Как решить проблему скручивания полиспаста

Проблема скручування поліспаста – приклад рішення

У практиці експлуатації вантажопідіймальних кранів бувають випадки скручування (нахльост) витків поліспаста, що робить неможливою роботу механізму. Це відбувається тому, що обертаючі моменти в гілках каната додаються і розгортають крюкову обойму на критичний кут 90˚ і більше. Така ймовірність тим більше, чим більше довжина поліспаста L і чим менше поперечні розміри поліспаста S (відстань між гілками каната). Зрозуміло, що це явище залежить і від конструкції каната, тобто від коефіцієнта обертового моменту m.

Щоб уникнути нахльост поліспаста слід дотримуватися наступних обмежень по його довжині [1]:

  • для 2- та 4-кратних поліспастів: L < S²/(4000*m*d); (1)
  • для 3-кратних поліспастів: L < S²/(6000*m*d). (2)

Тут розмірності L = [м], S = [мм] и d = [мм].

Зауважимо, що скручування поліспаста можна усунути шляхом збільшення відстані S між гілками. Для цього конструктору потрібно виконати умови для заданої довжини L:

  • для 2- та 4-кратних поліспастів: S > √(4000*m*d*L);
  • для 3-кратних поліспастів: S > √(6000*m*d*L).

Значення коефіцієнтів обертаючого моменту, наступні [2]:

Тип канату m
6-прядні канати хрестового звивання з органічним осердям 0,081
6-прядні канати хрестового звивання з металевим осердям 0,075
6-прядні канати одностороннього звивання з металевим осердям 0,096
2-х шарові канати конструкції 18x7 0,067
2-х шарові канати конструкції 18х19 з пластично обтиснутим пасом 0,038
3-х шарові канати конструкції 35х7 з пластично обтиснутим пасом 0,008

 

Наведемо приклади розрахунку допустимої довжини 2-кратного поліспаста з канатом 20 мм і відстанню S = 430 мм, що відповідає D/d = 21,5:

  1. Для канату 6х36+о.с. по ДСТУ 7668: L=4302 / (4000*0,081*20) =28,5 м.
  2. Для мало обертового канату 18х7 по ДСТУ 3088: L= 4302 / (4000*0,067*20) =34,4 м.
  3. Для необертаючого канату 35х7 по DIN 3071: L=4302 / (4000*0,008*20) =288,9 м.

Таким чином, проблему закручування поліспаста можна вирішувати двома шляхами:

  • збільшенням відстані S (відстань між гілками каната), тобто збільшенням діаметрів блоків, або застосуванням поліспастів зі здвоєними блоками;
  • застосуванням необертаючих канатів, що далеко не завжди виправдовує себе через дефіцитності даних канатів, високою їх вартості і примхливості їх в процесі експлуатації через конструктивні особливості даного типу канатів.

Прикладом наведених вище умов є реконструкція канатно-блокової системи вдавлювання установки. При експлуатації цієї установки постійно відбувалося скручування поліспаста, що дуже ускладнювало роботу установки.

Обстеження 4-кратного поліспаста дало такі результати: діаметр блоків по осі каната D = S = 180 мм, канат 6x19+o.c., d=14 мм, відношення D/d = 12,85.

Проблема скручивания полиспаста
Малюнок 1

Висота підйому крюка обойми (довжина поліспаста) L = 20 м. Крім того, кут розкриття канавок блоків дорівнює нулю, тобто канавки мають паралельні реборди (мал. 1), тоді як за ISO 4308 або ДСТУ 25468 цей кут повинен бути (40÷50)˚. Кінець каната вгорі закріплений за вісь блоків оголовка стріли за допомогою канатних затискачів, що допускається тільки для тимчасового закріплення. Закріплення каната за вісь блоків призводить до зменшення розміру S і сприяє закручування поліспаста. В цілому поліспаст спроектований безграмотно. Параметри цього поліспаста дають по (1) допустиму довжину L ≤ 7,1 м. Зрозуміло, що такий поліспаст спочатку був непрацездатний.

канатно-блочная система установки после реконструкции
Малюнок 2

На мал. 2 показана канатно-блокова система установки після реконструкції. В ході реконструкції поліспаста була проведена заміна блоків 1 оголовка стріли на блоки діаметром по осі каната D = S = 336 мм (D/d = 24). Для заміни блоків на більший розмір довелося зробити виріз вікна 2 з фронтальної сторони оголовка стріли і приварення коробки 3 для компенсації втрати міцності при вирізі вікна. Кріплення кінця каната віднесено від осі блоків і виконано за допомогою клинового коуша 4. Також були замінені блоки 5 підвіски крюка і щоки 6 на більш важкі. Збільшення відстані між гілками дає нову допустиму довжину L ≤ 24,9 м, що задовольняє умові (1).

Після реконструкції поліспаста установка працює нормально.