Особенности конструкции и сферы применения стального троса

• Назначение изделия Основные параметры

Отчего зависит разнообразие металлических тросов?

Есть несколько характеристик, по которым различают тросы: форме сечения и покрытию.

• Трос металлический состоит из сплетения стальных прядей или более сложной конструкции, когда происходит свивка переплетенных прядей вокруг сердцевины. Таким образом, достигается большая гибкость и прочность такелажного приспособления.
• Если количество прядей 42 и более, сплетение происходит вокруг сердцевины. Различают металлический сердечник (SE) и органический сердечник (FE), которые. Наличие сердечника необходимо для опоры стальным прядям троса, что позволяет уменьшить поперечную деформацию изделия и радиальные нагрузки.
• Для повышения коррозиостойкости трос заключают в оплетку из поливинилхлорида или подвергают оцинковке: гальванической или горячей. Последний вариант предназначен для жестких агрессивных условий эксплуатации. Черные металлические тросы не имеют покрытия из слоя цинка, но подвергаются специальной обработке.
• Типоразмер троса характеризуется толщиной сечения изделия — от 1 мм до 30 мм
• При определенных условиях эксплуатации возможно изготовление прядей из стали нержавеющей или высокопрочной

Оцинкованные тросы, выполненные по стандарту DIN, относятся к категории коммерческого такелажа. Их используют повсеместно для поднятия и перемещения груза в пределах рабочей нагрузки, на которую они рассчитаны. Черные тросы изготовляют по ГОСТу и являются грузоподъемным приспособлением. Для обеспечения достаточной прочности стальные тросы подвергаются обработке. Условия и нагрузки их применения значительно превосходят требования к оцинкованным тросам.

Если представить трос в разрезе, то мы увидим, что он состоит из шести и более стальных прядей, которые прочно переплетены между собой. Тросы в зависимости от прочности и износостойкости могут состоять из разного количества стальных проволок:

• трос из 42 проволоки — малогибкие (DIN 3055);
• трос из 72 проволок – гибкий (DIN 3060);
• трос из 144 проволок – относится к креплениям повышенной гибкости (DIN 3066).

Это интересно: Стеклопластиковая арматура: отзывы специалистов, опыт применения

Выбор по материалу сердечника и проволоки

Ключевые элементы канатной конструкции – сердечник и проволока, которые изготавливаются по ГОСТ 7372. Именно они задают все важнейшие характеристики готового изделия.

Материал сердечника

Сердечник стального троса – внутренняя опора всей конструкции, обеспечивающая необходимые параметры гибкости и упругости. При сгибании каната он предотвращает поперечную деформацию троса, нивелируя радиальные нагрузки. Материалом для него выступают:

• металл (сталь) – в маркировке обозначается МС (металлический сердечник);
• органические материалы: химические или натуральные волокна (пенька, х/б нити, сизаль, нейлон и т. д.) – значение ОС;
• твердые полимеры (также условно относится к органическим) – имеет индекс ПС.

Также материал сердечника может быть комбинированным: металл плюс полимер (МПС), металл плюс волокна (МОС).

На наиболее тяжелые условия эксплуатации, длительные и высокие нагрузки (в том числе в агрессивных средах) рассчитан стальной трос с металлическим или комбинированным сердечником (МПС).

Материал проволоки

Для изготовления канатов используется высоколегированная, углеродистая или высокоуглеродистая проволока.

• Продукция из нержавейки (AISI 304, AISI 316) изначально имеет одно важное преимущество – аустенитная сталь наиболее стойка к коррозии и воздействию агрессивных средств, нет необходимости в дополнительном антикоррозионном покрытии. Производится по ГОСТ 18143-72.
• Углеродистая проволока нуждается в таком покрытии. При производстве она подвергается оцинкованию. Одно из обязательных условий – нанесение на оцинкованную поверхность дополнительного защитного слоя смазки.
• Стальной канат может иметь покрытие и из других материалов. Этого не предусмотрено в ГОСТ 7372, но изготовление таких изделий возможно по согласованию с заказчиком и в соответствии с техническим регламентом производителя.

В ряде случаев, например, при такелажных работах, может быть задействован металлический канат из углеродистых и низколегированных сталей без покрытия. Проволока только покрывается защитной смазкой. Их плюс – самая низкая цена среди других. Очевиден и большой минус – они не рассчитаны на длительную эксплуатацию. Изделие подвержено коррозии – с течением времени материал начинает разрушаться, особенно в местах сгиба.

Часть стальных канатов изготавливается с оплеткой из ПВХ. Полимером может быть покрыт только сердечник или весь канат. Благодаря ему обеспечивается защита от коррозии, преждевременного абразивного износа троса. Кроме того, оплетка поглощает разрушительную для каната динамическую энергию.

Преимущества металлического троса

Металлический трос очень популярен в строительной сфере, поскольку обладает рядом преимуществ над другими креплениями, а именно:

• очень прочный;
• не тянется и не растягивается при прикреплении к строительной конструкции;
• прост в использовании;
• цена его достаточно низкая;
• срок службы троса очень большой, поэтому есть возможность его продажи даже б/у;
• очень удобен в использовании там, где есть вероятность перепада больших температур, так как не чувствителен к их воздействию и не поддается деформации при высоких или наоборот низких температурах;
• не подвергается опасности при смотке по земле;
• сплетение проволок торса настолько крепкое, что он никогда не рвется при эксплуатации.

Назначение изделия

С учетом сложности работ, подразумевающих использование стальных тросов, к выбору изделий следует подходить со всей ответственностью. Современный рынок представляет много видов канатов и тросов из стали, поэтому несведущий человек может растеряться из-за всего этого разнообразия. Поэтому в случае затруднений лучше обратиться за консультацией к профессионалу, который поможет подобрать изделие для конкретных задач.

Строгие требования соответствия эксплуатационным характеристикам предъявляются и к металлическим тросам, и к дополнительным элементам, с которыми они используются. Перед эксплуатацией такие изделия подвергаются различным испытаниям и проверкам и в случае успешного прохождения получают сертификаты и разрешения, позволяющие использование по прямому назначению.

Основные параметры

Основные параметры, по которым выбираются тросы, следующие:

• Прочность;
• Гибкость;
• Грузоподъемность;
• Предельные значения натяжения.

Для повышения устойчивости к агрессивным средам, где будут эксплуатироваться тросы, в отдельных случаях их подвергают дополнительной обработке. Что касается отдельных сфер использования изделия, одним из самых значимых параметров может быть его вес.

Характеристики троса DIN 3055

Описание троса металлического DIN 3055 выделено дополнительно, так как он является наиболее востребованным: цена и качество способствуют высоким продажам.

Разрушающая нагрузка в зависимости от характеристик тросов

Рабочая нагрузка составляет порядка 25% от того усилия, после которого наступает разрушение изделия (частичное или полное) и дальнейшее его использование не обеспечивается прочностью. Используя таблицу ниже, можно подобрать трос по диаметру сечения и предельной нагрузке.

Это интересно: Анкерный болт с гайкой: параметры, монтаж, ГОСТ

Разновидности

Существуют разные виды тросов. В первую очередь их квалифицируют по конструкции:

• С одинарной свивкой. Это одно-, двух- и трехслойные изделия из проволоки. Они свиваются в концентрические спирали. Если трос используют для будущего плетения, то его называют прядью.
• Со сдвоенной свивкой. При такой конструкции минимум шесть прядей скручиваются в один слой. Если выполняется дальнейшая свивка каната, то получаются стренги.
• С тройной свивкой. Они состоят из стренг, которые скручиваются в один слой на специальном оборудовании.

Виды стальных тросов, отличающихся по касанию:

• С касанием в точках. Маркируется как ТК. Расположение элементов в таких канатах приводит к достаточно серьезным проблемам: при сдвигах в период эксплуатации такой канат быстро изнашивается, в нем появляются усталостные трещины, другие дефекты.
• С линейным касанием. Маркируется как ЛК. Износостойкость, длительность эксплуатации таких тросов выше, чем у канатной продукции ТК.
• С точечно-линейным касанием. Эта конструкция каната предполагает получения изделия с повышенными некрутящими характеристиками.

Кроме того, стальные канаты бывают раскручивающимися и нераскручивающимися. У первых проволоки после свивки не избавлены от внутренних напряжений, а после снятия перевязок они разматываются. Во втором случае напряжения снимаются посредством рихтовки, используют также предварительную деформацию. После этого они не только сохраняют свое положение при снятии перевязок, но и обладают другими достоинствами — становятся гибче, появляется более сильная сопротивляемость усталостным напряжениям.

Рихтованные тросы, находясь в свободном состоянии, не закручиваются в круг на конце, в то время как нерихтованные, за счет напряжения, стремятся к образованию окружности.

В зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться канат, подбирают его покрытие. Иногда он не обрабатывается антикоррозийными составами, но это снижает срок службы изделия, даже если он эксплуатируется в сухой среде. Чаще трос обрабатывают цинком, причем с разной степенью. Различают канаты для работы в:

• Средней агрессивной среде, маркируется как «С».
• Жесткой агрессивной среде, маркируется как «Ж».
• Сверхжесткой агрессивной среде, маркируется как «ОЖ».

Достаточно часто тросы обрабатываются полимерами, тогда продукция обозначается буквой «П».

Материалы изготовления

Тросы изготавливают из растительных волокон, синтетических нитей, нержавеющей стали. У каждого материала имеются свои особенности и характеристики.

Растительные

Производятся из растительных волокон. Отличаются повышенной гибкостью и мягкостью. Из наиболее ходовых изделий отмечают тросы:

• Манильские. Отличаются пятнистой поверхностью, эластичностью, прочностью. В разрезе достигают 350 мм в диаметре.
• Сизалевые. Обладают светло-желтым либо коричневатым оттенком, быстро впитывают влагу, отличаются повышенной гибкостью, лёгкостью, доступностью для потребителей. Используются во флоте, декоре помещений, для грузоподъемных работ.
• Кокосовые. Не выделяются прочностью, но ценятся благодаря лёгкости и способности удерживаться на воде. При нагрузке растягиваются.
• Пеньковые. Быстро впитывают влагу, из-за чего подвержены гниению. Отличаются мягкостью, эластичностью. Поддаются вторичной переработке. Используются в строительстве, во флоте, при бурении скважин, в сельском хозяйстве.
• Хлопковые. Ценятся благодаря мягкости, эластичности, легкости травления. При механической нагрузке сильно растягиваются, а под постоянным воздействием влаги быстро плесневеют.
• Джутовые. Выделяются прочностью, устойчивостью к стиранию, воздействию атмосферных осадков и солнечному излучению. Изготовлены из экологически чистого и безопасного для здоровья сырья, не накапливают статическое электричество. Активно применяются для транспортировки тяжелого груза.

  

  

  

Если человеку нужен очень тонкий трос, он может обратить внимание на изделия изо льна. Они не отличаются прочностью, но довольно мягкие и эластичные.

Синтетические

• Нейлоновые. Считаются высокопрочными, лёгкими, влагоустойчивыми, эластичными. Имеют температуру плавления от 200°C (в зависимости от марки нейлона). Нейлоновый трос может растягиваться до 30%, а после прекращения нагрузки возвращаться к первоначальному состоянию.
• Полиэстеровые. Износостойкие приспособления, часто используемые в парусном виде спорта. По эластичности уступают нейлону.
• Полиэтиленовые. Отличаются долговечностью, прочностью. Плавятся при температуре 180°С.
• Полипропеновые. Многопрядные изделия с высокой прочностью и гибкостью. Быстро изнашиваются, однако широко применяются благодаря дешевизне.

Стальные

• устойчивость к динамическим нагрузкам;
• легкость в визуальном обнаружении дефектов при износе;
• простоту в эксплуатации.

Недостатком считается невозможность использования во влажных и агрессивных средах. О торчащие порванные проволоки можно сильно пораниться, а при обрыве во время сильных нагрузок трос способен не только травмировать, но и убить человека. К ещё одному минусу относят подверженность ржавлению, большой вес по сравнению с синтетическими канатами.

Виды и маркировка

При выборе троса учитывается масса факторов:

• Устройство;
• Длина;
• Диаметр;
• Гибкость;
• Предельная нагрузка, которую способно выдержать изделие.

Наиболее сложное устройство имеют тросы тройного свивания, изготавливающиеся из стренги. По сути, стренга — это стальной трос двойного свивания, специально изготовленный для формирования из него в дальнейшем более сложных изделий.

Для производства сложных по конструкции тросов могут использоваться выполненные различными способами пряди. Для маркировки и определения типа прядей используется обозначение ЛК — линейное касание. Простейшие по устройству пряди (ЛК-0) характеризуются одинаковым шагом свивания во всех слоях и повторяющимся узором.

Для формирования слоев пряди используется проволока разного диаметра, обозначается она в таких случаях — ЛК-Р. Есть смешанные типы прядей, то есть те, слои которых изготовлены из проволоки разного диаметра. Эти пряди имеют обозначение ЛК-РО. Способ изготовления прядей тоже учитывается при выборе.

Стальные тросы вьются также из прядей, изготовленных по принципу точечного касания (ТК) проволоки в них. Особенности устройства этих прядей в том, что в каждом их слое проволока намотана с разным шагом, а слои перекрещиваются друг с другом. Сразу скажем, что не рекомендуется использовать тросы с такими прядями, когда они предназначены для значительных динамических нагрузок. Ведь в связи с малой плотностью внутренней структуры данных изделий слои их при динамических нагрузках подвергаются сильному трению, что может быстро вывести трос из строя.

Комбинированные тросы изготавливаются из прядей типов ЛК и Т. К. Они обозначаются ТЛК. Каждый из описанных типов выбирается в зависимости от назначения, тщательно оцениваются условия эксплуатации.

Отдельного внимания заслуживает изделие из оцинкованной проволоки. Для дополнительной защиты от коррозии оно помещается в ПВХ оболочку. Благодаря этой особенности устройства изделие успешно эксплуатируется и в неблагоприятных условиях. Такими тросами обвязываются грузы, опускаемые в жидкие среды, с их помощью выполняется монтаж антенн и мачт, линий связи и электропередачи.

Типы сердечников в стальных тросах

Тросы бывают с тремя типами сердечников:

1. Сердечник из проволоки, который имеет ту же конструкцию, что и внешние жилы.
2. Волоконный сердечник чаще применяют для такелажа. Такие тросы обладают высокой прочностью на растяжение, а благодаря увеличенному диаметру проволоки более устойчивы к истиранию. Для изготовления таких тросов чаще всего используют сизаль (грубое волокно) или полипропилен. За счет этого удается обеспечить гибкое основание для прядей в структуре каната. Волокнистые сердечники используются для изготовления канатов, где требуется эластичность. Волоконные сердечники непригодны для применения на открытом воздухе.
3. Независимый стальной сердечник троса. Этот тип подходит для изготовления тросов, которые используются на растяжении, подвергаются серьезным сжимающим нагрузкам, высоким рабочим температурам. Данный тип каната тяжелее и прочнее троса с волокнистым сердечником.

Характеристики стальных канатов

По механическим свойствам проволоки: марки ВК — высокого качества, марки В — повышенного качества, марки 1 -нормального качества;

По прочностным характеристикам: с маркировочными группами временного сопротивления разрыву — 1370 (140), 1470(150), 1570(160), 1670(170), 1770(180), 1860(190), 1960(200), 2060 (210), 2160(220). Канаты маркировочных групп 1370(140) — 1770(180) изготавливаются серийно, остальные по согласованию.

По виду покрытия поверхности проволоки: без покрытия: с цинковым покрытием — для особо жестких агрессивных условий работы (ОЖ), для жестких агрессивных условий работы (Ж), для средних агрессивных условий работы (С).

По назначению каната: грузолюдские (ГЛ) для подъема и транспортировки людей и грузов; грузовые (Г) — для транспортировки грузов.

По материалу сердечника: с органическим сердечником (о. с.) из натуральных или синтетических материалов; с металлическим сердечником (м. с.).

По направлению свивки элементов каната: правой свивки, левой свивки (Л).

По сочетанию направлений свивки каната и его элементов: крестовой свивки — направление свивки прядей в канате противоположно направлению свивки проволок в прядях; односторонней свивки (0) — направление свивки прядей в канате и проволок в прядях одинаковое.

По степени крутимости: крутящиеся — с одинаковым направлением свивки всех прядей по слоям каната (шести- и восьмипрядные канаты с органическим и металлическим сердечниками); малокрутящиеся (МК) — с противоположным направлением свивки элементов каната по слоям в многослойных, многопрядных канатах и в канатах одинарной свивки.

По способу изготовления: нераскручивающиеся (Н) — элементы каната сохраняют свое положение после снятия вязок с концов каната и удаления заварки торца; раскручивающиеся; рихтованные (Р).

По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки: с точечным касанием проволок между слоями (ТК); с линейным касанием проволок между слоями (ЛК); с комбинированным точечно-линейным касанием проволок между слоями (ТЛК).

По точности изготовления: нормальной точности; повышенной точности (Т); с ужесточенными предельными отклонениями по диаметру каната.

Классификация тросового изделия

Стальной трос широко распространен, на рынке представлен большой выбор изделий. Есть несколько классификаций металлических тросов:

• по назначению;
• по форме сечений;
• количество прядей в канате, что определяет его сферу применения;
• материал основного элемента — сердечника;
• свойства проволок;
• направление прядей в структуре – левостороннее, правостороннее;
• вид обработки проволоки;
• вид и род витья.

Чтобы определить номинальный диаметр троса, нужно сделать замеры в двух сечениях. Между ними должно быть расстояние в 1 м. В сечениях меряют диаметр два раза по линии максимального расстояния между предельными точками.

Применение в зависимости от типа

Прочностные, физико-механические характеристики стального троса и область использования во многом зависят от его конструкции, вида.

Металлополимерные тросы используются для обвязки грузов, прокладывания воздушных линий связи и монтажных работ. Талевые канаты ГОСТ 16853-88 нашли применение в газо- и нефтедобывающей отрасли во время бурения. ЛК-О отличаются превосходной износостойкостью, поэтому их используют в большинстве подъемных механизмов. ЛК-Р устойчивы к температурным скачкам, повышенной влажности, осадкам, благодаря чему их можно использовать практически в любых условиях природной среды. С помощью специальных буксировочных тросов получается тянуть легковые авто, автопоезда и огромные фуры, весом более 40 тонн.

Типы тросов

Различают несколько типов тросов, отличающихся по виду работ, навивке, количеству прядей. При классической навивке волокна свивают трижды. Сначала делают пряжу, затем прядки, а после закручивают пряди в трос. У таких тросов бывает крутая и пологая навивка. В первом случае изделия не подвержены быстрому износу, а во втором – они способны выдерживать максимальные механические нагрузки.

Тросовых работ

В зависимости от направления навивки тросы бывают с прямым спуском (правая навивка) и обратным (левая навивка). При изготовлении изделий с правой навивкой пряди скручивают по направлению часовой стрелки, по спирали, что схоже с винтом с правой резьбой.

Кабельных работ

Отличаются сплетением волокон в четыре раза. Считаются более плотными, износостойкими. Стоят дороже тросовых канатов, но имеют меньшую прочность.

Квадратные

Такие изделия производят из восьми прядей, которые чередуются попарно. Одна пара проходит по правой навивке, а другая – по левой. В итоге получается изделие без скручиваний, довольно мягкое, устойчивое к проникновению влаги.

Дистанционного управления

Изготовлены из стального сердечника, покрытого смазкой. Его помещают в бухту/чехол, имеющую полиуретановую оплетку. В конце троса крепится наконечник, фиксирующий положение этого чехла, но не мешающий движению сердечника внутри кожуха.

Выбирая трос, необходимо учитывать сферу деятельности, в которой планируется его применение, технические и механические параметры. Если канат нужен для погрузочных механизмов, обязательно изучается техническая документация, в которой чётко указана длина, толщина, качество, код по ГОСТу.

Дополнительная информация

Современный рынок предлагает тросы, чья поверхность защищена материалом, который может противостоять горению и перепадам температуры.

Конструкция стального троса – как он свит?

Конструкции и элементы троса разнообразны, но мы все же выделим основные особенности. Обычно канат имеет плетение, состоящее из множества проволок. В середине находится сердечник, который изготавливается из различных материалов синтетической или органической природы, еще для этого часто используют металл, тогда его покрывают цинком или алюминием, чтобы защитить от коррозии. В основном сердечник не принимает никакой нагрузки, а служит своеобразным амортизатором для остальных частей троса, ведь именно на него накладываются пряди, и он предохраняет навитую проволоку от продавливания внутрь под действием тяжелых грузов.

Коды различных вариантов смазки канатов