а также перед установкой на грузоподъемную машину разрывное усилие канатов должно проверяться по формуле:

,                                                     (1)

где       – разрывное усилие каната в целом, Н, принимаемое по сертификату;

 – наибольшее натяжение ветви каната, Н, указанное в паспорте крана;

 – минимально допустимый коэффициент использования каната (минимальный коэффициент запаса прочности каната), определяемый по данным таблиц 6.1 и 6.2.

Если в сертификате об испытании указано суммарное разрывное усилие, величину  можно определить умножением суммарного разрывного усилия на коэффициент 0,83.

Таблица 6.1.

Минимально допустимый коэффициент использования каната

Таблица 6.2

Минимальные коэффициенты использования канатов

для стреловых самоходных кранов

Запрещается применять группу классификации механизма ниже М5 по ГОСТ 25835 при выполнении работ в опасных условиях (транспортировка расплавленного металла, шлака, ядовитых и взрывчатых веществ).

При установке канатов на лебедках, предназначенных для подъёма людей, расчет коэффициента Zp необходимо проводить так же, как для группы классификации М8.

6.5.3. Подъемные и тяговые канаты должны иметь двойные свивки с сердечником из волокнистого материала.

Подъемные канаты должны иметь также крестовые свивки.

Допускается применение канатов односторонней свивки, – если исключена возможность раскручивания каната или закручивания ветвей полиспаста.

Для тяговых канатов передвижения грузовой тележки, поддержек и опор должны применяться преимущественно канаты односторонней свивки.

6.5.4. Несущие канаты и способы закрепления их на опорах и в муфтах должны удовлетворять следующим требованиям:

– канаты должны иметь закрытую конструкцию и выполняться из одного куска. В качестве несущих канатов на крюковых кранах, предназначенных для монтажных работ, допускается применять многопрядные канаты с металлическим сердечником;

– несущий канат должен закрепляться на опорах с помощью шарнирных устройств, позволяющих регулировать его натяжение;

– при применении нескольких несущих канатов должно обеспечиваться равномерное натяжение их;

– несущий канат должен закрепляться в муфте клиньями или заливкой металлическим сплавом. На кранах с переменным пролетом допускается закреплять несущий канат зажимами. Такое закрепление должно рассчитываться на усилие, не менее разрывного усилия каната в целом.

6.5.5. Диаметр барабанов и направляющих блоков для грузовых, тяговых и грейферных (поддерживающих и замыкающих) канатов должен определяться по формуле:

,                                                        (2)

где  Д – диаметр барабана, блока, измеряемый по средней линии каната, мм;

h – коэффициент выбора диаметра барабана, блока;

d – диаметр каната, мм.

Минимальные значения коэффициента использование каната  и коэффициента выбора диаметра барабана или блока  должны приниматься в соответствии с таблицей 6.3.

Таблица 6.3.

Минимальные коэффициенты использования каната

6. 5.6. Закрепление и размещение канатов на грузоподъемной машине должны быть такими, чтобы исключалась возможность спадания их с барабанов или блоков, а также перетирание их вследствие соприкосновения с элементами конструкций или с канатами других полиспастов.

6.5.7. Петлю на конце каната для закрепления его на грузоподъемной машине, а также петлю стропа, сопряженную с кольцами, крюками и другими деталями, необходимо выполнять с применением:

– коуша с заплёткой свободного конца каната или установкой зажимов;

– стальной кованой, штампованной или литой втулки с закреплением клином или заливкой легкоплавким сплавом. Корпуса, втулки и клинья не должны иметь острых кромок, на которых может перетираться канат;

– других способов в соответствии с требованиями нормативных документов.

Не допускается применение сварных втулок, – кроме закрепления конца каната во втулке электротали.

6.5.8. Не допускается пересечение и соприкосновение канатов с электрическими кабелями и электрическими проводами.

Требования к стропам

6.5.9. Изготовлять стропы должны работники, прошедшие специальное обучение и проверку знаний, а также работники, имеющие профессию заплётчика.

Перед началом рубки для предотвращения раскручивания концы каната в двух местах следует перевязать мягкой отожженной стальной проволокой. Расстояние между перевязками должно быть от четырёх до пяти диаметров каната, а длина обмотки – не менее пяти диаметров каната. Концы этой проволоки необходимо тщательно скрутить и загнуть между прядями каната.

6.5.10. Количество прокалываний каната каждой прядью при заплетке должно соответствовать указанному в таблице 6.4.

Таблица 6.4.

Количество прокалываний каната прядями при заплетке

Последнее прокалывание каната прядью необходимо проводить половинным количеством её проволок (половинным сечением пряди). Допускается последнее прокалывание проводить половинным количеством прядей каната.

Количество зажимов необходимо определять при проектировании, однако зажимов должно быть не менее трех. Шаг расположения зажимов и длина свободного конца каната от последнего зажима должны составлять не менее шести диаметров каната. Скобы зажима необходимо устанавливать на свободный конец каната.

Не разрешается устанавливать зажимы горячим (кузнечным) способом.

В конструкциях сжимов должны предусматриваться контргайки или замки для фиксации гаек. Обе гайки сжима должны затягиваться равномерно, без перекоса. Во время эксплуатации необходимо периодически проверять плотность затягивания сжимов и техническое состояние каната под ними.

6.5.11. Подъёмные, тяговые канаты, канаты для поддержек и для подвески электрических кабелей должны быть целыми.

Допускается сращивание подъёмных и тяговых канатов, а также канатов для поддержки электрических кабелей – при условии, что количество счалок будет минимальным.

Количество счалок определяется в зависимости от длины каната, выпускаемого заводом-изготовителем канатов.

Во время эксплуатации количество счалок допускается увеличивать.

Длина счалок должна составлять не менее 1000 диаметров каната.

Счаливать канаты должны работники, прошедшие специальное обучение.

6.5.12. Стропы из стальных канатов должны рассчитываться с учетом количества ветвей каната и угла наклона их к вертикали.

Для груза массой Q, т, подвешенного к крюку с помощью k ветвей стропового каната или цепи, наклоненных под углом α, град, к вертикали (рисунок 3), усилие S, кН, возникающее в каждой ветви каната, определяется по формуле:

,                                               (3)

где k – количество ветвей каната;

       n – коэффициент, зависящий от угла a .

Рисунок 3. Схема подвешивания груза стропами из стальных канатов

При расчете стропов, предназначенных для подъёма определенного груза, за расчетный можно принять фактический угол наклона их к вертикали, а для стропов общего назначения с несколькими ветвями – угол между ними, составляющий 90°.

Для упрощения расчета усилия S коэффициент n можно выбрать по данным таблицы 6.5.

Таблица 6.5.

Зависимость коэффициента n от угла a

Стропы должны рассчитываться с коэффициентом запаса прочности канатов не менее 6.

6.5.13. Стропы и способы закрепления их должны удовлетворять следующим требованиям:

– многоветвевые стропы должны обеспечивать равномерное натяжение ветвей;

– стропы при подвешивании груза на двурогие крюки должны накладываться так, чтобы нагрузка распределялась на оба рога крюка равномерно;

Скачать бесплатно

Как найти прочность канатов (примеры и решение), а также проволочных канатов

Пример № 1
Учитывая диаметр 40 миллиметров из Полипропиленовые канаты , оцените его разрушающее усилие и безопасную рабочую нагрузку.

Мы используем 3D2, потому что приведенная выше веревка — полипропиленовая веревка.

БС = 3D2 / 300

БС = 3х40х40/300

БС = 4800/300

БС = 16

Таким образом, Разрывное усилие этого полипропиленового каната составляет около 16 тонн

Теперь, для SWL или безопасной рабочей нагрузки, вот как решить:

SWL = БС / 6

SWL = 16 тонн / 6

SWL = 2,7

Таким образом, безопасная рабочая нагрузка этого полипропиленового каната оценивается в 2,7 тонны.

——————————————————-

Пример № 2
Найти

размер наименьший Manila Rope подходит для груза 2 тонны.

Мы используем 2D2, потому что приведенная выше веревка — это веревка манильского типа, , и вот формула и как решить:

2Д2 / 300 х 1/6 = 2 тонны груза

D2 = 300 x 6 x 2 тонны груза / 2

D2 = 3600 / 2

D2 = 1800

D = 42,43 мм (квадратный корень из 1800)

Таким образом, для нагрузка 2 тонны, 42,43 мм, является наименьшим подходящим для каната типа Manila.

——————————————————-

КАНАТЫ

Разрывное усилие гибкого стального каната приблизительно определяется по следующей формуле:

Первая формула: 6 x 12 = 15D2 (тонн) / 500

или

Вторая формула: 6 х 24 = 20D2 (тонн) / 500

или

Третья формула: 6 x37 = 21D2 (тонн) / 500

Где:

D = диаметр каната в миллиметрах, безопасная рабочая нагрузка может быть принята равной одной шестой (1/6) разрывного напряжения.

/ = разделены знаком

500 = разделить на 500 как константу в формуле для канатов, сделанных из проволоки.

Пример:

Найдите разрывное напряжение (BS) и безопасную рабочую нагрузку (SWL) для стальных канатов 6×24, 24 мм.

Вот как решить:

Согласно приведенной выше задаче, этот трос имеет диаметр 24 мм; поэтому мы будем использовать второй

Формула канатов.

БС = 20D2/500

БШ = 20 х 24 х 24 / 500

БС = 11 520 / 500

БС =  23,04 тонны

Следовательно, разрывное усилие троса 6×24, 24 мм составляет 23,04 тонны.

Нажмите на ссылку, чтобы прочитать следующую страницу (стр. 3) о ЦЕПЯХ, КРЮКАХ, СКОБАХ и РАМАХ.
http://expertscolumn.com/content/seamanship-formulas-how-find-breaking-stress-chains-and-also-strength-hooks-and-shackles-and

Или нажмите на ссылку, чтобы вернуться на главную 1-ю страницу (страница 1)
http://expertscolumn.com/content/seamanship-how-find-strength-ropes-main-page

Теперь давайте найдем безопасную рабочую нагрузку этого 23,04 тонны троса и вот процесс решения:

SWL = БС / 6

SWL = 23,04 / 6

SWL = 3,84 тонны

Следовательно, безопасная рабочая нагрузка для 23,04 тонны стального каната составляет 3,84 тонны.

Где:

BS = Разрушающее напряжение

SWL = Безопасная рабочая нагрузка

6 = разделить на 6 как постоянную формулы безопасной рабочей нагрузки стального каната

Прочность веревки на разрыв в зависимости от рабочей нагрузки

Новички в лазании по веревке могут предположить, что растягивающая и безопасная рабочая нагрузка одинаковы. Такое предположение окажется опасным для тех, кто использует веревки, потому что между этими двумя понятиями есть значительная разница. Прочность на растяжение — это необходимая сила для разрыва веревки, и производители определяют ее с помощью научных испытаний.

Однако предел рабочей нагрузки относится к максимальной нагрузке, прикладываемой к веревке. Именно трение прочности на растяжение обеспечивает большой запас прочности при использовании веревки. Производители канатов обычно указывают предельную рабочую нагрузку для своей продукции, чтобы информировать пользователей.

Хотя существуют общие соглашения относительно стандарта безопасной рабочей нагрузки для веревки, между различными профессиональными группами и ассоциациями существуют некоторые расхождения в отношении допустимого коэффициента безопасности для безопасной рабочей нагрузки.

Альпинисты, спелеологи и другие группы, занимающиеся активным отдыхом, обычно принимают соотношение 10:1 между пределом прочности при растяжении и безопасной рабочей нагрузкой в ​​качестве приемлемого стандарта соотношения. Таким образом, если прочность веревки на растяжение составляет 5000 фунтов, вы можете нагружать ее максимальной рабочей нагрузкой около 500 фунтов.

Однако Национальная ассоциация противопожарной защиты обычно рекомендует коэффициент безопасности 15:1, что означает, что если у вас есть предел прочности на растяжение 5000 фунтов, то максимальная рабочая нагрузка этой веревки составляет 333 фунта.

Прочность на растяжение как определяющая величина измеряет усилие, необходимое для разрыва веревки. Однако предел рабочей нагрузки учитывает широкий спектр факторов и переменных. Прочность на растяжение, конечно, больше предела рабочей нагрузки.

Различие между пределом прочности при растяжении и пределом рабочей нагрузки

Итак, если ваша работа требует более частого использования веревок, вам необходимо знать следующие различия между пределом прочности при растяжении и пределом рабочей нагрузки:

Прочность на растяжение

Прочность на растяжение относится к точке разрыва новой веревки. Веревки испытывают на их приблизительную прочность с использованием D-6268 испытательной системы ASTM. Чтобы получить минимальную прочность новой веревки на растяжение, испытателям нужно всего лишь уменьшить приблизительное среднее значение примерно на 20%.

Прочность на разрыв ограничивают некоторые факторы, такие как возраст веревки, способ ее использования, тип используемых на ней узлов и многие другие факторы.

Веревки различаются по своим характеристикам. Они бывают различной прочности на разрыв. Например, манильская веревка — это стандартная прочность на разрыв, используемая для измерения прочности других веревок. Эксперты определили предел прочности на растяжение по сравнению с манильской леской.

Чтобы получить коэффициент прочности манильской лески, лучше всего умножить квадрат длины окружности лески на 900 фунтов. Таким образом, они используют формулу 900 фунтов. х длина окружности² равна прочности на разрыв. Таким образом, они используют формулу 900 фунтов. х длина окружности² равна прочности на разрыв.

Когда вы покупаете леску, вы обычно покупаете ее в зависимости от диаметра. Тем не менее, если бы вы участвовали в экзаменах на получение лицензии Береговой охраны США, вы бы обнаружили, что все линии измеряются по окружности.

Таким образом, вам нужно будет использовать формулу Окружность = p PI (3.14) x диаметр. Чтобы определить прочность синтетических лесок на разрыв, нужно учитывать еще один фактор. Этот фактор является коэффициентом сравнения, разработанным для сравнения прочности на разрыв манилы и синтетики. Таким образом, ваш расчет будет выглядеть так: коэффициент сравнения на 900 фунтов по окружности² + прочность на разрыв.

Прочность на растяжение относится к средней прочности новой веревки, которую эксперты проверяют в лабораторных условиях. Специалисты обматывают веревку вокруг двух шпилей большого диаметра. Затем медленно натяните веревку, пока она не достигнет точки разрыва.

Предельная рабочая нагрузка

Прочность на растяжение не является синонимом предельной рабочей нагрузки, и было бы неплохо понимать разницу между ними. Предельная рабочая нагрузка учитывает различные факторы, такие как трение, истирание, колебания температуры, воздействие вредных веществ, узлы на веревке и многие другие факторы, которые могут повлиять на прочность веревки на растяжение.

Строго говоря, предел рабочей нагрузки относится к максимальной нагрузке, которую вы можете равномерно приложить к веревке без ее разрыва. Предел рабочей нагрузки всегда меньше прочности на растяжение. Как часть предела прочности на растяжение, он обеспечивает разумный запас прочности.

Проволочные канаты обычно имеют предел рабочей нагрузки 20% от предела прочности на растяжение. Вам не нужно заниматься дотошным подсчетом этих 20%. Вы часто увидите предел рабочей нагрузки продукта на его упаковке, и производители указывают предел рабочей нагрузки для своих продуктов.

Изготовители определяют предел рабочей нагрузки путем деления предела прочности на растяжение на коэффициент, точно отражающий максимальную нагрузку, с которой веревка может комфортно и безопасно работать. Конечно, коэффициент зависит от типа волокна, стиля плетения и конструкции.

Тем не менее, на прочность каната на растяжение могут влиять и другие факторы, которые могут не контролироваться производителями.

Важные факторы, которые следует учитывать

Как правило, пределы рабочей нагрузки большинства канатов находятся в диапазоне от 15% до 25% их предела прочности на растяжение. Когда вы связываете веревку пополам, вы уменьшаете прочность на растяжение почти вдвое. Более того, когда вы натягиваете веревку с узлом, вам не нужно ожидать, что веревка будет иметь функциональную прочность на растяжение, как это определено производителями.

Различные узлы могут по-разному влиять на прочность на растяжение. Тем не менее, будет полезно иметь в виду, что потеря прочности на растяжение на 50%, как правило, управляема. Более того, наложение восьми узлов на веревку снизит ее прочность на растяжение почти на 35% вместо 50%.

Узлы и соединения, а также другие соображения

Если вы занимаетесь скалолазанием на открытом воздухе или другими работами с использованием веревки, вам будет очень полезно помнить о разнице между пределом прочности при растяжении и предельной рабочей нагрузкой. Кроме того, будет полезно иметь в виду, что каждый узел, который вы делаете на веревке, снижает общую прочность веревки на растяжение. Тем не менее, некоторые узлы существенно не влияют на прочность на растяжение, в то время как другие будут иметь радикальное влияние на ее прочность на разрыв.

Как упоминалось выше, узел может снизить прочность на разрыв на 50%. Таким образом, при расчете предела рабочей нагрузки убедитесь, что вы учитываете узлы, которые есть на вашей веревке, особенно если вы будете использовать веревку для подъема критических грузов. Чаще всего веревку не завязать, ибо этого требует случай, а узлы, конечно, полезны.

С другой стороны, сращивания также влияют на прочность вашей веревки на растяжение. Будет полезно помнить, что простое искривление шнура повлияет на его внешние пряди, заставляя внешние пряди нести больший вес, чем вес внутренних прядей. Эта ситуация может вам не подойти, если вы будете использовать веревку для рискованных работ.

Также следует учитывать, что некоторые узлы могут вызывать сжатие волокон и чрезмерное растяжение других. Эти воздействия на волокна каната могут вызвать проблемы и могут существенно повлиять на целостность каната и прочность на растяжение.

Тем не менее, вы редко заметите эти эффекты на веревке, поскольку некоторые узлы не повреждают ее. Более того, некоторые нагрузки недостаточно значительны, чтобы шнур порвался. Кроме того, некоторые веревки, например, изготовленные из Dyneema, полипропилена и других волокон, обладают большей эластичностью, чем традиционные веревки.

Эластичность и динамика

Другим фактором, который следует учитывать при рассмотрении предела прочности на растяжение и предельной рабочей нагрузки, является динамика или эластичность лески, подвергаемой динамическим нагрузкам. Веревки имеют конструкцию, которая позволяет им восстанавливаться после упругих истерик после воздействия динамических нагрузок. Однако некоторые шнуры могут не восстановиться после растяжения, некоторым может потребоваться несколько минут или часов, чтобы восстановить свою форму, в то время как некоторые быстро возвращаются в исходное состояние.

Веревки бывают разных конструкций и форм переплетения, пучки волокон составляют одну прядь, а несколько прядей сплетаются вместе, образуя веревку. Канаты могут быть трехпрядными или четырехпрядными скрученными канатами. Скрученные шнуры при натяжении обычно передают вращательную силу на каждом конце. Тем не менее, для подъема тяжестей часто предпочтительнее невращающиеся веревки. Кроме того, есть веревки с одинарной оплеткой, некоторые с полой оплеткой и сплошной оплеткой.

Существуют также веревки с двойной оплеткой, которые можно использовать для швертботов и яхт. Кроме того, вы найдете kernmantle для скалолазания, который поставляется с туго плетеными ножнами или мантией.

При выборе каната следует также учитывать, имеет ли канат высокий или низкий модуль. Высокий модуль означает, что он имеет небольшую эластичность, а низкий модуль может указывать на более высокую эластичность.

Кроме того, при выборе троса или веревки необходимо понимать, как работает веревка. Некоторые приложения требуют меньшего растяжения для ограничения движения, в то время как другие требуют более высокой степени эластичности. Эластичность, конечно же, относится к степени растяжения веревки при различной нагрузке.