Главная Характеристики продукции Технические спецификацииКанаты

Канаты: описание, характеристики, действующие ГОСТ и области применения

Стальные канаты (тросы) — высокопрочные изделия из стальной проволоки, скрученной в пряди и свитой вокруг сердечника. Широко применяются в строительстве, промышленности, судоходстве, горнодобывающей отрасли и других сферах благодаря высокой прочности, долговечности и устойчивости к нагрузкам.

Производство стального каната регулируется ГОСТ 3241-91 «Канаты стальные. Технические условия».

Виды металлических канатов

Классификация канатов ведется по широкому перечню критериев (параграф 1 ГОСТ 3241-91). Перечислим некоторые, но не все варианты:

По конструкции

Одинарной свивки — состоят из проволок, свитых по спирали в один или несколько концентрических слоёв.

Двойной свивки — из отдельных прядей, свитых в один или несколько концентрических слоев. Применяются самостоятельно или служат элементами более прочных тросов.

Тройной свивки — отдельные канаты двойной свивки, свиты в один концентрический слой.

По назначению

Грузовые (Г) — для транспортировки и подъёма грузов.

Грузолюдские (ГЛ) — для подъема людей и грузов (например, в лифтах и подъёмниках; минимальный диаметр — 8 мм).

По материалу сердечника

С органическим сердечником (ОС) — из натуральных (пенька, сизаль, хлопок) или синтетических (полипропилен, капрон, полиэтилен) материалов. Обеспечивает гибкость и амортизацию, впитывает смазку, снижая трение между прядями.

С металлическим сердечником (МС) — из стальной проволоки, в виде пряди или каната двойной свивки. Повышает прочность на разрыв, устойчивость к раздавливанию и к высоким температурам, но снижает гибкость.

По виду покрытия поверхности проволок в канате

Без покрытия — для использования в сухих условиях.

Оцинкованные — защищены от коррозии; подходят для эксплуатации на открытом воздухе и во влажных условиях. Дополнительно вводят классификацию от поверхностной плотности цинка.

Покрытие полимерными материалами.

По типу свивки прядей и канатов ординарной свивки

ЛК (линейное касание)— проволоки касаются по всей длине, что повышает износостойкость.

ТК (точечное касание) — проволоки касаются в отдельных точках, менее износостойки.

ТЛК — комбинированное точечно-линейное касание.

ПК — полосовое касание проволок в прядях (пластически обжатые пряди).

По направлению свивки

Односторонней свивки (О) — направление свивки проволок в пряди и прядей в канате совпадает.

Крестовой свивки — направления свивки проволок в прядях и прядей в канате противоположны.

Комбинированной свивки — сочетание разных направлений.

По раскручиваемости

Раскручивающиеся — после обрезки конец троса стремится распуститься на отдельные составляющие.

Нераскручивающиеся (Н) — в процессе производства проволоки и пряди проходят специальную обработку (деформацию), снимающую внутренние напряжения. Даже после обрезки такой трос не расплетается, а его ветви сохраняют заданное положение.

По уравновешенности

Рихтованные (Р) — сохраняют прямолинейность благодаря снятию технологических напряжений.

Нерихтованные — менее уравновешенные изделия. Конец троса стремится к скручиванию за счёт остаточных напряжений внутри конструкции.

Канаты из пластически обжатых прядей

Одним из наиболее эффективных технологических приемов, улучшающим качество стальных канатов, являются методы силовой обработки прядей канатов. Основной метод силовой обработки – это круговое пластическое обжатие прядей, осуществляемое путем волочения их через роликовую кассету (специальные обжимные ролики).

Канаты из пластически обжатых прядей в результате поверхностной силовой обработки приобретают:

меньшее конструктивное удлинение;
больший модуль упругости;
повышенную стойкость к абразивному износу;
повышенное сопротивление к поперечному раздавливанию;
большее суммарное и агрегатное разрывное усилие;
увеличенный ресурс работы каната.

Все приобретенные свойства канатов позволяют в процессе эксплуатации снизить контактные напряжения в паре блок-канат, а, следовательно, снизить общие напряжения в проволоках. Срок службы каната увеличивается за счет повышения усталостной прочности проволок и снижения обрывности.

Канаты стальные с использованием во внешнем слое пластически обжатых прядей (ПК)

Канаты с полимерным покрытием металлического сердечника и каната в целом

Полимер создает разделительный слой, исключающий непосредственный контакт металл-металл и предотвращающий абразивный износ как самого каната, так и оборудования. Снижается износ проволок каната, приводящий к их разрушению. Полимерное покрытие снижает усталостное разрушение проволок.

В процессе работы на канат действуют частые знакопеременные нагрузки, что вызывает усталость материала проволок и является одной из причин разрушения стальных канатов. Усталостные явления усиливает наличие высоких контактных напряжений между проволоками прядей и стального сердечника, а также между проволоками и поверхностью шкивов, лебедок и блоков. Наличие разделительного слоя полимера снижает контактные напряжения и увеличивает ресурс работы каната. Исключается деформация прядей и каната под воздействием динамических нагрузок.

Полимер, заполняющий межпрядные зазоры, при динамических нагрузках выступает в роли демпфера, снижая риск деформации прядей и сердечника, а также самого каната. Дополнительно полимер обеспечивает более равномерную работу прядей в канате, предотвращая преждевременный обрыв одной из прядей.

Наличие полимера на поверхности каната предотвращает его преждевременное коррозионное поражение и абразивный износ, увеличивая срок службы. Заполнение сечения каната полимером повышает его сопротивляемость поперечным, сдавливающим нагрузкам и предотвращает повреждение поверхностного слоя проволок при вырывании каната, запавшего между витками, или витками и щекой барабана.

Канаты с полимерным покрытием используются в качестве подъемных на экскаваторах P&H-2300, P&H-2800, ЭКГ-12 и ЭКГ-18 и другой грузоподъемной технике, несущих элементах подвесных мостов, угольной, горнодобывающей промышленности.

Срок службы стальных канатов с полимерным покрытием в 1,5 раза выше по сравнению с обычными стальными канатами.

С полным сортаментом канатов, производимых Белорецким металлургическим комбинатом, можно познакомиться в каталоге.

Стандарты (ГОСТ), регламентирующие производство и применение стальных канатов

ГОСТ 3241-91 «Канаты стальные. Технические условия» распространяется на канаты общего назначения.

ГОСТ 2688-80 «Канаты двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+1. Сортамент». Применяются в шахтах, подъёмно-транспортных машинах, подвесных дорогах, кабель-кранах, землеройных и дорожных машинах, металлургической промышленности, на судах, лесосплаве, в лесной и деревообрабатывающей промышленности.

ГОСТ 3066-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х7(1+6)+1х7(1+6). Сортамент». Используются в качестве подъёмных на судах, буксирных на лесосплаве, тормозных в шахтных установках, тяговых на канатных дорогах.

ГОСТ 3070-88 «Канаты двойной свивки типа ТК конструкции 6×19(1+6+12)+1. Сортамент». Применяются для подъёмно-транспортных механизмов, где не требуются высокая гибкость и устойчивость к коррозии.

ГОСТ 7668-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-РО 6х36(1+7+7/7+14)+1. Сортамент» устанавливает технические условия для стальных канатов, предназначенных для использования в портальных, судовых, мостовых, автомобильных, башенных кранах, лебёдках, изготовления строп.

ГОСТ 16853-88 «Канаты стальные талевые для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения. Технические условия» регулирует технические характеристики для стальных канатов, используемых для буровых установок, для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения нефтяных и газовых скважин.

Сферы применения разных видов канатов

Сферы применения разных видов канатов
Вид каната	Характеристики	Сферы применения
Грузовой (Г)	Предназначен для транспортировки и подъёма грузов. Не используется для перевозки людей.	Строительство (краны, лебёдки), горнодобывающая промышленность (шахтные подъёмники), портовые краны, буксировка, лесосплав, складская логистика.
Грузолюдской (ГЛ)	Повышенные требования к безопасности и надёжности. Минимальный диаметр — 8 мм.	Лифты, пассажирские подъёмники, фуникулёры, эвакуационные системы, канатные дороги с пассажирскими кабинами.
С органическим сердечником (ОС)	Высокая гибкость и амортизация. Сердечник из натуральных (пенька, сизаль) или синтетических (полипропилен, капрон) материалов. Впитывает смазку, снижая трение между прядями.	Строительные краны, лебёдки, такелаж, где важна гибкость. Канатные дороги, шахтные подъёмники, грузовые лифты (по ГОСТ 3077-80).
С металлическим сердечником (МС)	Высокая прочность на разрыв, устойчивость к раздавливанию и высоким температурам. Меньшая гибкость по сравнению с ОС.	Металлургические краны (работа при высоких температурах), шахтные подъёмные установки, многослойная навивка на барабаны лебёдок, трубоукладчики, тяжёлое машиностроение.
Оцинкованный	Защищён от коррозии за счёт цинкового покрытия (С — средней плотности, Ж — высокой плотности, ОЖ — особой плотности).	Открытые площадки, портовое оборудование, судоходство, наружные конструкции, влажные и коррозионноактивные среды, мостостроение, линии электропередачи.
С полимерным покрытием	Дополнительная защита от коррозии и истирания. Устойчив к агрессивным химическим средам.	Химическая промышленность, морская вода, экстремальные климатические условия, экскаваторы в карьерах, оборудование для добычи полезных ископаемых.
Одинарной свивки	Состоит из проволок, свитых в один или несколько концентрических слоёв. Жёсткий, устойчив к растягивающим нагрузкам.	Линии электропередач, растяжки, ванты, ограждения, временные крепления.
Двойной свивки (ЛКО, ЛКР, ТК и др.)	Отдельные пряди свиты послойно вокруг сердечника. Высокая прочность и гибкость.	Подъёмно-транспортные механизмы, краны (башенные, автомобильные, мостовые, судовые), экскаваторы, землеройные машины, буровые установки.
Тройной свивки	Отдельные канаты двойной свивки свиты в один концентрический слой. Высокая прочность, высокая гибкость, устойчивость к сложным нагрузкам.	Тяжёлое машиностроение, крупные подъёмные установки, морские платформы, оборудование для нефтегазовой отрасли.
ЛК (линейное касание)	Проволоки касаются по всей длине. Высокая износостойкость.	Краны, лифты, шахтные подъёмники, канатные дороги, металлургическое оборудование.
ТК (точечное касание)	Проволоки касаются в отдельных точках. Менее износостойки, но дешевле.	Временные лесосплавные и расчалочные крепления, где отсутствуют пульсирующие нагрузки и знакопеременные изгибы.
ТЛК (комбинированное точечно-линейное касание)	Сочетает преимущества ЛК и ТК. Хорошая гибкость и износостойкость.	Универсальное применение: строительство, горнодобывающая отрасль, судостроение, тяжёлое машиностроение.
Нераскручивающийся (Н)	Специальная обработка снимает внутренние напряжения. Сохраняет форму после обрезки.	Грузоподъёмные механизмы, где важна стабильность конструкции каната: краны, лебёдки, тельферы, стропы.
Рихтованный	Сохраняет прямолинейность благодаря снятию технологических напряжений.	Монтаж конструкций, где требуется точная укладка каната: подвесные мосты, вантовые системы, растяжки для мачт.
Для буровых установок (по ГОСТ 16853-88)	Высокая прочность, устойчивость к динамическим нагрузкам и коррозии.	Нефтегазовая промышленность: буровые установки, эксплуатационное и разведочное бурение нефтяных и газовых скважин.

Производители канатов

АО «Белорецкий металлургический комбинат» (АО «БМК») входит в число крупнейших российских производителей стальных канатов различных типов и конструкций и выпускает канаты диаметром от 0,6 до 90 мм.

На АО «БМК» активно ведется разработка новых конструкций канатов, позволяющих в процессе эксплуатации канатов снизить контактные напряжения в паре блок-канат, снизить общие напряжения в проволоках, повысить усталостную прочность и срок службы каната.

Увеличение работоспособности стальных канатов является актуальной проблемой, т.к. современные механизмы предъявляют к ним ряд требований, выходящих за пределы возможности их стандартных конструкций по износостойкости, структурной устойчивости при больших нагрузках, повышенном разрывном усилии каната в целом и т.п.

Одно из направлений повышения конкурентоспособности канатов — изготовление канатов с полимерным покрытием.

Виды канатов, производимых на БМК

Канаты двойной свивки многопрядные типов ЛК-О и ЛК-Р. Конструкция: 12×7(1+6)+6×19(1+6+6/6)+1 о.с. Предназначены для грузоподъёмных механизмов, шахтных установок, тяговых лебёдок, буксировочных работ (кроме такелажа). Соответствуют ГОСТ 16828-81, могут изготавливаться по другим техническим требованиям по запросу заказчика.

Канат двойной свивки многопрядный типа ЛК-О с органическим сердечником

Канат двойной свивки многопрядный малокрутящийся типов ЛК-О и ЛК-Р с органическим сердечником

Канат двойной свивки многопрядный типа ЛК-Р с органическим сердечником

Канаты двойной свивки типа ТЛК-О. Конструкция: 6×37(1+6+15+15)+1 о.с. Диаметр: 13,5–66,5 мм. Соответствуют ГОСТ 3079-80, предназначены для подъёмно-транспортных машин.

Канат двойной свивки типа ТЛК-О с органическим сердечником

Канаты двойной свивки типа ЛК-О. Конструкция: 3×7(1+6). Диаметр: 1,35–3,0 мм и 12,0–17,0 мм. Соответствуют ГОСТ 3093-80, общего назначения.

Канаты с полимерным покрытием. БМК выпускает канаты с числом прядей от 6 до 12 и диаметрами от 22 до 90 мм в нескольких исполнениях: с покрытием металлического сердечника, с покрытием сердечника и каната в целом, с покрытием только каната.

Канаты стальные экскаваторные с полимерным покрытием (исполнение 2)

Канаты стальные экскаваторные с полимерным покрытием (исполнение 3)

Канаты стальные экскаваторные с полимерным покрытием (исполнение 4)

Технические характеристики канатов БМК

Повышенная гибкость многопрядных канатов. Это позволяет использовать в оборудовании блоки меньших диаметров, что важно для многоблочных подъёмных устройств, кранов, талевых систем буровых установок и экскаваторов.
Увеличенный технический ресурс. Многопрядные канаты обладают ресурсом, который в 1,5–2 раза и более превышает ресурс 6-прядных канатов.
Уравновешенность. За счёт противоположности направлений свивки по слоям многопрядные канаты более уравновешены.
Прочность. Увеличивается за счёт роста коэффициента заполнения металлического сечения каната.
Защита от внутренних повреждений при полимерном покрытии. Полимер исключает контакт проволок сердечника и прядей между собой, что предотвращает внутренние разрывы и значительно замедляет разрушение от контактных напряжений в процессе эксплуатации.
Защита от внешних воздействий. Слой полимера на поверхности каната предотвращает контакт с металлическими частями подъёмных механизмов, блоков и шкивов, снижая их износ. Также полимер защищает канаты от влаги, абразивных частиц и химических веществ.
Устойчивость полимера к температурным воздействиям. Полимер сохраняет пластичность и работоспособность при температурах до −60 °C, а также устойчив к высоким температурам до +80 °C.
Снижение износа оборудования. За счёт полимерного покрытия уменьшается интенсивность износа блоков, шкивов и других деталей оборудования. На карьерах зафиксировано сохранение и даже восстановление шкивов и блоков экскаваторов, повреждённых при работе со стальными канатами без покрытия.
Увеличение наработки. Испытания показали, что канаты с полимерным покрытием могут превышать нормативные показатели наработки в 2 раза и более. Например, на экскаваторе ЭКГ-15М Качканарского ГОКа канаты диаметром 57 мм с полимерным покрытием показали наработку почти в 2,5 раза больше, чем предыдущие версии.
Экономическая эффективность. Канаты с полимером снижают совокупные затраты пользователей за счёт увеличения срока службы и сокращения простоев техники. БМК продолжает совершенствовать технологии производства и состав полимера, чтобы повышать качество продукции и расширять её применение в различных отраслях.