Конструкция и обозначение талевых канатов

Талевые канаты - это канаты двой­ной (тросовой) свивки. Проволоки свиты в пряди, а пряди в канат. Талевый канат по ГОСТ 16853-88 состоит из шести пря­дей и сердечника (рис. 4.2.28).

Рис. 4.2.28. Конструкция талевого каната:

а - с металлическим сердечником; б - с орга­ническим сердечником

Тип свивки и конструкция талевого каната имеют обозначение ЛК РО 6 х 31 (1 +6 + 6/6+ 12). ЛК-означает линейное касание проволок по слоям. Проволоки в среднем слое имеют разный диаметр (Р). В наружном слое проволоки одинакового диаметра (О). За рубежом такая конструк­ция пряди называется Warrington-Seale (Варингтон-Сил) и имеет обозначение WS. Прядь каната состоит из одной цен­тральной проволоки и 30 проволок в трех слоях.

Свивка талевых канатов крестовая (рис. 4.2.29): направление свивки прово­лок в пряди и направление свивки прядей в канат разное. Канаты крестовой свивки имеют меньший крутящий момент, что важно при эксплуатации талевых систем, в которых повышенный крутящий мо­мент в канате приводит к закручиванию свободно подвешенного талевого блока. Кроме того, канаты крестовой свивки ме­нее подвержены раздавливанию при мно­гослойной навивке на барабаны за счет высокой плотности свивки. К недостаткам канатов крестовой свивки можно отнести относительно высокую жесткость на из­гиб и меньшую, по сравнению с канатами односторонней свивки, долговечность при работе на блоках.

Рис. 4.2.29. Свивка каната:

а - канат крестовой свивки; 6 - канат односто­ронней свивки

Направление свивки прядей бывает правое и левое. В основном применяют та­левые канаты правой свивки. При приме­нении канатов левой свивки должно быть изменено направление навивки первого слоя каната на барабане лебедки.

Сердечник каната может быть метал­лическим, органическим или комбиниро­ванным. Сердечник каната является опо­рой для прядей. Органический сердечник является аккумулятором смазки, что поло­жительно сказывается на долговечности каната. Металлический сердечник пред­ставляет собой канат двойной односторон­ней свивки. Конструкция металлического сердечника в талевых канатах имеет фор­мулу 7x7 (1 + 6), что означает семь прядей по семь проволок. Одна прядь состоит из центральной проволоки и шести про­волок, свитых вокруг нее. Направление свивки прядей сердечника противополож­но направлению свивки прядей в канате.

Канаты с металлическим сердечником имеют большее разрывное усилие при том же диаметре и большую стойкость к раздавливанию при навивке на бара­бан лебедки, но они менее долговечны, чем канаты с органическим сердечником н более чувствительны к качеству свивки. При нарушении технологии изготовления они имеют склонность к образованию винтовой деформации на начальном этапе эксплуатации.

Органические сердечники изготав­ливают из искусственных (полипропи­лен, полиэтилен и другие пластмассы) или натуральных (пенька, манила или сизаль) материалов. Органический сер­дечник представляет собой канат, свитый из трех основных прядей. Иногда для за­полнения требуемого объема к органичес­кому сердечнику добавляют дополнитель­ные жгуты из того же материала - каболки.

Комбинированные сердечники сов­мещают в себе достоинства металличес­ких и органических. Комбинированный сердечник в обшем случае представляет собой стальной канат в пластиковой обо­лочке. Талевые канаты с такими сердеч­никами производятся ведущими мировы­ми фирмами, например фирмой BR1DON (Брайдон). На территории СНГ произ­водство таких канатов освоено на заводе «Стальканат» (г. Одесса).

В обозначение талевого каната входит:

- тип сердечника, органический ОС или металлический МС,

- диаметр каната 25,28,32,35 или 38 мм;

- группа качества стали, из которой изготовлены проволоки, - марка стали высшая (В) или первая (I);

- точность изготовления каната - нор­мальной или повышенной (Т);

- направление сивки прядей в канате - правое или левое (Л);

- временное сопротивление разрыву стали, из которой изготовлены проволоки
(маркировочная группа прочности) 1570- 1770 МПа;

- ГОСТ 16853-88 или ТУ 14-4-1767-94.

Пример обозначения: ОС-32-В-Т-Л-1770 ГОСТ 16853-88 - канат сталь­ной талевый с органическим сердечником, диаметром 32 мм, из стали марки В, по­вышенной точности изготовления, левой свивки, с маркировочной группой про­чности стали по временному сопротивле­нию 1770 МПа.

Марка каната (В) или (1) означает, что допускаемый разбег временного сопро­тивления разрыву σ_В проволок, взятых из каната (за исключением централь­ной проволоки и проволок заполнения), не должен превышать значений, приведен­ных в табл. 4.2.16.

Талевые канаты по назначению яв­ляются грузовыми (Г), изготавливаются из светлой проволоки (без покрытия). Назначение каната, правая свивка и нор­мальная точность изготовления в обозна­чении талевого каната не указываются. Также в обозначение талевых канатов не входят способ свивки Н - нераскручивающийся; степень уравновешенности свивки Р - рихтованный, так все талевые канаты по определению являются грузовыми, должны быть нераскручивающимися и рихтованными.

Таблица 4.2.16

Допускаемые отклонения временного сопротивления разрыву проволок каната

Маркировочная группа каната по временному сопротивлению раз­рыву МПа (кгс/мм2)	Допускаемый разбег временного сопротивления разрыву проволок в зависимости от марки каната, МПа (кгс/мм2)
В	I
1570(160) 1670(170) 1770(180)	250 (26]	310(32) 330 (34) 360 (37)

Параметрами канатов, определяемых при визуально-измерительном контроле, являются диаметр и шаг свивки. Диаметр правильно определять по выступающим частям прядей, как показано на рис. 4.2.31. Рекомендуется измерять диаметр ново­го каната на расстоянии не менее чем 5 метров от его незакрепленного конца. Измерения выполняются в двух местах,

расстояние между которыми не менее I м. В каждом месте диаметр замеряется в двух взаимно перпендикулярных плос­костях. Для нового каната среднее ариф­метическое этих четырех замеров должно быть внутри поля допусков, указанных для номинального диаметра каната D_v в зависимости от точности его изготовле­ния (табл. 4.2.17).

Рис. 4.2.31. Измерение диаметра каната;

а -правильно; б- неправильно

Таблица 4.2.17

Значения предельных отклонений диаметров канатов

в зависимости от точности изготовления

Предельные отклонения диаметра каната. % не более, при точности изготовления
повышенной (Т)	нормальной
с металлическим сердечником	с органическим сердечником	с металлическим сердечником	с органическим сердечником
+4 -1	+3 +8	+6 -2	+3 +10

Шаг свивки каната измеряют, как пока­зано на рис. 4.2.32.

Длина шага свивки прядей в канате и прядей в металлическом сердечнике не должна превышать 6-, 5-кратного диа­метра каждого.

Рис. 4.2.32. Измерение шага свивки каната

Длина талевых канатов

Технология отработки талевых канатов требует поставлять их на буровые боль­шей длиной, чем требуется для оснастки талевой системы. Канаты могут быть нормальной и укороченной длины (табл. 4.2.IS). Отклонение длины должно быть не более 1 %.

Таблица 4.2.18

Длина талевых канатов

Диаметр канага. мм	Номинальная длина каната, м, не менее
нормального	укороченного
25,0
28.0
32.0
35,0
38,0

Импортные талевые канаты

За рубежом канаты для талевых сис­тем буровых установок изготавливаются фирмами BRIDON (Англия-Германия), WireCo (США), Pfiefer (Германия), One Steel (Австралия), Drahtseilwerk Bremerhaven (Германия) и др.

В отличие от отечественных талевых канатов, в зарубежных количество прово­лок в пряди в зависимости от диаметра ка­ната может варьироваться от 19 до 41.

Кроме традиционной конструкции ка­натов фирмы BRIDON (Брайдон) и WireCo (Вайр Роуп Компании) производят талевые канаты с преформированными и пласти­чески обжатыми прядями (рис. 4.2.33. б, в), а также канаты в оболочке (рис. 4.2.34). Это современные конструкции канатов, хорошо зарекомендовавшие себя в других отраслях промышленности.

Рисунок 4.2.33 - Канаты с пластически обжатыми прядями и фасоннопрядные:

а - изготовление пластически обжатой пряди; б - сечение талевого каната BRIDON DVFORM BRISTAR с пластически обжатыми прядями конструкции 6 х 26 и комбинированным сердечни­ком; в - фасоннопрядный канат BRIDON CONSTRUCTEX

Рисунок 4.2.34 – Канат в пластиковой

оболочке

Достоинствами канатов с пластически обжатыми прядями являются:

- большее заполнение сечения метал­лом и, как следствие, увеличение прочности на 10-14 % по сравнению с канатами ЛК такого же диаметра;

- более высокое соотношение прочнос­ти и собственного веса каната;

- уменьшение контактных напряже­ний на опорной поверхности пряди и повышение износостойкости и структурной устойчивости при поперечных нагрузках, например, при многослойной навивке и работе на блоках;

- уменьшение контактных напряже­ний между проволоками внутри каната, что проявляется в большей усталостной прочности каната;

- возможность уменьшения маркиро­вочной группы стали при том же диаметре, что

способствует увеличению усталост­ной прочности каната.

К недостаткам канатов с пластически обжатыми прядями можно отнести повы­шенную жесткость на изгиб.

На рис. 4.2.33, 6 показано сечение та­левого каната с пластически обжатыми прядями и комбинированным сердечни­ком марки DYFORM BRISTAR фирмы BRIDON.

Преформация пряди или ее пластичес­кое обжатие осуществляется на стадии из­готовления каната. Пластическое обжатие пряди происходит при ее волочении через фасонные фильеры (рис. 4.2.33, а), либо при прохождении через обжимные ролики.

При этом круглые проволоки в зави­симости от структуры пряди меняют свой профиль, приобретая форму трапеции, многоугольника и т. д. Зазоры между про­волоками уменьшаются, благодаря чему увеличивается степень заполнения ме­таллом сечения прядей, а, следовательно, и каната в целом. Это важно для практи­ческого применения, так как по сравнению с традиционными конструкциями сталь­ных канатов эти канаты обладают большим разрывным усилием при том же диаметре. Проволоки при этом соприкасаются между собой по плоским поверхностям, благодаря чему в отечественной классификации эти канаты по аналогии с канатами ЛК получи­ли название ПК (плоскостное касание).

Развитием конструкции круглых пря­дей являются так называемые фасонные пряди, трехгранные, овальные или плос­кие. Фасонную форму прядям придают при изготовлении с помощью специаль­ных обжимных устройств. По сравне­нию с круглопрядными канатами канаты из таких прядей имеют ряд преимуществ, таких как:

- повышенная структурная устойчи­вость;

- высокая прочность за счет большего коэффициента заполнения каната металлом;

- высокая гибкость и усталостная проч­ность;

- большая опорная поверхность.

В качестве талевых канатов фирмой BRIDON рекомендованы к применению канаты с преформированными прядями типа CONSTRUCTEX (рис. 4.2.33. в).

При эксплуатации каната форма поверхности фасоннопрядных канатов и канатов с пластически обжатыми пря­дями существенно снижает контактные напряжения в проволоках, что ведет к повышению долговечности канатов. Особенно хорошо зарекомендовали себя канаты с пластически обжатыми прядями при работе на барабанах с многослойной навивкой, когда повреждение каната про­исходит из-за соприкосновения с самим собой. Канат повреждается из-за того, что его поверхность является неровной. Повреждение канатов с пластически обжа­тыми прядями при многослойной навивке значительно уменьшается благодаря глад­кой поверхности пряди.

Кроме того, из-за большего заполне­ния металлом сечения таких канатов по­вышается их стойкость к раздавливанию при многослойной навивке.

Специально для морских промыс­лов компания WireCo выпускает тале­вые канаты PFV в пластиковой оболочке (рис. 4.2.34). Такая конструкция предохра­няет канат от коррозии и износа в течение длительного периода, определяемого со­стоянием оболочки.

В обозначение импортных канатов входит тип свивки, число прядей и проволок в пряди. Например, 6 х 26 WS, это означает, что данный канат име­ет 6 прядей по 26 проволок и структуру свивки Warrington-Seale (Аналог JIKPO). Маркировочная группа импортных та­левых канатов по API имеет буквен­ное обозначение, например IPS, EIPS, EEIPS, что примерно соответствует оте­чественным маркировочным группам 1770, 1960 и 2060 МПа соответственно. Некоторые конструкции талевых канатов имеют собственные оригинальные назва­ния, например, DYFORM BRISTAR или CONCTRUCTEX.