Проволочный канат Советский патент 1979 года по МПК D07B1/06 

1

«,

Изобретение огносигся к сгалепроволочноканатному производству, а именно к конструкциям канатов тройной (или двойной) свивки.

Известен проволочный канат, содержащий свитые между собой стренги, каждая из которых выполнена в виде ндаитых в несколько слоев прядей, состоящих из свитых проволок 1 .

Недостатком конструкции проволочного каната является неравномерное распределение напряжений по слоям проволок и, как следствие, большие потери агрегатной прочности по сравнению с суммарной. Особенно это проявляе-Гся при совместном растяжении и кручении каната.

Целью изобретения является создание канатов, обладающих повышенной прочностью в- условиях растяжения и кручения с равномерным распределением напряже- НИИ между проволоками

Это достигается тем, что проволоки прядей, составляющих наружный слой каждЪй

стренги, свиты с шагом равным 1/8 1/2 шага свивки прядей наружного слоя в стренгу, а шаг свивки проволок прядей каждого из внутренних,слоев стренги, включая центральную йрядъ, короче щага проволок внешнего с ним слоя на 5-2О%. Для обеспечения стр турной устойчивости и прочности каната при растяжении в сочетании с кручением шаги свивки прядей в стренги и стренг в канат по слоям для всех проеалок выбраны в соответствии с условием не отличаться более чем на половику алгебраической суммы«

JR« Н

4

где р - радиус свивки проволок в првдь;

б - шаг свивки проволок в прядь;

Р - радиус свивки прядей в стренгу,

h - шаг свивки прядей в стренгу;

R - радиус свивки стренг в канат;

Н - шаг cBtfflKH стренг в канат. Физический смысл подбора шагов сви ки прядей основан на том, что модуль упругости пряди, в отличие от сплошной проволоки, не постоянен, а зависит от шага ее свивки (чем меньше шаг сви ки, тем меньше модуль упругости), т.е. прядь более податлива. Для равномерйог распределения напряжений нужно, чтобы в слоях каната, испытываюшнх большие деформашга, находились пряди с меньшими шагами свивки (более податливые), а в слоях, испытывающих меньшие деформации, наоборот, должны быть пряди с большими шагами свивки (более жесткие). На фиг. 1 показано сечение отдельной стренги; на фиг. 2 - схема свивки стренги; на фиг. 3 сечение каната тро ной свивки; на фиг. 4 - схема свивки саната тройной свивки. Стренга, которая может использовать ся в качестве самостоятельного каната двойной свивки, состоит из внутреннего слоя 1 прядей, наружного слоя 2 прядей и центральной пряди 3. Внутренний слой прядей имеет радиус свивки Г и шаг свивки h , наружный слой соответственно Pg и hg. Проволоки 4 в центральной пряди 3 имеют шаг сви ки ЕО , проволоки 5 в прядях внутренне ГО слоя 2 имеют шаг свивки -| , а проволоки 6 в прядях наружного споя шаг Bg , который равен 1/8 - 1/2 Шага свивки прядей наружного слоя, т.е. gg -- / 1 - f) 2 ПР свивки 5-20% меньше шага Еа , т. е. BI - (0,80 - 0,95) g Аналогично ЕО а (О,8О - 0,95) 1 Кроме того, шаги свивки прядей в стрен гу Ъ и hg выбраны так, что алгебр аическне суммы /0 f определенные для всех проволок в пряД8Х, отличаются не более чем на половину, где /э - радиус свивки проволоки в прядь (в случае односторонней свивки зндаи слагаемых совпадают, а в случае крестовой противоположны). При составлении указанных алгебраических сумм в пределах всего сечения стренги следует принять направление свнвки одного из слоев за положительное. Тогда для всех проволок и прядей, свитьпс в том же направлении, отношения -& « - берут с плюсом, а в про тивоположном - с минусом. Для двухслойной стренги (см. фиг. 1 и 2) реали зация этого условия равносильна выполнению с точностью до 50% приближенного равенства f s /Og to h 6f hg tg где /э и РО - радиус и шаг свивки проволок центральной пряди; г и Ь - радиус и шаг свивки прядей внутреннего слоя; / и t - радиус и шаг свивки проволок в пряпйх внутреннего слоя; fg И hg - радиус и шаг свивки прядей наружного слоя; /3g и Bg - радиус и шаг свивки проволок в прядях наружного слоя. При растяжении стренги центральная прядь, как самая короткая, испытьтает самое большое относительное удлинение, а пряди наружного слоя - самое малое. Однако благодаря подбору шагов свивки проволок в пряди по условию центральная прядь имеет самую малую жесткость, а прядь наружного слоя, - самую большую. Поэтому напряжения в стренге распределяются равномерно по слоям прядей. При совместном действии растяжения и кручения на стренгу в процессе эксплуатации или при свивке в канат тройной свивки слой пряцей получают разные деформации, но радиусы и шаги их свивки подобраны в соответствии с приведенным математическим условием так, что проволоки в прядях деформи- руются примерно одинаково и, следовательно, напряжения распределяются равномерно по сечению стрепги, благодаря чему увеличивается ее агрегатная прочность. , Подбор радиусов и шагов свивки, удовлетворяющих приведенному условию, во многих случаях определяется конструктивными соображениями, причем, как правило, наиболее своббдно варьируемыми параметрами являются шаги свивки проволок в прядях. За счет соответствующего подбора этих шагов возможно построение равнонапряженной стренги, в которой все или часть слоев прядей свиты с одинаковым шагом, например, в стренге, изображенной на фиг. 1 и 2, может быть h ч hg . Это позволяет свиватьэти слои прядей в один прием с линейным касанием между прядями. На фиг. 1 и 2 для упрощения показана двухслойная стренга, состоящая из одинаковых прядей. Однако стренга может иметь и несколько слоев прядей или один слой прядей и центральную прядь. Важно, чтобы шаги свивки проволок в прядях слоев стренги уменьшались к центру по указанной закономерности, а щаги свивки слоев прядей в стренгу подчинялись приведенному математическому условию. Канат тройной свивки (см. фиг. 3) состоит из центральной стренги 7, внутреннего 8 и наружного 9 слоев стренг. Внутренний слой стренг ик1еет радиус свивки R,j и шаг свивки Н , а наруж ный слой - соответственно Rg и Н2 . Шаги свивки проволок в прядях подобраны так, как это описано выше для отдельной стренги. Кроме того, шаги свивки слоев прядей в стренгах и слоев стренг в канат выбраны так, что алгебр ческие суммы, определенные для всех проволок в прядях, отличаются не более чем на половину R . ТГ где /э и радиус и шаг свивки про волок в пряди; Г и ) радиус и шаг свивки пря дек в стренги; Ti и Н - радиус и шаг свивки стренг ь канат. , В случае одностронней свивки прядей и стренг знаки слагаемых совпадают, в случае крестовой они Противоположны При составлении алгебраических сумм в пределах всего сечения каната спедует принять направление свивки одного из слоев стренг за положительное. Тог да для всех проволок, прядей и стренг, свитых в том же направлении. берут отношения Т § плюсом а в противоположном - с минусом. Дяя двухслойного каната, показанного на фиг 3 и 4 реализация этого условия равносильна вьтолнению с точностью до 50% приближенно1Х) равенства SL JIL- JiL Ач-Л - J BO h e TH Hi eg Ъг где PO и й , f к -i , /)2 и Eg радиусы и шаги свивки проволок в пряди соответственно центральной, внутреннего и наружного слоев стренг; TjjHTio, г иЪ , fg и Ti ft .-радиусы и шаги свивки прядей в стренги соответственно центральной, внутреннего и наружного слоев} R, и Hj -радиусы и шаги свивки стренг в канат соответственно внутреннего и наружного споев. При растяжении я кручении каната слои стренг и прядей получают разные деформации но радиусы и шаги их свивки подобраны в соответствии с привеенным условием так, что проволоки деформируются примерно одинаково и, следовательно, напряжение распределяется равномерно по всему каната, благодаря чему увеличивается его агрегатная прочность. Подбор радиусов и шагов свивки, удовлетворяющих привезйенному усдювию во МНОГИХ случаях опеределяетЬя конструктивными соображениями, причём, как правило, наиболее свободно варыфуемьгми параметрами являются шаги свивки проволок в прядях. За счет соответствующего подбора этих шагов возможно построение равнонйпряженного каната, в котором все или часть слоев стренг или слой прядей в стренгах свиты с одинако- вым шагом, например, в канате, показанном на фиг. 3 и 4, может быть Н| НйПряди в предлагаемом канате могут состоять . из произвольного числа проволок, свитых в один или несколько слоев. Более простыпо конструкции и технологии изготовления однослойные пряди. Кроме того, для однослойных полых прядей легче варьировать шаги свивки для удовлетворения приведенного условия равнонапряженности. Если проволок в слое больше пяти, Целесообразно их свивать вокруг органического или синтетического сердечника. Среди однослойных полых прядей самое высокое заполнение сечения металлом имеют четырех-4 яти проволочные пряди, поэтому их Применение предпочтительно. Для увеличеяий заполнения сечения металлом целесообразно применять фасонно-проволочные пряди. Такие пряди можно получать путем свивки фасонных проволок или путем пластического обжатия витой круглопроволочной пряди. Такой канат целесообразно применять при малых запасах прочности, особенно когда растяжение каната сочетается с кручением. Проволочный канат обладает повышенной прочностью за счет более равномерного распределения напряжений, повышенной структурной устойчивостью при сочетании растяжения с кручением, а также повышенной гибкостью. Формула изобретения 1.Проволочный канат, содержащий свитые между сюбой стренги, йаждая из которых выполнена в виде навитых в несколько сло прядей, состоящих из свитых проволок, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности, проволоки прядей, составляющих наружный слой каждой стренги, свиты с шагом равным 1/8 - 1/2 шага свивки прядей наружного слоя в стренгу, а шаг свивки проволок прядей каждого из внутрейних слоев стренги, включая центральную прядь, короче шага проволок внешнего с ним слоя на 5-20%. 2.Канат по п. 1, о т ли чающийся тем, что шаги свивки прядей

- h в стренги и стренг в канат по слоям для всех проволок выбраны в соответствии с условием не отличаться более чем на половину алгебраической суммы где p - радиус свивки проволок в прядь; В - шаг свивки проволок в прядь; Г - радиус свивки прядей в стренгу; , h - шаг свивки прядей в стренгу; R - райиус свивки стренг в канат; Н - шаг свивки стренг в канат. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Амитин И. И. Производство проволочных канатов. М.-Л., 1936, с. 33, фиг. 30.

J S

/ /

/ V v

/ УУ t