ТЯГОВЫЙ КАНАТ Российский патент 2004 года по МПК D07B1/16 

Изобретение относится к тяговому канату из синтетических волокон, предпочтительно из ароматического полиамида, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Движущиеся канаты в подъемно-транспортном оборудовании, в частности в подъемниках, в сооружении подъемных кранов и в горном деле, являются важной сильно нагруженной деталью машин. Особенно многогранной является нагрузка на трансмиссионные или отклоняемые с помощью канатного блока канаты, которые используют, например, в конструкции подъемников.

При обычных подъемных установках рама направляемой в шахте подъемника кабины и противовес связаны друг с другом с помощью каната. Для того чтобы поднимать и опускать кабину и противовес, канат проходит через рабочий шкив, который приводится в движение от приводного двигателя. Движущий момент при фрикционном замыкании оказывает влияние на соответственно прилегающий под углом обвивания участок каната. При этом канат подвергается большому поперечному напряжению. При отклонении каната под нагрузкой на рабочем шкиве пряди выполняют относительные движения, чтобы скомпенсировать разницу напряжений растяжения. То же самое касается канатов, намотанных на барабан, которые применяются в конструкции подъемников и в конструкции кранов.

С другой стороны, при подъемных установках необходима большая длина канатов, и из энергетических соображений существует требование возможно меньших масс. Наиболее прочные синтетические канаты, например из ароматических полиамидов или арамидов с цепями молекул, обладающими высокой степенью ориентации, выполняют эти требования.

Изготовленные из арамидных волокон канаты при одинаковом поперечном сечении обладают значительно более высокой несущей способностью, по сравнению с обычно применяемыми стальными тросами, и удельным весом, составляющим лишь от пятой части до шестой части. В противоположность стали, арамидное волокно, благодаря своему атомному строению, имеет, однако, небольшое относительное удлинение при разрыве и небольшое сопротивление поперечному изгибу.

Из Европейского патента ЕР 0672781 А1 известен канат из арамидных волокон со скручиванием с помощью параллельной свивки. Между наружным и внутренним слоями прядей располагается промежуточная оболочка, которая препятствует контакту между прядями различных слоев и благодаря этому снижает износ, вызываемый трением друг о друга. Поясненный в достаточной степени арамидный канат дает удовлетворительные значения в отношении срока службы, высокой прочности на истирание и прочности при переменном изгибе; разумеется, при сплетенном канате из синтетического волокна имеется возможность, что пряди сдвигаются относительно промежуточной оболочки, и таким образом получается неравномерная нагрузка на пряди. Это изменение конструктивного строения может привести к снижению усилия разрушения каната вплоть до отказа каната.

В основе изобретения лежит задача исключить недостатки известного синтетического каната и улучшить внутреннюю передачу сил в синтетическом канате.

Эта задача решается с помощью тягового каната для привода посредством канатного шкива или канатного барабана, состоящего из, по меньшей мере, одного внутреннего и одного внешнего концентрического слоя сплетенных друг с другом несущих синтетических прядей 2, 4, 7, 10, а также из одной, расположенной между внутренним слоем 5, 8 прядей и внешним слоем 12 прядей, окружающей внутренний слой 5, 8 прядей, имеющей форму шланга промежуточной оболочки 13, причем согласно изобретению промежуточная оболочка 13 имеет поверхности, подогнанные к наружному профилю примыкающих слоев 8, 12 прядей. Под тяговым канатом следует понимать движущийся приводной канат, который можно называть при необходимости также тяговым тросом или приводным тросом. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены предпочтительно усовершенствованные варианты и дальнейшие разработки изобретения, приведенного в п.1 формулы изобретения.

Достигаемые с помощью изобретения преимущества состоят в том, что промежуточная оболочка с соответствующей примыкающему профилю слоя прядей поверхностью оболочки создает большую, по сравнению с прядями, контактную поверхность. Благодаря прочной связи между внутренними и внешними слоями пряжи достигается более высокая жесткость при кручении. При нагруженном канате профилированная согласно изобретению промежуточная оболочка препятствует вращению каната, независимо от вида воздействующего момента вращения. Промежуточная оболочка согласно изобретению перекрывает промежуточные пространства между прядями граничащих с нею слоев прядей и способствует увеличению опорной и/или несущей поверхности оболочки в нагруженном состоянии каната. Это снова приводит к выровненному введению в действие момента на внутреннюю часть каната по всей окружной поверхности. Скручивающее усилие покрывных слоев прядей не действует, как прежде, преимущественно как поперечное усилие на выступы отдельных прядей, а распределяется равномерно на всю окружную поверхность оболочки. Из-за своей упругости промежуточная оболочка может воспринимать различные движения в продольном направлении расположенных рядом друг с другом прядей без относительного смещения прядей по отношению к промежуточной оболочке, что дает преимущества в отношении гибкости и стойкости при переменном изгибе каната.

Целесообразным является то, что коэффициент трения между прядями и промежуточной оболочкой составляет больше, чем u=0,15.

Предпочтительным является то, что общее относительное удлинение промежуточной оболочки больше, чем максимально возникающее относительное движение прядей между собой.

Предпочтительным также является то, что поверхности оболочки выполнены рифлеными.

Рифли выполнены в форме винтовых линий, причем направление вращения на наружной поверхности оболочки противоположно направлению вращения рифлей на внутренней поверхности оболочки.

Целесообразным является то, что толщина оболочки в самом тонком месте составляет S=0,1 мм.

Предпочтительные детали поясняются далее более подробно на основе представленного в чертеже примера выполнения промежуточной оболочки согласно изобретению. Показано:

на фиг.1 - перспективное изображение подъемного каната с промежуточной оболочкой согласно изобретению,

на фиг.2 - вид поперечного сечения подъемного каната из фиг.1.

На фиг.1 представлен канат 1, который используют в подъемных установках в качестве несущего и тягового органа. Канат 1 изготовлен из стержневой пряди 2, вокруг которой в первом направлении 3 скрутки пять одинаковых прядей 4 первого слоя 5 прядей уложены в форме винтовой линии, и с которыми десять прядей 4, 7 второго слоя 8 прядей свиты в параллельной скрутке при вывешенном соотношении между вращением свивки каната и вращением прядей.

Второй слой 8 прядей составляется из попеременного расположения двух видов соответственно пяти одинаковых прядей 4, 7. Представленное на фиг.2 поперечное сечение каната показывает другие пять прядей 7 с увеличенным диаметром, которые в форме винтовой линии расположены в углублениях несущего их первого слоя 5 прядей, в то время как пять прядей 4 с диаметром прядей 4 первого слоя 5 прядей лежат на гребнях несущего их первого слоя 5 прядей и при этом заполняют пустоты между соответственно двумя соседними, имеющими больший диаметр прядями 7. Таким образом, параллельно скрученный дважды стержень 9 каната получает второй слой 8 прядей с имеющим примерно форму круга наружным профилем, который дает описанные ниже преимущества во взаимодействии с промежуточной оболочкой 13. При продольной нагрузке каната 1 параллельная скрутка стержня 9 каната создает направленный противоположно направлению 3 скрутки момент вращения. Со стержнем 9 каната семнадцать прядей 10 в противоположном первому направлению 3 скрутки втором направлении 11 скрутки свиты в тросовой скрутке в покрывной слой 12 прядей. Соотношение длин скрутки расположенных снаружи прядей 10 с прядями 4, 7 внутренних слоев 5, 8 прядей в представленном примере выполнения составляет 1,6. Скрутка покрывного слоя 12 прядей при нагрузке создает момент вращения, который вращает в направлении, противоположном направлению 11 скрутки.

Между свитым во втором направлении 11 скрутки покрывным слоем 12 прядей и прядями 4, 7 второго слоя 8 прядей находится промежуточная оболочка 13. Промежуточная оболочка 13 выполнена из упругодеформируемого материала, как, например, полиуретановый или полиэфирный эластомеры, и нанесена на свитый стержень 9 каната путем напыления или экструзии. При этом свеженанесенная промежуточная оболочка 13 подвергается пластической деформации, при этом она плотно прилегает к окружным профилям оболочки слоев 8 и 12 и заполняет все промежуточные пространства и сохраняет выдавленные рифли 18, 19 прилегающих к ней слоев 8, 12 прядей.

Рифли 19 могут быть выполнены в виде винтовых линий, причем направление 11 вращения на наружной поверхности оболочки противоположно направлению 3 вращения рифлей 19 на внутренней поверхности оболочки.

Профилированная промежуточная оболочка 13 окружает, таким образом, второй слой 8 прядей в виде шланга и препятствует контакту прядей 4, 7 с прядями 10. Таким образом, она исключает износ прядей 4, 7, 10 вследствие взаимного трения друг о друга при движении каната 1 через канатный или приводной шкив (не показан) и возникающее при этом относительное смещение прядей 4, 7, 10 между собой. Далее промежуточная оболочка 13 создает передачу с фрикционным и геометрическим замыканием момента вращения, возникающего при нагрузке каната 1 в покрывном слое 12 прядей, на второй слой 8 прядей и тем самым на стержень 9 каната, параллельная скрутка которого создает направленный противоположно направлению 3 скрутки момент вращения.

Поверхности оболочки могут быть выполнены рифлеными.

Одновременно сопротивление трения между прядями 4, 7, 10 и промежуточной оболочкой 13 с u>0,15 выбирают таким, что между прядями и промежуточной оболочкой 13 почти не происходит никакого относительного движения, а промежуточная оболочка 13 следует выравнивающим движением с помощью упругой деформации. Упругость промежуточной оболочки 13 больше упругости импрегнирования прядей, а также несущего материала прядей, и исключает таким образом их преждевременное повреждение. С другой стороны, общее удлинение выбранного материала промежуточной оболочки 13 в любом случае больше, чем максимально возникающее относительное движение прядей 4, 7, 10 между собой.

По толщине 20 промежуточной оболочки 13 можно контролируемо установить радиальное расстояние покрывного слоя 12 пряди относительно оси вращения каната 1, чтобы, кроме того, нейтрализовать соотношение действующих в нагруженном канате 1, противоположно направленных моментов вращения покрывного слоя 12 и параллельно скрученного стержня 9 каната. Толщину 20 промежуточной оболочки 13 следует выбирать большей с увеличением диаметра прядей 10 или прядей 4 и 7. В любом случае толщина 20 промежуточной оболочки 13 должна иметь такую величину, чтобы в нагруженном состоянии при полностью заполненных промежуточных пространствах 21, 22 обеспечивалась остаточная толщина оболочки 0,1 мм между прядями 4, 7 и 10 соседних слоев 8 и 12 прядей. Пластически деформированная промежуточная оболочка 13 способствует выровненной передаче момента по всей окружной поверхности оболочки. Объем промежуточных пространств между прядями можно снизить с помощью попеременного размещения большей по диаметру пряди 7 и меньшей по диаметру пряди 4 второго слоя 8 прядей.

Канат можно использовать в самых различных установках подъемно-транспортного оборудования, например для подъемников, подъемно-транспортных устройствах шахт, в горном деле, грузоподъемных кранах, как, например, строительных, цеховых или судовых кранах, канатных дорогах и подъемниках для лыжников, а также в качестве тягового средства в эскалаторах. Привод может осуществляться как с помощью фрикционного замыкания посредством приводных шкивов или шкива Кепе, так и с помощью вращающихся канатных барабанов, на которые наматывается канат.

Канат используют в подъемно-транспортном оборудовании, в частности в подъемниках, в сооружении подъемных кранов и в горном деле. Тяговый канат для привода посредством канатного шкива или канатного барабана состоит из, по меньшей мере, одного внутреннего и одного внешнего концентрического слоя сплетенных друг с другом несущих синтетических прядей, а также из одной, расположенной между внутренним слоем прядей и внешним слоем прядей, окружающей внутренний слой прядей, имеющей форму шланга промежуточной оболочки. Промежуточная оболочка имеет поверхности, подогнанные к наружному профилю примыкающих слоев прядей. Канат отличается улучшенной внутренней передачей сил. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тяговый канат для привода посредством канатного шкива или канатного барабана, состоящий из, по меньшей мере, одного внутреннего и одного внешнего концентрического слоя сплетенных друг с другом несущих синтетических прядей (2, 4, 7, 10), а также из одной, расположенной между внутренним слоем (5, 8) прядей и внешним слоем (12) прядей, окружающей внутренний слой (5, 8) прядей, имеющей форму шланга промежуточной оболочки (13), отличающийся тем, что промежуточная оболочка (13) имеет поверхности, подогнанные к наружному профилю примыкающих слоев (8, 12) прядей.2. Тяговый канат по п.1, отличающийся тем, что коэффициент трения между прядями (4, 7, 10) и промежуточной оболочкой (13) составляет больше, чем u=0,15.3. Тяговый канат по п.1, отличающийся тем, что общее относительное удлинение промежуточной оболочки (13) больше, чем максимально возникающее относительное движение прядей (4, 7, 10) между собой.4. Тяговый канат по п.1, отличающийся тем, что поверхности оболочки выполнены рифлеными.5. Тяговый канат по п.4, отличающийся тем, что рифли (19) выполнены в форме винтовых линий, причем направление (11) вращения на наружной поверхности оболочки противоположно направлению (3) вращения рифлей (19) на внутренней поверхности оболочки.6. Тяговый канат по п.1, отличающийся тем, что толщина (20) оболочки в самом тонком месте составляет S=0,1 мм.