Выбор, монтаж и критерии браковки стальных канатов крана по ГОСТ

ГОСТ 24811.1-2009 — первая часть серии стандартов на стальные канаты для грузоподъёмных машин. Документ устанавливает общие принципы выбора каната, методы его монтажа и критерии браковки. Стальной канат — ключевой несущий элемент механизма подъёма, и его безопасная эксплуатация напрямую влияет на сохранность людей и оборудования. Ниже разберём основные требования стандарта.

Назначение стандарта и классификация канатов

ГОСТ 24811.1-2009 распространяется на выбор, монтаж и техническое обслуживание стальных канатов для кранов мостового, козлового, башенного, мобильного и стрелового типов. По конструкции стандарт подразделяет канаты на: канаты однократной свивки (1×7, 1×19, 1×37 и др.), канаты двойной свивки (основные типы 6×7, 6×19, 6×37 и др.) и канаты тройной свивки. По направлению свивки различают: крестовую правую (ZS), крестовую левую (SZ), одностороннюю правую (ZZ) и одностороннюю левую (SS). В механизмах подъёма кранов наиболее широко применяются канаты типа 6×37+FC (с волокнистым сердечником, 6 прядей по 37 проволок) и 6×19W+IWR (с независимым стальным сердечником, 6 прядей по 19 проволок типа «Варрингтон»). Сердечник каната может быть волокнистым (FC), из натуральных волокон (NFC), из синтетических волокон (SFC) или стальным (WSC/IWR). Канаты с волокнистым сердечником отличаются гибкостью, но хуже сопротивляются смятию, поэтому подходят для многослойной навивки на барабан. Канаты со стальным сердечником обладают более высокой прочностью и устойчивостью к смятию — они применяются на кранах большой грузоподъёмности с однослойной навивкой.

Расчёт выбора стального каната

Стандарт устанавливает, что минимальное разрывное усилие каната F_min должно удовлетворять условию: F_min ≥ S_max × n, где n — коэффициент запаса прочности. Значения коэффициента запаса для различных механизмов крана: для механизма подъёма n=4~6 (в соответствии с режимом работы A1~A8); для механизма подъёма грейферного крана n=5~6; для механизма подъёма башенного крана n≥5; для механизма подъёма мобильного крана n≥3,5 (с учётом защиты от перегрузки гидравлической системы); для телескопического механизма стрелы n≥4; для механизма передвижения тележки n≥3,5. Величина коэффициента запаса прочности определяется режимом работы крана, степенью опасности перемещаемых грузов и частотой использования. Для кранов, перемещающих расплавленный металл, ядерные отходы и другие опасные грузы, коэффициент запаса прочности должен быть увеличен на 1~2.

Максимальное рабочее усилие в канате S_max рассчитывается по формуле: S_max = (Q + q) / (m × η), где Q — номинальная грузоподъёмность, q — собственный вес грузозахватного приспособления, m — кратность полиспаста, η — КПД полиспаста (для подшипников качения η≈0,97~0,98, для подшипников скольжения η≈0,95~0,96).

Монтаж и техническое обслуживание каната

Качество монтажа каната напрямую влияет на его срок службы. Стандарт предъявляет чёткие требования к установке и обслуживанию каната: перед монтажом необходимо осмотреть канат по всей длине на предмет дефектов (обрыв проволок, узлы, сплющивание, следы электродугового ожога и др.) — при обнаружении явных дефектов канат к использованию не допускается. При разматывании следует исключить образование петель и скручивание каната; для снятия внутренних напряжений рекомендуется применять вращающиеся устройства. При запасовке угол отклонения каната относительно ручья шкива и барабана не должен превышать 1,5°~2° (при непараллельности осей барабана и шкива возникает трение). Крепление конца каната должно выполняться с помощью клинового зажима или прижимных планок; прочность крепления — не менее 80% минимального разрывного усилия каната.

В начальный период эксплуатации новый канат даёт конструктивную вытяжку (около 0,1%~0,5% длины каната). Через 24 часа работы необходимо отрегулировать натяжение каната и проверить надёжность крепления обоих концов. Канат должен иметь достаточную смазку; смазочный материал должен быть совместим с конструкцией каната. При прохождении каната через шкивы и навивке на барабан смазку следует наносить на очищенную поверхность (толщина масляной плёнки — около 0,5 мм, периодичность смазки — не реже одного раза в месяц).

Критерии браковки стального каната

Стандарт устанавливает подробные критерии браковки каната, основанные на шести основных показателях:

Количество и распределение обрывов проволок — при достижении числа обрывов на длине одного шага свивки 10% от общего количества проволок канат подлежит браковке (например, для каната 6×37 — 22 и более обрывов на одном шаге свивки). При локализованном скоплении обрывов (например, в одной пряди — 50% проволок этой пряди) или при обрыве целой пряди канат бракуется немедленно.

Уменьшение диаметра — канат бракуется при уменьшении номинального диаметра более чем на 7%. Уменьшение диаметра вызывается совместным действием наружного износа и внутренней коррозии; измерение проводится в ненагруженном состоянии на расстоянии не менее 2 м от конца каната.

Коррозия — при обнаружении видимой наружной коррозии (окисление поверхности, раковины) или внутренней коррозии (следы ржавчины в сердечнике, выявляемые при помощи щупа) канат бракуется. Коррозия опаснее обрывов проволок, поскольку она ослабляет все проволоки каната, а не отдельные участки.

Деформация — при появлении структурных деформаций: волнистости, бочкообразности, жгутов, скручивания, сплющивания, узлов — канат подлежит браковке. Деформация не только снижает прочность каната, но и вызывает ускоренный износ шкивов и барабана.

Термическое повреждение — стальной канат, подвергшийся воздействию электрической дуги, открытого пламени или перегреву с изменением цвета (цвета отпуска — синий или жёлтый), подлежит немедленному списанию. Термическое повреждение вызывает локальный отжиг проволоки, что приводит к резкому снижению прочности, при этом внешне дефект может быть незаметен.

Снижение эластичности — при уменьшении диаметра каната с одновременным заметным падением эластичности (канат становится жёстким на ощупь, при изгибе не прилегает плотно к шкиву) канат подлежит списанию.

Ежедневный осмотр стального каната

Согласно требованиям стандарта, оператор и обслуживающий персонал обязаны проводить ежедневный осмотр стального каната. Содержание осмотра включает: общее состояние каната (обрыв проволоки, деформация, коррозия, состояние смазки), с особым вниманием к зонам соединения с барабаном, участкам огибания шкивов, а также местам прохождения через уравнительные блоки и устройства защиты от скручивания. При достижении срока службы каната 75% от расчётного срока службы (по накопленному тоннажу подъема или наработке в часах) периодичность осмотра увеличивается до 2 раз в неделю. Результаты осмотра каната подлежат обязательной регистрации. Протокол осмотра должен содержать как минимум: инвентарный номер оборудования, номер и технические характеристики каната, дату монтажа, суммарную наработку (в часах или количестве подъемов), дату и результат каждого осмотра, дату списания и причину браковки. Компания Келуде Тяжёлая Промышленность предоставляет рекомендации по выбору конфигурации стального каната для кранов, а также услуги по периодическому осмотру, обеспечивая безопасное использование каната на протяжении всего срока службы.

Сравнительная таблица: выбор, монтаж и критерии браковки стального каната

В приведенной ниже сравнительной таблице представлены основные параметры и конфигурации, регламентирующие выбор, монтаж и критерии браковки стального каната, для использования специалистами по подбору и эксплуатации.

Часто задаваемые вопросы