Канаты и стропы

Канаты из органических и синтетических волокон. Канаты из органических волокон (пеньковые, сизалевые) на монтажных работах служат в основном в качестве оттяжек и расчалок. Канаты из синтетических волокон (капроновые, полипропиленовые, полиэфирные, полиэтиленовые) могут использоваться и для оснастки полиспастных систем в особых случаях, когда нецелесообразно или нельзя применять стальные канаты. В такелажной оснастке можно встретить комбинированные канаты типа «пенька — сталь». Они имеют большую разрывную нагрузку по сравнению с канатами пеньковыми, сизалевыми и полипропиленовыми, но уступают по прочности капроновым канатам.

Особенностью канатов из органических и синтетических нитей является значительное удлинение под нагрузкой. Наименьшее удлинение у канатов из органических волокон (до 20 %), наибольшее — у канатов из синтетических волокон (до 50 %) при нагрузке, близкой к разрывной. Удлинение синтетических нитей с увеличением влажности возрастает на 11…19 %.

Канаты из манильской пеньки, даже химически обработанные, подвержены гниению. При работе во влажной среде длина каната из пеньки сокращается, прочность его уменьшается. Канаты из синтетических волокон обычно не поддаются гниению, плесени и грибкам. Нейлон очень слабо поглощает влагу, а пропилен совсем ее не вбирает. Поэтому влажные канаты из этих материалов не становятся жесткими. Сухие и чистые канаты из синтетических волокон не замерзают и обладают хорошими диэлектрическими свойствами. Однако они подвержены плавлению при высоких температурах и не должны использоваться при значительном трении или там, где возможен их чрезмерный нагрев. Следует избегать их применения вблизи зоны сварочных работ.

Пеньковые канаты (ГОСТ 30055–93) изготовляют трехпрядными кручеными бельными и пропитанными трех исполнений: специальные, повышенной прочности и обыкновенные. Выпускают также приводные пеньковые канаты.

При маркировке бухт применяют следующее условное обозначение: первые две буквы — наименование каната, последующие цифры — линейная плотность каната; две последующие буквы — группа каната; обозначение стандарта. Примеры условного обозначения пеньковых канатов:

• канат пеньковый бельный ПБ линейной плотностью 120 ктекс (1 ктекс — это масса 1000 м каната в килограммах) специальный (Сп): ПБ 120 ктекс Сп ГОСТ;
• канат пеньковый пропитанный (смоленый) (ПС) линейной плотностью 144 ктекс повышенный (ПВ): ПС 144 ктекс ПВ ГОСТ;
• канат пеньковый, пропитанный составом Е-1 (ПЕ) линейной плотностью 442 ктекс повышенный (ПВ): ПЕ 442 ктекс ПВ ГОСТ;
•  канат пеньковый приводной бельный (ППБ) линейной плотностью 1924 ктекс обыкновенный (Об): ППБ 1924 Об ГОСТ.

Пеньковые канаты изготовляют диаметром 10…112 мм с разрывной нагрузкой 7900…537 750 Н. Наибольшая разрывная нагрузка у специальных канатов, а наименьшая — у обыкновенных. Прочность пропитанных канатов на 1…3 % меньше прочности бельных. Приводные канаты обладают прочностью, практически равной прочности бельных канатов.

Сизалевые канаты производят трехпрядными трех исполнений, как и пеньковые (табл. 1). В сизалевых канатах повышенной прочности имеется одна цветная каболка, а в канатах специальной группы — две цветные каболки.

Различают канаты капроновые трехпрядные, капроновые плетеные восьмипрядные — по ТУ 17 РСФСР 40-9183–78 (табл. 2), полипропиленовые крученые трехпрядные — по ТУ 17-05-003–76 (табл. 3). В зависимости от разрывной нагрузки капроновые канаты подразделяют на обыкновенные и повышенной прочности.

В комбинированных канатах пряди состоят из стальной оцинкованной проволоки и из пеньковой смоленой или сизалевой пряжи. По конструкции такие канаты изготовляют трех-, четырех- и шестипрядными. Число проволок в пряди 6…16, диаметр 0,5…1 мм.

Канаты «пенька — сталь» выпускают нераскручивающиеся (канат не раскручивается на отдельные пряди после снятия перевязок) и раскручивающиеся. Канаты «пенька — сталь» подразделяются на две группы: повышенной и нормальной прочности (табл. 4).

Способы строповки грузов, крепления к грузозахватным органам и изготовления узлов с применением канатов приведены в табл. 5.

Связывание каната узлом заставляет наружные волокна нагружаться больше, чем в прямом канате без узла, и вследствие растяжения этих волокон прочность каната уменьшается (рис. 1, а).

При разрушении каната наружные волокна разрываются первыми, а за ними рвутся и внутренние волокна. Петли, образованные одним канатом, проходящим над другим того же самого диаметра, обеспечивают полную прочность одиночного каната, если сила растяжении приложена к обоим канатам, образующим петлю (рис. 1, б).

Уменьшение прочности, вызванное соединениями и узлами в элементе, образованном из нескольких отрезков канатов, не суммируется.

Например, если груз подвешен к двум канатам одинакового диаметра, соединенных связкой Каррик, и прикреплен к одному проушиной, а к другому — креплением Боулайн, прочность системы достигает 50 % от прочности канатов при растяжении (рис. 1, в). Не следует использовать канаты с узлами для подъема груза на отметке выше уровня земли. При использовании синтетических канатов рекомендуется применять двойные узлы.

Стальные проволочные канаты. Для такелажной оснастки преимущественно применяют круглые канаты грузового назначения с линейным касанием (ЛК) проволок между слоями, нераскручивающиеся из проволоки по механическим свойствам не ниже марки 1 с маркировочной группой по временнóму сопротивлению разрыву проволок 1770 МПа (180 кгс/мм2) и выше.

Конструкцию каната обозначают следующим образом: первая цифра — число прядей в канате, вторая — число проволок в пряди. Знак умножения между первой и второй цифрами говорит о том, что каждая из прядей имеет одно и то же число проволок. Если в канате или пряди есть сердечник, это обозначается знаком +, а рядом стоящая цифра означает число сердечников, далее буквами показан тип сердечника (о.с. — органический, м.с. — металлический), например канат конструкции 6 × 36 + 1 о.с.

Канат одинарной свивки состоит только из проволок, свитых по спирали в один или несколько концентрических слоев; канат двойной свивки имеет несколько прядей; канат тройной свивки состоит из свитых канатов двойной свивки. Полное обозначение каната включает в себя указание типа свивки: ЛК-О — с линейным касанием проволок при одинаковом диаметре проволок по слоям пряди; ЛК-Р — то же, при разных диаметрах проволок в наружном слое пряди; ЛК-З — то же, с проволоками заполнения в пряди; ЛК-РО — то же, с проволоками разных и одинаковых диаметров по слоям пряди; ТЛК — с комбинированным точечно-линейным касанием проволок.

Таблица 1. Сизалевые канаты трехпрядные

При заказе канатов (ГОСТ 3241–91) указывают их диаметр, назначение, марку проволоки, вид ее покрытия, направление свивки, сочетание направлений свивки каната и его элементов, способ свивки каната, точность изготовления, маркировочную группу и государственный стандарт на канат.

Пример условных обозначений:

Канат 27,0-Г-1-Н-1764 (180) ГОСТ 7668–80 [канат диаметром 27 мм грузового назначения (Г), марка проволоки — 1, проволока без покрытия правой крестовой свивки, нераскручивающийся (Н), нормальной точности маркировочной группы 1764 МПа (180 кгс/мм²)].

Таблица 2. Капроновые канаты

Канаты, не имеющие сертификата или свидетельства об испытании, к эксплуатации не допускаются. Действительную разрывную силу каната Rд принимают по сертификату. Если в сертификате или свидетельстве об испытании указана суммарная разрывная сила проволок в канате (Rсум), то разрывную силу в целом R определяют умножением Rсум на коэффициент µ, т.е. R = Rсум µ, где µ = 0,8…0,83.

К каждому отрезку каната, предназначенному для эксплуатации, необходимо прикрепить бирку с указанием основных сведений о канате, приложить копию сертификата (свидетельства об испытании) с указанием длины отрезка.

Таблица 3. Полипропиленовые канаты

Таблица 4. Канаты «пенька — сталь»

Таблица 5. Способы строповки грузов, изготовления узлов и связок

Примечание. 1…4 — этапы выполнения крепления.

Каждый отрезок каната, находящийся в эксплуатации, регистрируют в журнале учета стальных канатов такелажных средств; перед применением на новом строительстве, но не реже одного раза в год, каждый отрезок каната освидетельствуют. Канаты, эксплуатирующиеся в средних (С), жестких (Ж) или особо жестких (ОЖ) агрессивных условиях, подвергаются освидетельствованию не реже одного раза в 3 мес.

При освидетельствовании отрезка каната устанавливают допустимость его дальнейшей эксплуатации по числу обрывов наружных проволок на шаге

свивки каната и по степени их износа или коррозии; по другим браковочным признакам, указанным в Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00 (визуально). При этом осматривают весь отрезок каната. Результаты освидетельствования заносят в Журнал учета стальных канатов такелажных средств.

Перед отрезкой каната по обеим сторонам от намеченного места разреза канат перевязывают мягкой отожженной проволокой диаметром 1…2 мм. При этом направлении перевязки (навивки проволоки на канат) противоположно направлению свивки каната.

Рис. 1. Относительная разрывная сила канатных элементов: а — прямого отрезка каната (1,0); б — узла с петлей (0,5); в — связки (0,5); г — петли на крюке (0,75); д — петли на стойке (0,75); е — соединение с перегибом (0,5); ж — с узлами и связками (0,5)

Расстояние между перевязками три-четыре диаметра каната, а длина каждой перевязки — не менее 1,5 диаметра каната. Канаты отрезают с помощью дисковых пил трения, армированных абразивных кругов или специальных устройств, сварочной дугой и рубят зубилом (при диаметре каната не более 16 мм).

Канаты, находящиеся в эксплуатации, смазывают не реже одного раза в год. Для этого рекомендуется применять смазку типа «Торсиол», но перед смазыванием их следует очистить от старой смазки, грязи и следов коррозии. Канат очищают механическими или ручными щетками или с использованием специальных установок и протирают обтирочными материалами, смоченными в бензине. Очищенные канаты смазывают при перемотке с одной катушки на другую в ванне, заполненной канатной смазкой, подогретой до температуры 60 °С, или с помощью специальных устройств, стендов.

Выбор, расчет и браковка стальных канатов. Для оснастки монтажных лебедок, полиспастов, витых и полотенчатых стропов применяют стальной канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6 × 36 + 1 о.с. по ГОСТ 7668–80  (табл. 6).

Таблица 6. Канат двойной свивки типа ЛК=РО конструкции 6 36 (1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о.с.

Для изготовления одно- и многоветвевых, не регулируемых по длине под нагрузкой расчалок, оттяжек и тяг используют стальные канаты двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6 × 36 + 1 м.с. по ГОСТ 7669–80 (табл. 7) и типа ЛК-Р конструкции 6 × 19 + 1 о.с. по ГОСТ 2688–80.

Таблица 7. Канат двойной свивки типа ЛК=РО конструкции 6 36 (1 + 7/7 + 14) + 7 7 (1 + 6)

Минимально допустимый диаметр стального проволочного каната, служащего для такелажной оснастки, выбирают по расчетной разрывной силе

цилиндрической формы без коуша D1 и каната d, равном D1 d ≥ 4, а также захватного устройства двойной кривизны (типа коуша) D2 и каната, составляющем где S — наибольшая растягивающая сила в ветви или витке каната (для полиспастов с учетом их КПД и наибольшей неравномерности при совместной работе двух полиспастов и более), Н; Кз — коэффициент запаса прочности.

Разрывная сила R каната в целом, выбранного по табл. 6 и 7, или сила Rд, выбранная по сертификату, должна быть не меньше расчетной силы Rр.

Значение Кз канатов монтажных лебедок и полиспастов принимают в зависимости от соотношения D/d диаметров канатного блока, измеренного по дну канавки, или барабана лебедки D и каната d:

Значение Кз канатов расчалок, оттяжек и тяг, не регулируемых по длине под нагрузкой, не менее 2,5 при соотношении диаметров: захватного устройства

Соотношение диаметров D/d уравнительных (отводных) канатных блоков для многоветвевых, не регулируемых по длине под нагрузкой расчалок не менее 10.

Значение Кз канатов диаметром dс для витых стропов (рис. 2) не менее 4,5 при соотношении диаметров захватного устройства двойной кривизны (типа коуша) и стропа Do/d ≥ 2.

Значение Кз канатов полотенчатых стропов, уложенных в один слой, не менее 5,0 при соотношении диаметров Do/d ≥ 4 и отсутствии перекосов.

При угле перекоса между поверхностями захватного устройства и перемещаемого оборудования до 10° и Do/d ≥ 4, а также при многослойной укладке стропа коэффициент прочности Кз ≥ 6,0. Канаты монтажных лебедок и полиспастов бракуют по нормам, приведенным в табл. 8, а канаты расчалок, оттяжек и тяг — по нормам, указанным в табл. 9.

Канаты витых и полотенчатых стропов бракуют в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора России — ПБ 10-382-00.

Рис. 2. Витой строп (а) и его поперечное сечение из 7 (б), 19 (в) и 37 витков (г); α — угол конусности витого стропа

Таблица 8. Нормы браковки каната монтажных лебедок и полиспастов

Таблица 9. Нормы браковки каната расчалок, оттяжек и тяг

Стальные проволочные канаты такелажной оснастки также бракуют при:

• обрыве пряди каната;
• выходе металлического или пенькового сердечника или прядей внутреннего слоя многослойного каната на поверхность каната;
• появлении плоских участков, местного увеличения или уменьшения диаметра каната, волнистости, при которой ось каната принимает спиральную форму;
• образовании петель, заломов и перекручиваний;
• выгорании сердечника и изменении цвета проволок каната.

Соединения стальных канатов. Различают разъемные и неразъемные соединения петли канатов. К разъемным относят соединения, выполняемые с использованием рожковых, клиновых, коушных, волновых и рычажных эксцентриковых зажимов в виде профильных вкладышей, а также соединительных звеньев. Разъемные соединения применяют при креплении неподвижной канатной ветви полиспаста, расчалок, оттяжек, тяг, полотенчатых и других стропов при их однократном использовании.

В практике монтажных работ наибольшее распространение получили рожковые зажимы (табл. 10).

Таблица 10. Рожковые зажимы

	Диаметр каната d, мм	Масса зажима, кг	Размеры зажима, мм
			А	В	L	H
	От 4 до 6	0,04	13	16	26	30
	Св. 6 » 8	0,09	17	20	34	40
	» 8 » 10	0,15	22	22	42	50
	» 10 » 13	0,23	26	26	50	55
	» 13 » 16	0,29	30	28	54	65
	» 16 » 19	0,52	36	34	66	80
	» 19 » 22	0,62	40	36	70	86
	» 22 » 25	1,02	48	40	82	100
	» 25 » 28	1,17	50	42	86	110
	» 28 » 32	1,87	58	46	100	125
	» 32 » 36	2,10	62	48	104	135
	» 36 » 40	3,58	72	60	126	155
	» 40 » 45	4,12	78	62	132	165
	» 45 » 50	4,49	82	64	136	180
	» 50 » 56	6,42	94	70	160	205
	» 56 » 63	6,51	102	76	168	220

При креплении петли неподвижной ветви каната полиспаста рожковыми зажимами дужка последних должна располагаться со стороны короткого конца петли каната. Для крепления петель канатов диаметром (мм) до 16 число зажимов должно быть три, до 25 — четыре, до 40 — пять и до 63 — шесть. Расстояния между зажимами и длина свободного конца каната зажима должны быть не менее шести его диаметров.

Нормальной затяжкой гаек зажимов считается такая, при которой диаметр каната, находящегося в зажиме, уменьшается на 1/3 его первоначальной величины. Момент затяжки при контроле динамометрическим ключом следует принимать по табл. 11.

Перед установкой зажима необходимо смазать резьбу скобы и рабочие торцовые поверхности гаек пластичным смазочным материалом. Для контроля прочности соединения двух ветвей стальных канатов в процессе эксплуатации на конце соединяемых ветвей рекомендуется ставить дополнительный зажим с образованием петли. Куски каната соединяют между собой с помощью звена, состоящего из двух пластин и двух осей (рис. 3). Для предохранения петель канатов от резких перегибов и перетирания применяют коуши, размеры которых установлены ГОСТ 2224–93 (рис. 4).

Таблица 11. Момент затяжки гаек рожковых зажимов в зависимости от диаметра канатов

Рис. 3. Узел соединения канатов

Рис. 4. Коуш

К неразъемным относят соединения, выполняемые гильзоклиновым и втулочным способами, а также сплеткой. Их применяют в основном для изготовления стропов. Гильзоклиновое соединение осуществляют с образованием петли под коуш и без него. При сплетении концов каната необходимо использовать технологию в соответствии с ОСТ 24-050–79.

Стропы из стальных канатов применяют для подъема грузов кранами и такелажными приспособлениями, мачтами, порталами, шеврами, монтажными балками и др.

Стропы многократного использования относят к инвентарным, а однократного — к неинвентарным.

Стропы, применяемые для подъема груза кранами, рассчитывают и эксплуатируют в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. С кранами используют инвентарные стропы, которые изготавливают шести типов: 1СК, 2СК, 3СК, 4СК, СКП и СКК из стальных канатов — и аналогичные стропы из синтетических тканых материалов (полиэфира, полиамида, пролипропилена).

Рис. 5. Инвентарные стропы типа: а — 1СК; б — 2СК; в — 3СК; г — 4СК; 1 — канатная ветвь; 2 — подвеска; 3 — строповое устройство (крюк или кольцо)

Конструкции и основные параметры канатных стропов СК приведены на рис. 5 и в табл. 12.

Одноветвевой строп типа 1СК состоит из двух звеньев: канатной ветви ВК и грузового крюка К, грузовой крюк — из чалочного крюка Кч и предохранительного замка Зп.

Двух- (2СК), трех- (3СК) и четырехветвевые (4СК) грузовые канатные стропы имеют подвеску П, которая содержит скобу. Петли стропов предохранены от выпадания ограничителем О и планкой Пл.

Универсальный строп типа СКП представляет собой одноветвевой строп без коушей и крюка, а строп СКК — кольцевой элемент, концы каната которого соединены между собой. Конструкция и основные параметры универсальных стропов приведены в табл. 13.

Таблица 12. Параметры инвентарных стропов с канатными ветвями

* Q — грузоподъемность стропа.

Таблица 13. Параметры универсальных стропов СКП и СКК

СКП 1 — канат; 2 — узел соединения
Обозначение стропа	Q, т	L, мм	l, мм	Обозначение стропа	Q, т	L, мм	l, мм
СКП-0,32 СКП-0,36 СКП-0,40 СКП-0,45 СКП-0,50 СКП-0,56 СКП-0,63	0,22 0,25 0,28 0,32 0,35 0,40 0,45	1000…15 000	240	СКП-2,25 СКП-2,5 СКП-2,8 СКП-3,2 СКП-3,6 СКП-4,0 СКП-4,5 СКП-5,0 СКП-5,6 СКП-6,3	1,6 1,8 2,00 2,3 2,55 2,8 3,2 3,55 4,0 4,45	3000…25 000	400
СКП-0,70 СКП-0,80 СКП-0,9 СКП-1,0 СКП-1,1 СКП-1,25 СКП-1,4 СКП-1,6 СКП-1,8 СКП-2,0	0,50 0,56 0,63 0,70 0,78 0,88 1,00 1,10 1,30 1,4	2000…20 000	320
				СКП-7,0 СКП-8,0 СКП-9,0 СКП-10,0 СКП-11,0 СКП-12,5	5,0 5,65 6,36 7,10 7,80 8,5	4000…30 000	500
СКК 1 — канат; 2 — узел соединения
Обозначение стропа	Q*, т	В, мм		L, мм	Обозначение стропа	Q, т	В, мм	L, мм
СКК-0,32 СКК-0,36 СКК-0,4 СКК-0,45 СКК-0,5 СКК-0,56 СКК-0,63	0,22 0,25 0,28 0,32 0,35 0,40 0,45	50		800…30 000	СКК-0,7 СКК-0,8 СКК-0,9 СКК-1,0 СКК-1,1 СКК-1,25 СКК-1,4	0,5 0,56 0,63 0,70 0,78 0,88 1,00	50	800…30 000
СКК-1,6 СКК-1,8 СКК-2,0 СКК-2,25 СКК-2,5 СКК-2,8	1,10 1,3 1,4 1,6 1,8 2,00	150		1500…30 000	СКК-5,0 СКК-5,6 СКК-6,3 СКК-7,0	3,55 4,0 4,45 5,00	200	2000…30 000
					СКК-8,0 СКК-9,0 СКК-10,0 СКК-11,0 СКК-12,5	5,65 6,36 7,10 7,8 8,5	150	1500…30 000
СКК-3,2 СКК-3,6 СКК-4,0 СКК-4,5	2,3 2,55 2,80 3,20		200	2000…30 000
					СКК-14,0 СКК-16,0	9,9 11,3	250	2000…30 000

* Q — грузоподъемность стропа в случае строповки груза под углом 90°.

С такелажными средствами используют в основном витые (инвентарные) и полотенчатые (неинвентарные) стропы (рис. 6).

При подборе стропов по грузоподъемности учитывают угол между их ветвями, который зависит от способа строповки груза.

При подъеме и перемещении грузов многоветвевыми стропами необходимо учитывать возможное неравномерное нагружение ветвей стропа введением коэффициента неравномерности: Кн =1 при двух ветвях; Кн = 0,75 при трех ветвях и более.

Для расстроповки перемещаемого груза на высоте при монтажных работах применяются стропы с дистанционной расстроповкой, в частности штыревостроповые захваты (рис. 7). В этих захватах для строповки груза используется кольцевой канатный строп со штыревыми устройствами (замком). Замок представляет собой каркас, в котором закреплены валик и подвижный штырь. После установки груза на проектную отметку и ослабления стропа штырь выдергивается и захват освобождается.

Регулирование силы натяжения вант (расчалок) из стальных канатов осуществляют талрепами (рис. 8), а также винтовыми стяжками. Талрепы изготовляют трех типов: ОШ, ОС и ЗС — соответственно с открытой штампованной, открытой сварной и закрытой сварной муфтами.

Рис. 6. Схемы строповки специальными стропами: а — витым; б — полотенчатым; 1 — корпус аппарата; 2 — монтажный блок (блочная обойма); 3 — комбинированная грузовая серьга; 4 — витой строп; 5 — монтажный штуцер; 6– полотенчатый строп

Рис. 7. Штырево-строповые грузозахваты: а — отдельным штыревым устройством; б — с совмещенным заякоривающим валиком и штыревым устройством: 1 — строп; 2 — заякоривающий валик; 3 и 4 — штыревые устройства

Рис. 8. Талрепы: а — с двумя вилками; б — с вилкой и ушком

Талрепы типа ОШ выпускают на допускаемые силы нагружения 1…25 кН из углеродистой и низкомагнитной стали шести исполнений; талрепы ОС — на силы нагружения 2…200 кН из углеродистой и низкомагнитных сталей; талрепы ЗС — на силы нагружения 1…16 кН из углеродистых сталей двух исполнений.