Конструкция каната. Конструкция стальных канатов

Растительные тросы, употребляемые на морских судах, по материалу, из которого они изготовляются, а также по конструкции и классификации. утвержденными Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ), указаны на предыдущих страницах сайта.
За последнее время на морских судах практикуют употребление капроновых и нейлоновых тросов, изготовляемых из синтетического волокна. Капроновые тросы отличаются высокой прочностью на разрыв, малым водопоглощением, большим удлинением при работе на растяжение, хорошей эластичностью и химической устойчивостью. Капроновый трос выдерживает температуру до +220° С.
Нейлон имеет ценные свойства повышенной технической прочности (например, прочность на разрыв сухого нейлона доходит до 6300 кг/см2). Нейлон эластичен, обладает стойкостью к действию влаги и истиранию, идет на прочные рыболовные снасти.
Недостатком капроновых тросов является плавление нитей (волокон) от трения о поверхность барабана лебедки, брашпиля или кнехтов.

Общие сведения

Чаще всего на судах применяется трос трехпрядный. Четырехпрядный трос слабее трехпрядного троса одинаковой с ним толщины на 20-25%.
Тросы кабельной работы применяются как буксиры и швартовы, хотя прочность их на 25% ниже прочности тросов тросовой работы. К положительным их качествам относится лучшее просыхание намокшего троса.
Тросы толщиной от 100 до 150 мм называются перлинями, от 150 до 350 мм кабельтовами и свыше 350 мм канатами.
Пеньковый трос изготовляется белым (несмоленым) и смоленым.
Смоленый трос имеет вес примерно на 12% больше, чем белый, прочность его на 25% ниже прочности белого троса. Срок службы смоленого троса продолжительнее белого благодаря лучшей защите от атмосферного влияния.
Темно-матовый цвет троса означает, что трос лежалый, малопригодный. Такой трос обладает неприятным запахом.
Манильский трос по сравнению с пеньковым обладает большей гибкостью и легкостью.
Манильский трос мало намокает, плавает на поверхности воды, что является ценным при применении его в качестве буксиров, швартовов и спасательных концов.
Кокосовый трос эластичен, имеет крепость примерно в четыре раза меньше, а вес в два раза меньше, чем пеньковый смоленый трос одинаковой толщины.
Сизальский трос плавает на поверхности воды, но по прочности уступает манильскому.
Ликтрос - мягкий трос пологого спуска, которым обшиваются кромки парусов.
Для буксировок часто применяют трос комбинированной выделки , как например, «Геркулес», в котором отдельные его пряди состоят из стальных оцинкованных проволок, покрытых пряжей сизалевой пеньки. Свивка прядей производится вокруг мягкого сердечника. Трос «Геркулес» изготовляется четырехпрядным и шестипрядным.
Все растительные тросы должны быть равномерно скручены по всей длине и не иметь пороков в прядях (заломов, узлов н т. п.).
Новый трос вытягивается, не теряя своей крепости, примерно до 8-9 %
своей первоначальной величины.
Сплесень ослабляет трос примерно на 10-15%. Чем круче спущен трос, тем он слабее. Мокрый трос слабее сухого.

Лини морские пеньковые

Трос растительный окружностью меньше 25 мм называется линем . Линь в две нити (белый и смоленый) называется шкимушгар. Линь в три нити (белый и смоленый) называется юзень . К линям специального назначения относятся: лаглинь, лотлинь, диплотлинь, сигнальные фалы и т. п. Лотлинь белый в 18 нитей, трехпрядный. Диплотлинь спускается кабельной работы и имеет 27 нитей при трех стрендях. Все остальные лини тросовой работы.
Лаглини для механических лагов и сигнальные фалы делаются плетеными и изготовляются из пеньки лучшего качества.

Измерение растительных тросов

Толщина растительных тросов измеряется по окружности. Обычно производят 10 замеров в разных местах троса. Среднее арифметическое этих замеров определит размер окружности троса.

Уход за растительными тросами

Тросы необходимо хранить в сухих, доступных для проветривания помещениях. Растительные тросы боятся огня, жары, дыма, а также разного рода масел и кислот. Намокший трос необходимо просушить, так как недостаточно просушенный трос, уложенный в бухту, будет преть и преждевременно утратит свою крепость. Тросы, во время употребления запачканные илом, до просушки необходимо тщательно обмыть.
Растительные тросы, .намокшие в соленой воде, рекомендуется до просушки промыть пресной водой, для лучшего просыхания хранить их следует на деревянных банкетах.

Расчет растительных тросов

Примерный срок службы (в эксплуатации) растительного троса:
а) кабельной работы-3 года;
б) перлиней - 2 года;
в) прочих тросов - 1 год.

Необходимый для работы трос можно подобрать, рассчитав его разрывную крепость по формуле
R = Pr (π d 2 / 4) (1)
откуда
d = Ö(4R / Pr * π) ,
где R - разрывная крепость, кг;
d - диаметр троса, см.;
Pr - допускаемый расчетный предел прочности троса при растяжении (обычно Pr принимают не более 100 кг/кв. см при диаметрах блока 10d троса и не более 80 кг/кв. см при меньших диаметрах). Обычно при расчетах тросов пренебрегают нагрузкой от собственного веса тросов, силой ускорения масс в начальный период подъема груза и добавочным натяжением при огибании шкивов барабанов.

Для подъема тяжестей подбор необходимого троса может быть произведен по приближенной формуле
Р = nR, (2)
где Р - рабочая крепость троса;
n - коэффициент безопасности (запас прочности);
R - разрывная крепость троса.

Пример 1. Подобрать пеньковый трос для поднятия груза весом, равным 1500 кг. Груз Q висит при помощи одного свободного блока на двух тросах.
Решение. Расчет производим по формуле (2), приняв 6-кратный запас прочности. Растягиваюшее усилие, которому подвергается трос, равняется
R = Q / 2 = 1500 / 2 = 750 кг.
Приняв 6-кратный запас прочности, получаем рабочую крепость троса
Р = 750 кг * 6 = 4500 кг.

Для проверки этого расчета из таблицы ГОСТ 483-41 подбираем пеньковый белый трос, подыскивая в графе «разрывная крепость троса» число, близкое к 4500 кг. Для троса повышенной прочности такая разрывная крепость равна 4477 кг и соответствует тросу, для которого d = 31,8 см . Тогда, обозначив допускаемый расчетный предел прочности троса при растяжении в кг/кв. см, через Pr , по формуле (1)
Pr = R / (π d 2 / 4) = 750 / (π * 3,18 2 / 4)
получаем расчетный предел прочности, равный 93 кг/кв. см, что вполне допустимо.

Разрывная и допускаемая рабочая крепость растительных тросов может быть ориентировочно подсчитана по формуле
R = k С 2 , (3)
где R -разрывная крепость, кг;
k - коэффициент прочности (табл. 2);
С - окружности троса, мм.

Таблица 2

Коэффициент прочности для растительных тросов

Таблица 3

Определение веса растительного троса

Таблица 4

Тросы (канаты) отворотные, кабельной работы

(ГОСТ 483-55)

Таблица 5

Тросы (канаты) сизальские и манильские, приводные трехпрядные, тросовой работы

Таблица 6

Тросы (канаты) манильские обыкновенные трехпрядные тросовой работы

(ГОСТ 1088),

Таблица 7

Тросы (канаты) сизальские обыкновенные трехпрядные тросовой работы

Таблица 8

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).
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). 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 навивкой 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.

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 +20°, 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.

Рис. 1: а – ТК (6х19 + с.); б – ЛК-О (6х19 + 7х7); в – ЛК-Р (6х19 + с.); г – ЛК-РО (6х36 + с.); д – ЛК-З (6х25 + 7х7); е – ТЛК-О (6х37 + с.)

В зависимости от материала сердечника бывают канаты с органическим сердечником из лубяных (пенька) или из синтетических (нейлон, капрон) волокон, а при работе в условиях повышенных температур или химически агрессивной среды - из асбестовых волокон и канаты с металлическим сердечником, в качестве которого используют также проволочный канат двойной свивки (рис. 65, б, д). Канаты с металлическим сердечником применяют при многослойной навивке на барабан, поскольку этот канат не теряет формы под действием нагрузки от вышележащих витков, а также при резко меняющейся нагрузке и при работе в условиях высоких температур, исключающих применение канатов с органическим сердечником. Канат с металлическим сердечником, хотя и имеет более высокий коэффициент заполнения поперечного сечения металлом, из-за различных условий работы прядей сердечника и прядей каната практически не становится более прочным. Канаты с органическим сердечником более гибки, чем канаты с металлическим сердечником, и лучше удерживают смазку, так как смазка к проволокам поступает не только снаружи (в процессе работы канаты регулярно смазываются), но и из сердечника, пропитанного смазкой.

Классификация канатов по роду свивки

По роду свивки проволок в прядях различают:

канаты типа ТК (рис. 1, а) с точечным контактом отдельных проволок между слоями прядей;

канаты типа ЛК с линейным касанием проволок в пряди. Канаты типа ЛК имеют несколько разновидностей:

• ЛК-О (рис. 1, б), где проволоки отдельных слоев пряди имеют одинаковый диаметр;

  ЛК-Р (рис. 1, в), у которых проволоки в верхнем слое пряди имеют разные диаметры;

  ЛК-РО (рис. 1, г) - в прядях имеются слои, составленные из проволок одинакового диаметра и из проволок разного диаметра;

  ЛК-З (рис. 1, д) - между двумя слоями проволок размещаются заполняющие проволоки меньшего диаметра.

канаты типа ТЛК-О и ТЛК-Р с комбинированным точечно-линейным контактом между проволоками в пряди (рис. 65, е).

Канаты типа ТК с точечным касанием проволок применяются только для ненапряженных режимов работы, когда длительность срока службы определяется в основном не качеством каната, а условиями его использования. Канаты с линейным касанием имеют лучшее заполнение сечения, они более гибки и износостойки. Их срок службы на 30–100% выше, чем срок службы канатов типа ТК. Вследствие лучшего заполнения сечения они при той же разрывной нагрузке имеют несколько меньший диаметр.

Классификация канатов по типу свивки

По типу свивки канаты подразделяют на:

обыкновенные или раскручивающиеся канаты (в этих канатах проволоки и пряди после снятия перевязок концов стремятся выпрямится);

нераскручивающиеся канаты , свиваемые из заранее деформированных проволок и прядей: их форма соответствует положению в канате. Проволоки нераскручивающихся канатов в ненагруженном состоянии не испытывают внутренних напряжений. Эти канаты имеют значительно более долгий срок службы. Растягивающая нагрузка в них более равномерно распределяется между прядями и между проволоками в прядях. Они обладают большей сопротивляемостью переменным изгибам. Оборванные проволоки в них сохраняют свое прежнее положение и не выходят из каната - это облегчает его обслуживание и уменьшает износ поверхности барабана и блока лопнувшими проволоками.

некрутящиеся канаты - это многослойные канаты, которые имеют противоположное направление свивки прядей по отдельным слоям. Однако отдельные слои при огибании блока легко сдвигаются друг относительно друга, что приводит иногда к выпучиванию прядей и преждевременному выходу каната из строя.

Закрепление канатов к конструкциям.

Блоки о полиспасты

ростые грузоподъемные механизмы, основные детали которых - колесо с окружным желобом (шкив) и веревка или трос; используются для подъема тяжестей с приложением небольших усилий (либо с приложением усилий в удобной позиции работающего) как в качестве рабочих органов подъемных машин (лебедок, талей, подъемных кранов), так и независимо от них. Обычно блоком называют устройство, состоящее из одного шкива в оправе с подвесом и одного троса; полиспастом - комбинацию шкивов и тросов. Принципы действия этих механизмов поясняются на рисунках. На рис.1,а груз весом W1 поднимают с помощью одиночного блока усилием P1, равным весу. На рис.1,б груз W2 поднимают простейшим кратным полиспастом, состоящим из двух блоков, усилием P2, равным только половине веса W2. Воздействие этого веса делится поровну между ветвями троса, на которых шкив B2 подвешен к шкиву A2 с помощью крюка C2. Следовательно, для того чтобы поднять груз W2, к ветви троса, проходящей через желоб шкива A2, достаточно приложить силу P2, равную половине веса W2; таким образом, простейший полиспаст дает двойной выигрыш в силе. Рис.1,в поясняет работу полиспаста с двумя шкивами, каждый из которых имеет два желоба. Здесь усилие P3, необходимое для поднятия груза W3, составляет лишь четверть его веса. Это достигается благодаря распределению всего веса W3 между четырьмя тросами подвеса блока B3. Отметим, что кратность выигрыша в силе при подъеме тяжестей всегда равна числу тросов, на которых висит подвижный блок B3. Полиспаст по своему принципу действия подобен рычагу: выигрыш в силе равен проигрышу в расстоянии при теоретическом равенстве совершаемых работ. Тросом блоков и полиспастов в прошлом обычно служил гибкий и прочный пеньковый канат. Его сплетали косой из трех прядей (каждая прядь, в свою очередь, сплеталась из множества мелких прядок). Полиспасты с пеньковыми канатами широко использовались на кораблях, сельскохозяйственных фермах и вообще там, где требуется эпизодическое или периодическое приложение силы для подъема груза. Самые сложные из таких полиспастов (рис. 2) применялись, по-видимому, на парусных судах, где в них всегда была насущная потребность при работе с парусами, деталями рангоута и другой перемещаемой оснастки. Позже для частых перемещений больших грузов начали использовать стальные тросы, а также тросы из синтетических или минеральных волокон, так как они более износоустойчивы. Полиспасты со стальными тросами и многожелобковыми шкивами являются неотъемлемыми узлами главных подъемных механизмов всех современных подъемно-транспортных машин и кранов. Шкивы блоков обычно вращаются на роликовых подшипниках, а все их движущиеся поверхности принудительно смазываются.

Рис. 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ БЛОКА И ПОЛИСПАСТА. а - одиночный блок (с одним тросом, протянутым по желобу единственного шкива); б - комбинация из двух одиночных блоков с единым тросом, охватывающим оба шкива; в - пара двужелобковых блоков, по четырем спаренным желобам которых проходит единый трос.

Рис. 2. ПОЛИСПАСТЫ с различными комбинациями блоков трех типов: слева - пара двойных блоков; в центре - тройной блок с двойным; справа - пара тройных блоков. В тройном блоке конец троса, к которому прилагается тяговое усилие, проходит через центральный желоб; при этом нижний - подвижный - блок крепится коушем так, что его ось перпендикулярна оси верхнего - неподвижного - блока.

Классификация строительных машин. Общие требования к машинам

По производственному (технологическому) признаку все строительные машины и механизмы могут быть разделены на следующие основные группы: -

1) грузоподъемные;

2) транспортирующие;

3) погрузочно-разгрузочные;

4) для подготовительных и вспомогательных работ;

5) для земляных работ;

6) бурильные;

7) сваебойные;

8) дробильно-сортировочные;

9) смесительные;

« 10) машины для транспортирования бетонных смесей и растворов; " 11) машины для укладки и уплотнения бетонной смеси;

12) дорожные; - 13) отделочные; 14) механизированный инструмент.

Дорожные и другие строительные машины, не приведенные в перечне, в учебнике не рассматриваются, поскольку изучение их программой курса «Строительные машины и их эксплуатация» не предусмотрено.

Каждая из названных групп машин в свою очередь может быть разделена по способу выполнения работ и виду рабочего органа на несколько подгрупп, например машины для производства земляных работ могут быть разделены на следующие подгруппы:

а) землеройно-транспортные машины: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и др.;

б) одноковшовые и многоковшовые экскаваторы; землеройно-фрезерные машины, планировщики с телескопической стрелой и др.;

в) оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов: гидромониторы, землесосные и землечерпательные снаряды и др.

г) грунтоуплотнительные машины: катки, виброуплотнительные машины, трамбовки и др.

Условия эксплуатации строительных машин отличаются определенной сложностью. Строительные машины должны обеспечивать необходимую производительность под открытым небом, в любую погоду, в любое время года; перемещаться по грунтовым дорогам и по бездорожью, в стесненных условиях строительной площадки. Поэтому исходя из конкретных условий эксплуатации к той или иной машине предъявляется ряд требований, и чем полнее отвечает машина всем требованиям эксплуатации, тем более пригодна она для использования в строительном производстве.

Каждая машина должна быть надежна в работе, долговечна и приспособлена к изменению условий работы; должна быть удобной в управлении, простой в обслуживании, ремонте, монтаже, демонтаже и транспортировании, экономична в эксплуатации, т. е. расходовать минимальное количество электроэнергии или топлива на единицу вырабатываемой продукции. Машина должна обеспечивать безопасность труда и удобство работы обслуживающего персонала, достигаемое соответствующим размещением приборов, управления, хорошим обзором фронта работ, автоматической очисткой смотровых стекол кабины, системой пневмо- или гидроуправления, помогающими уменьшить усилия на рычагах управления, изоляцией кабины от воздействия шума, вибрации и пыли. Машина должна иметь красивые внешние формы, хорошую отделку и стойкую окраску.

Машины, работающие в условиях низких или, наоборот, повышенных температур, должны быть приспособлены для работы в заданных условиях.

Часто перебазируемые несамоходные строительные машины должны иметь минимальный вес, удобства для монтажа, демонтажа и транспортирования.

К самоходным машинам, часто меняющим место работы, в числе предъявляемых требований обязательными являются маневренность, проходимость машины и устойчивость.

Маневренность (подвижность) машины - это способность передвигаться и разворачиваться в стесненных условиях, а также перемещаться по строительному участку и вне его с достаточной по производственным условиям скоростью.

Проходимость машины - это способность преодолевать"неровности местности и неглубокие водные преграды, проходить по влажным и рыхлым грунтам, снежному покрову и т. д. Проходимость определяется в основном удельным давлением на грунт, величиной дорожного просвета (клиренса)-с продольным Ri и поперечным Яг радиусами проходимости колесных машин (1), минимальным радиусом поворота.

Устойчивость машины - это способность противостоять действию сил, стремящихся ее опрокинуть. Чем ниже центр тяжести машины и чем больше ее опорная база, тем устойчивей машина.

Производительность машины - это количество продукции (выраженное в весе, объеме, или штуках), вырабатываемой в единицу времени - час, смену, год. Различают производительность: теоретическую (расчетную, конструктивную), техническую и эксплуатационную.

Устройство машин. Требования к рабочему органу и приводу машины

Трансмисии

Трансми́ссия (силовая передача ) - в машиностроении совокупность сборочных единиц и механизмов, соединяющих двигатель (мотор) с ведущими колёсами транспортного средства (автомобиля) или рабочим органом станка, а также системы, обеспечивающие работу трансмиссии. В общем случае трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам (рабочему органу), изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения. Трансмиссия входит в состав силового агрегата

В состав трансмиссии автомобиля входят:

Сцепление;

Коробка передач;

Промежуточный карданный вал;

Раздаточная коробка;

карданные валы к ведущим мостам;

Главная передача;

Дифференциал;

• Шарниры равных угловых скоростей;

  Коробка отбора мощности.

В состав трансмиссии гусеничных машин (например, танка) в общем случае входят:

Главный фрикцион (сцепление);

Входной редуктор («гитара»);

Коробка передач;

Механизм поворота;

Бортовой редуктор.

Тросами (канатами) называют изделия, свитые из стальных проволок или скрученные из растительных и искусственных волокон. По материа-лу тросы делятся на растительные, стальные (проволочные), комбиниро-ванные и синтетические.

Делают из обработанного соответствующим об-разом растительного волокна. В зависимости от исходного материала растительные тросы бывают пенько-вые, манильские и сизальские.

Пеньковые тросы изготовляют из волокон конопли — пеньки. Пенька может употребляться в чистом виде (бельные тросы) и просмоленная (смоленые тросы). Осмолка пеньки предохраняет трос от действия влаги и быстрого загнивания, но его прочность при этом несколько понижается. Пеньковые тросы прочны и элас-тичны, но сильно впитывают влагу, поэтому они тонут в воде, а в холод-ную и сырую погоду становятся тяжелыми и жесткими.

Манильские тросы , изготовляемые из волокон стеблей и листьев бана-нового дерева, очень удобны для использования на судах. Особенность этих тросов — низкая гигроскопич-ность, благодаря чему они не тонут в воде. Эти тросы — самые прочные из растительных и отличаются гибкостью и значительной эластич-ностью.

Сизальские тросы делают из волокон листьев тропического растения агавы. Эти тросы уступают по прочности пеньковым. Они имеют большую жесткость, в результате чего быстро изнашиваются.

Растительные тросы изготовляют следующим образом. Сначала волок-на свивают в каболки. Затем из не-скольких каболок получают прядь. Три-четыре пряди, свитые вместе, образуют трос, который называют тросом тросовой работы (рис. 1, а). Несколько тросов (три-четыре) тро-совой работы, свитые вместе, обра-зуют трос кабельной работы (от-воротный трос). Используемые при этом тросы тросовой работы полу-чают название стрендей (рис. 1, б)

Рис. 1 Растительные тросы а — тросовой работы, б — кабельной работы, в — прямого спуска, г — обратного спуска, 1 — каболки, 2 — пряди, 3 — стренди

Для того чтобы трос не раскру-чивался и сохранял постоянную форму, составные элементы (каболки пряди, стренди и тросы в целом) скручивают в разные стороны. Обычно волокна свивают в каболки по часовой стрелке так, что витки идут слева вверх направо, каболки в пряди в обратную сторону, а прядь в трос снова по часовой стрелке При таком направлении, свивки получается трос прямого спуска (Z-образный) (рис. 1, в). В отдельных случаях применяют обратное направление свивки. Такие тросы называют тросами обратного спуска (S-образный) (рис. 1, г).

Нашли применение на судах также плетеные тросы, которые состоят из одной слабо свитой пряди, покрытой оплеткой из льняных ниток. Эти тросы мало тянутся и не скру-чиваются, поэтому употребляются для сигнальных фалов и лаглиней забортных лагов.

Толщину растительных тросов измеряют по длине окружности. В зависимости от нее эти тросы имеют специальные названия. Так, тросы толщиной до 25 мм называются линями, от 100 до 150 мм — перлинями, от 150 до 350 мм — кабельтовыми и свыше 350 мм — канатами (тросы при длине окружности 25—100 мм не имеют спе-циального названия).

Стальные тросы изготавливают из стальной, обычно оцинкованной, про-волоки диаметром 0,2—5 мм. В зави-симости от числа повивов разли-чаются тросы одинарной, двойной и тройной свивки (рис. 2). Наиболее просто сделать стальной трос одинар-ной свивки. В этом случае несколько проволок свивают непосредствен-но в трос.

Такие однопрядные тросы называют спиральными. Но чаще и в большом ассортименте изготавли-вают тросы двойной свивки: проволоку сначала свивают в пряди, а затем несколько прядей свивают в трос. Если несколько таких тросов свить вместе, то получится трос тройной свивки.

Многопрядные тросы свивают вок-руг центрального сердечника (рис. 3), в качестве которого используют стальную проволоку или органичес-кие волокна. Сердечник, заполняя пустоту внутри троса, препятствует проваливанию прядей к центру, а органический сердечник, содержа-щий антикоррозионную смазку, кроме того, предохраняет проволоку троса от ржавления, чем увеличи-вается срок его службы. Кроме центрального сердечника, некоторые тро-сы могут иметь органический сердеч-ник внутри каждой пряди.

Большое практическое значение имеет классификация тросов по их гибкости. Наиболее жесткими являются однопрядные спиральные тросы. К жестким относятся тросы, имею-щие проволочный сердечник, а тросы с центральным органическим сердеч-ником — к полужестким. Гибкие тро-сы имеют несколько органических сердечников. Наибольшей гибкостью обладают тросы тройной свивки.

Для обозначения марок стальных тросов принята цифровая система, по которой каждый трос маркируют произведением чисел: первое из них указывает число прядей в тросе, второе — количество проволок в каждой пряди. При маркировке тро-са тройной свивки впереди добав-ляют еще один сомножитель, который указывает число стрендей в тросе. Количество органических сердечни-ков в тросе указывает последняя цифра.

6 X 24 + 7 означает трос двойной свивки, состоящий из 6 прядей, каждая из которых свита из 24 проволок, и имеющий 7 органических сердечников. Шестистрендный трос тройной свивки, каждая стрендь которого свита из 7 прядей по 19 проволок и имеет один органический сердечник, будет обозначаться: 6 X 7 X 19 + 1.

Комбинированные тросы имеют пряди, состоящие из стальных оцинкованных проволок, покрытых пряжей растительного происхожде-ния.

Синтетические тросы изготавли-вают из искусственных волокон, к числу которых относятся капрон, нейлон, куралон и наиболее распро-страненный сейчас полипропилен. Эти тросы по своей прочности, эластичности, гибкости и долговеч-ности значительно превосходят са-мые лучшие растительные. Они не подвержены гниению и плесени, поч-ти не поддаются действию нефти, ма-сел, щелочей и кислот. Для судовых работ применяют чаще всего круче-ные трехпрядные синтетические тро-сы, а для швартовных концов разрешается применять плетеные восьмипрядные синтетические тросы.

Применение тросов на судах тре-бует знания их основных характе-ристик, из которых важнейшей является прочность. Прочность троса характеризуется его разрывным уси-лием, под которым понимают минимальную нагрузку, разрывающую трос. Разрывное усилие троса зави-сит от его диаметра и конструкции, вида свивки и материала, диаметра проволоки, качества стали и т.д.

Величины разрывного усилия тросов приведены в государственных стан-дартах. Для практических целей часто достаточно знать приближен-ное значение разрывного усилия которое можно определить по различным эмпирическим формулам.

Так, например, разрывное усилие R (в Н) и массу G (в кг) 100 нормального трехпрядного манильского троса тросовой работы определяют:

Где f — эмпирический коэффициент, величии которого изменяется в пределах до 4 при изменении длины окружности троса от 30 до 350 мм. Более точно этот коэффициент может быть определен по формуле

f = 650 — 0 , 75 С 100

С — длина окружности троса, мм.

Таблица 1

Разрывное усилие других типов растительных тросов можно определить по тем же формулам с введением поправки, указанной ниже (в % вычисленного значения R ) :

• Манильский повышенной прочности + 30;
• Сизальский нормальный — 30;
• То же повышенной проч-ности — 0;
• Пеньковый бельный, нор-мальный — 20;
• То же специальный + 5;
• То же смоленый нормальный — 25;
• То же специальный.

Синтетические тросы имеют значительно более высокую прочность. Разрывное усилие куралонового тро-са в 1,5 раза, а нейлонового и капронового — более чем в 2,5 раза выше, чем манильского. В то же время масса синтетических тросов на 10 % меньше, чем растительных.

Разрывное усилие и масса сталь-ных тросов могут быть определены:

Где k и k 1 — эмпирические коэффициенты, величина которых для различ-ных типов тросов указана в табл. 1;

d — диаметр троса, мм.

Чтобы правильно подобрать трос для работы, необходимо знать не только разрывное усилие, но и его рабочую прочность (допускаемое на-тяжение). Рабочая прочность — на-грузка, при которой трос может работать в данных условиях в тече-ние продолжительного времени без нарушения целости отдельных элементов и всего троса. Рабочая прочность Р (в ньютонах) составляет только некоторую часть разрывного усилия и определяется:

Где n — коэффициент запаса прочности.

Для тросов, применяемых на су-дах, n обычно принимается равным 6. Более точно он может быть выбран с учетом назначения, условий работы и типа троса. Так, для стоячего такелажа п понижается до 4, в устройствах для подъема людей по-вышается до 14.

Пример 1. Нормальный трехпрядный ма-нильский швартовный трос, длина окруж-ности 250 мм. Рассчитать разрывное усилие и рабочую крепость 100 м. троса и вес бухты троса в 200 м.

• Н а х о д и м к о э ф ф и ц и е н т f = 650 — 0 , 75 × 250 100 = 4 , 625 ;
• О п р е д е л я е м R = 4 , 625 × 250 2 = 289062 , 5 H ;
• З а т е м о п р е д е л я е м Р = 29062 , 5 6 = 48177 , 1 H ;
• Масса 100 м троса G = 0,007-250 2 = 437,5 кг. Масса бухты в 200 м будет в 2 раза больше, т. е. 875 кг.

Пример 2. Стальной гибкий буксирный трос диаметром 60 мм. Рассчитать разрыв-ное усилие и рабочую крепость 100 м. троса и вес бухты в 500 м. этого троса.

• Выбираем из табл. 1 значе-ния & = 350 и k 1 =0,3;
• Определяем R = 350 . 60 2 = 1 260 000 Н;
• П р и н я в n = 5 , п о л у ч и м Р = 1260000 5 = 252000 H ;
• Масса 100 м троса G = 0,3 . 60 2 = 1080 кг, а бухта в 500 м имеет G — 5-1080 = 5400 кг.

Снабжение судов тросами произ-водится в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов Регистра СССР.

Прочность и долговечность тросов зависит не только от их кон-струкции и качества, но и от правильной эксплуатации, порядка хранения и ухода за ними. Хороший трос может быстро прийти в негодность, если не соблюдать элемен-тарных правил технической эксплуа-тации и использовать его в непод-ходящих условиях.

Выявление доброкачественности троса зависит от правильной прием-ки. При получении троса следует тщательно осмотреть его и проверить основные конструктивные данные и наличие сертификата с биркой. При осмотре стальных тро-сов проверяют целостность оцинковки, наличие ржавчины, сохранность проволоки и плотность прилегания проволок в прядях. Принимая растительные тросы, необходимо обратить внимание на их запах и цвет, так как затхлый запах указывает на наличие гнили и плесени.

Смоленый трос должен быть однородного светло-коричневого цвета, не иметь пятен, не липнуть к рукам и не издавать треска при разгибании. Липкость троса указывает на излишнее количество смолы, а сухой треск — на залежалость троса.

Сохранность троса в значитель-ной мере обеспечивается правильными приемами распускания бухт (рис. 4), не допускающими образо-вания петель и заломов (колышек), так как заломы вызывают значитель-ную местную деформацию тросов и разрыв отдельных проволок, а также затрудняют работу с тросами.

Бухту растительного троса при распускании ставят на ребро, сни-мают обвязку и, продев внутренний конец троса через внутреннюю по-лость бухты, распускают ее, придер-живая наружные шлаги руками.

Для распускания бухты стального троса надо, придерживая бухту за крайние шлаги, раскатывать ее по па-лубе и одновременно тянуть за ходо-вой конец. Толстый стальной трос обычно получают на судно намотан-ным на барабан. В этом случае лучше всего трос сматывать с вра-щающегося барабана, установив его в горизонтальное положение на две опоры.

Распущенные из бухты тросы сле-дует растянуть по палубе, чтобы они расправились, а затем разрезать на куски нужной длины. Для того чтобы в месте разреза трос не раскрутился, по обе стороны от этого места его предварительно обвязывают мягкой проволокой или каболкой накладывают марки. Разрезанный трос наматывают на вьюшки или хранят в небольших бухтах. От действия влаги трос предохраняет чехол, который надевают на вьюшку. В хо-рошую погоду чехол необходимо снимать, чтобы просушить трос.

Растительные тросы обычно хра-нят в небольших, свободно уложенных бухтах. Тросы укладывают в бух-ту взакрут, т.е. тросы тросовой работы прямого спуска — по часовой стрелке, а тросы обратного спуска и кабельной работы — против часо-вой стрелки. Для предохранения от действия влаги бухты раститель-ного троса подвешивают или уклады-вают на решетки (банкетки).

Во вре-мя дождя или свежей погоды бухты следует укрывать брезентами или чехлами. Все неиспользуемые тросы должны храниться в сухих, хорошо вентилируемых помещениях. Время от времени тросы необходимо тщательно проветривать, для чего их следует развесить на поручнях, между мачтами или в других удоб-ных местах.

Тросы, бывшие в употреблении, перед укладкой в бухты хорошо просушивают Растительные тросы, намокшие в морской воде, перед просушкой рекомендуется промыть пресной водой. Для промывки боль-ших тросов можно использовать за-ходы судна в устья рек, где трос можно промыть за бортом в речной воде.

Синтетические тросы не боятся влаги, и просушка их необязатель-на, но наматывать мокрый трос на вьюшку нельзя. Просушивать трос следует в тени, так как он портится от действия солнечных лучей. При загрязнении трос можно промывать морской водой. Синтетические тро-сы очень чувствительны к истиранию и оплавлению, поэтому поверхности барабанов должны быть гладкими.

При эксплуатации на поверхности синтетических тросов накапливается статическое электричество, что мо-жет явиться причиной образования искр. Поэтому на танкерах новые синтетические тросы можно приме-нять только после антистатической обработки вымачивания в течение суток в морской воде соленостью не менее 20%, или в специально приготовленном солевом растворе (20 кг поваренной соли на 1 м 3 воды). В процессе эксплуатации тро-сы необходимо периодически, не реже 1 раза в 2 мес. скатывать на палубе соленой забортной водой, о чем де-лают запись в вахтенном журнале.

Тщательного ухода требуют также комбинированные тросы, имеющие рубашку из растительных каболок. Эти тросы нельзя укладывать в бухты сырыми или влажными, так как ос-тавшаяся в рубашке влага может вызвать интенсивную коррозию проволоки.

Стальные тросы следует система-тически смазывать (тировать). Это не только предохраняет трос от коррозии, но, снижая трение между проволоками, способствует уменьшению износа. В качестве смазочного материала обычно используют канатную смазку НМЗ-З или ЗЗТ. Нетированные тросы необходимо не реже 1 раза в месяц смазывать тавотом. Состав тира: 87% тавота, 10% биту-ма, 3% графита.