Способ изготовления стального каната Советский патент 1993 года по МПК D07B5/00 

Изобретение относится к технологии изготовления витых изделий, например стальных канатов, и может быть использовано преимущественно в метизной отрасли.

Целью изобретения является повышение качества каната за счет устранения кон- структивного удлинения, что позволит сократить материалоемкость канатов и ликвидировать вынужденные простой подъемных механизмов, вызванные устранением конструктивного удлинения.

Указанная цель достигается тем, что на канате после изготовления 1 - 2 м, производят разметку образца мерной длины, вырезают его и после упругой осевой отдачи его элементов сравнивают длину вырезанного образца с его длиной до вырезки, при этом величину усилий натяжения и преформаций регулируют в процессе настройки до обеспечения совмещения в одну плоскость торцовых поверхностей всех элементов вырезанного образца и обеспечения ему

меньшей или одинаковой длины по сравне ; нию с его же длиной до вырезки./S При этом при изготовлении кераскручи1 : вающихся канатов величину усилий натяжения и параметры преформаций всех элементов регулируют до обеспечения ра. венства длин мерного и вырезанного образца. -. ; . . ...V ;

На чертеже изображены образцы 2-4 неодинаковой длины, вырезанные из различных канатов 1, соответственно изготовленных из упругосжатых, недеформированных и упругорастянутых структурных элементов.

При этом изменение длин вырезанных образцов 2 и 4 по сравнению с длиной мерного образца (I), ограниченного плоскостями СС, произошло за счет перемещения разрезанных сечений образцов под действием свивочных микронапряжений ( ±гО сжатия или растяжения при нарушении свя00

ел

ь

со

S

зей между структурными элементами в процессе вырезки образцов из канатов 1,

Но сбивочные микронапряжения сжатия или растяжения по длинелюбого каната, за исключением концевых сечений, уравно- 5 вешены смежными объемами одного порядка с размерами объемов каната, равных одному шагу свивки структурных элементов- -; . . : - . .,-..

Поэтому, например, если из каната с Ю

упругосжатыми элементами вырезаютобра- зец мерной длины (I) равный по длине одному шагу свивки (t), to длина вырезанного образца 2 увеличиваетс я за счет перемещений разрезанных сечений и станет равной: 15

:v |2. l; .:... . -±::; : :У. , ;.

При этом-перемещенне каждого , сече

ния вырезанного образца 2 (фиг, 1) про- изошло на величину ( + AI) под действием . микронапряжений(+ъг)- сжатия, что и при- .20 Beno .kувеличенийi длины образца 2 по сравнёнию .с длиной, мерного образца (I) без приложения к вырезанному образцу внешЩг&усйпйя...: :- --:-: : (: ..4;i. ,;. .,У

.; . Увеличение длины вырезанного образ- 25 ца2 пройзйщло за счет перехода упругбсжа- тых Структурных У; элементов в недёформированные, при этом в равнонап- ряженном Все структурные элементы переместились на одинаковую величину 30 ( + А I), 4f64i привело к совмещению торцовых поверхностей всех элементов с плоскобТ яМиi сечений вырезанного образца 2.

При разрезаний же серийных канатов, tSpUOBbie.поверхности структурных элемен- 5

тов не совмещены с плоскостью сечения каната и находится в-сдви нуто м сЬстрянии Ьтйбсмтёльно друг Друга в связи с тем, что

Структурные эТюМёнтыrio Сечению нёнагру- , / жённых серийный, канатов находятся с, 4Q

еЬднбр днымй свйвйчйыМи гЙйкрЬна пряжб- цияйй Ьжатйя или растяжения1 и имеют раз:лия.ную длину; .;,:::i.i,:;;::v ,;. -.,,, - .,

При этом в образце мерной длины yripy- гбсжатый элемент всегда будет иметь наи- 45. ЬьйьШую длину nd срабйёнию с длиной менее сжатЬго, нёдёфбрмирбванного или упругоьастянутбго элементов.

Тогда йёлйчйна перемещения сечения в вырезанном образце 2 будет связана с ее- 50 лИч ййой упругой деформации сжатия или растяжения структурных элементов следую- щей зависимостью:

±А1 ±АГ

(D,

где А.- осевая величина перемещения разрёзаННОгб сечения структурного элемента, кйНцентрИчёс кЬго слоя или каната в целом, приводящая к увеличению длины вырезанного образца (знак плюс) или к уменьшению длины вырезанного образца (знак минус);

AI - упругая деформация сжатия или растяжения структурных элементов по сечению ненагруженного каната.

Таким образом увеличение длины вырезанного образца 2 произошло за счет полного исчезновения свивочных соевых микронапряжений сжатия и перехода упругих деформаций в конструктивное удлинение вырезанного образца без приложения к нему внешнего усилия, а именно:

+ , / +A|UA|. - - В связи с этиМ конструктивное удлинение образца 2 с длиной его, равной одному шагу свивки, будет равно: ..

2 :-AL

(2),

где 2 длина вырезанного образца после перехода упругосжатых элементов в неДе- формированные; ,: ,

I - мерная длина невырезанного образца, равная одному шагу свивки структурных элементов. ..:,, л ;... .

Тогда по количеству шагов свивки в любом отрезке кайата и величине перемещения разрезанного сечения вырезанного образца с длиной его, равной одному шагу свивки, производят расчет конструктивного удлинения каната по формуле:

U 2 А -п.

,(3).

, / Q

.,

5.

0

5

Формула (3) пригодна для прогнозирования конструктивного удлинения каната, выполненного из упругосжатых структурных элементов.

Но из анализа выражения (3) вытекает, что конструктивное удлинение в канате будет отсутствовать если любой канат будет Изготовлен только из недеформированных или упругорастянутых структурных элементов, -у -.- . : :

При этом б канате, состоящем только из недеформированных структурных элементов, осевые микронапряжения сжатия или растяжения будут отсутствовать, а длина вырезанного образца 3 будет равна длине Мерного образца

1з(4), а в канате, состоящем только из упругорастянутых элементов, прочность каната будет снижена на величину микронапряжения структурных элементов, а длина вырезанного образца 4 будет короче длины мерного образца, а именно:

-2 .

(5)

Тогда из анализа выражений (4) и (5) вытекает, что конструктивное удлинение от СБИВОЧНЫХ микронапряжений сжатия или растяжения структурных элементов в канате будет отсутствовать, если канат будет изготовлен только из недеформированных или упругорастянутых структурных элемен- тов.

В таком канате .вырезанный образец всегда будет короче или равен по длине мерному образцу, предназначенному к вырезке из изготавливаемого каната, а работа указанного каната в процессе эксплуатации под нагрузкой, будет протекать в области упругой деформации материала структурных элементов.;... ;::;: Осуществление изобретения рассмотрим на примере изготовления трехпрядного каната конструкции 3 х 27(3 + 9 +1.5) диаметром, например, 18 мм на канатовьющей машине, оснащенной трехлопастным преформирующим устройством е пронуме рованными лопастями для каждой пряди цифрами Т, 2, 3 с целью поиска нужной пряди, по предварительно отмеченной одной пряди в вырезанном образце.

Указанный канат состоит из одного кон- центрического слоя прядей конструкции 3 + ,9 + 15, при этом каждая прядь выполнена только из концентрических слоев проволок с одинаковой их длиной в смежных концен- трическихслоях. - :г

После заправки машины и.подбора па- раметров свивки известными способами, изготавливают 1,0 - 1,5 м каната и останав - ливают машину, на канате производят разметку образца мерной длины, отмечают одну прядь, например, веревочным узелком, что соответствует, например, первой лопасти преформирующего устройства, вырезают размеченный образец, замеряют его и осматривают одну из плоскостей сечения вырезанного образца.

И при совмещении торцовых поверхно- стей всех прядей с плоскостью сечения образца и при длине вырезанного образца, равной или короче длины мерного образца, машину включают на окончательную свивку равнонапряженного трехпрядного каната без конструктивного удлинения.

Если же в вырезанном образце окажется, что его длина превышает длину мерного образца, а торцовые поверхности не всех прядей совмещены с плоскостью сечения вырезанного образца, то по отмеченной пряди в вырезанном образце, производят отсчет, например, по часовой стрелке, находят прядь, торцовая поверхность которой сдвинута относительно двух других прядей, торцовые поверхности которых, например, оказались совмещенными в вырезанном образце. .. : / ; - : ..

Затем находят сдвинутую прядь на пре- форматоре и производят дополнительную регулировку её усилия натяжения и параметров преформации и одновременно производят дополнительную регулировку усилий натяжений и параметров преформации всех прядей и, при длине вырезанного образца, равной или короче длины мерного образца и совмещении торцовых поверхностей всех прядей с плоскостью сечения вырезанного образца, машину включают на окончательную свивку каната.

При этом при изготовлении нераскручивающего каната.величину усилий на.тяжения и параметры преформации всех элементов регулируют до обеспечения равенства длий мерного тл вырезанного образцов.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ изготовления стального каната, включающий свивку элементов одинаковой номинальной длины в несколько концентрических слоев с их натяжением и преформацией, 6 т л и ч а ю щ и и с а тем, что, с целью повышения качества за счет устранения конструктивного удлинения, на канате производят разметку образца мерной длины, вырезают его и после упругой отдачи его элементов сравнивают длину вырезанного образца с его длиной до вырезки, при этом величину усилий натяжения и преформации регулируют в процессе настрой ки до обеспечения совмещения в одну плоскость торцовых поверхностей всех элементов вырезанного образца и обеспечения ему меньшей или одинаковой длины по сравнению с его же длиной до вырезки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью нейтрализации свивочных микронапряжений сжатия или растяжения в структурных элементах ненагруженного каната, величину усилий натяжений и параметры преформации всех структурных элементов регулируют до обеспечения равенства длин вырезанного и мерного образцов.

г .

Ш.

Сущность изобретения: в процессе изготовления каната свивочные мйкронапря- жения сжатия структурных элементов нейтрализуются путем регулирования усилий натяжений и параметров преформаций структурных элементов до обеспечения вырезанному образцу одинаковой длины по сравнению с его же Длиной до вырезки, При изготовлении канатов из недеформированных структурных элементов параметры усилий натяжения и преформаций регулируют до обеспечения равенства длин вырезанного и мерного образцов. Устранение конструктивного удлинения в ненагруженных канатах позволит обеспечить их работу под нагрузкой только в области упругих деформаций материала структурных элементов.

cs

2 +d

J.

-d

Чшмии.

4

7

Ч -к

г.

Ш

-М