Послідовність виконання роботи. Мета роботи: вивчити конструкцію сталевих канатів на натуральних зразках; оволодіти навичками вимірювання та бракування канатів; оцінити міцність канатів.
Лабораторна робота № 1
СТАЛЕВІ КАНАТИ
Мета роботи: вивчити конструкцію сталевих канатів на натуральних зразках; оволодіти навичками вимірювання та бракування канатів; оцінити міцність канатів.
Матеріали: відрізки канатів різних конструкцій і діаметрів із різним ступенем їх зношування.
Вимірювальний інструмент: штангенциркуль, мікрометр, лінійка.
Теоретичні відомості
У механізмах вантажопідйомних машин у якості гнучкого тягового органа широко застосовуються сталеві канати, які являють собою металеву конструкцію, звиту із дротинок вуглецевої сталі.
 Рисунок 1.1 – Поперечний переріз каната подвійної звивки: 1 – сталка; 2 – осердя | При одинарній звивці (спіральний канат) канат звивають безпосередньо із дротинок, при подвійній звивці (трос) – дротинки попередньо звивають у сталки, а сталки звивають у канат (рис. 1.1). У канатах потрійної звивки (кабель) замість дротинок застосовують сталки, виготовлені із дротинок малого діаметра. У вантажопідйомних машинах найчастіше застосовують канати подвійної |
звивки. Якщо дротинки у сталці і сталки у канаті звивають в одному напрямі, правому або лівому, то такі канати називають канатами односторонньої звивки, якщо їх звивають у протилежних напрямах, то канати називають канатами хрестової звивки. У зв'язку з цим розрізняють канати правої та лівої хрестової (рис. 1.2 а, б), правої і лівої односторонньої (рис. 1.2 в, г), правої та лівої комбінованої (рис. 1.2 д, є) звивок.
За типом контакту дротинок між сусідніми шарами в сталці розрізняють канати з точковим (ТК) (рис. 1.3 а), лінійним (ЛК) (рис. 1.3 б) та точково - лінійним (ТЛК) контактом.
Залежно від конструкції сталок канати типу ЛК, виготовлені з двохшарових сталок, поділяють на канати з дротинками: рівного діаметра у кожному шарі сталки (ЛК – О) (рис. 1.4 а), різного діаметра у зовнішньому шарі сталки (ЛК – Р) (рис. 1.4 б), різного та рівного діаметрів в окремих шарах сталки (ЛК – РО) (рис. 1.4в), малого діаметра, які заповнюють
а) б)
в) г)
д) є)
Рисунок 1.2 – Зовнішній вигляд канатів різних звивок
  Рисунок 1.3 – Тип контакту між дротинками сусідніх шарів: 1 – дротинка верхнього шару; 2 – дротинка нижнього шару | проміжки між двома шарами основних дротинок (ЛК – З) (рис. 1.4г). У центрі каната знаходиться одне або декілька осердь з органічного чи неорганічного матеріалу. |
а б в г
Рисунок 1.4 – Конструкція сталок сталевих дротяних канатів
Послідовність виконання роботи
1. Ознайомитися з різновидами канатів, їх призначенням.
2. Визначити діаметр виданого викладачем зразка каната, провівши виміри його діаметра не менше ніж у трьох місцях:
, (1.1)
де 
– діаметр каната, одержаний при i-тому вимірюванні (і = 1...n);
n – число вимірювань.
3. Вивчити конструкцію зразка каната. Виконати аналогічно рисункам 1.1, 1.2 ескіз каната та його перерізу, попередньо визначивши візуальним оглядом напрями звивки, тип осердя, характер дотику дротинок й ін. Виконати вимірювання діаметрів товстих і тонких незношених дротинок (із середнього шару сталки).
Результати досліджень занести до таблиці 1.1.
Таблиця 1.1- Характеристика каната і його елементів
| Найменування характерних параметрів та ознак каната | Значення параметрів, ознак |
| Діаметр, мм: – каната | |
| – тонких дротинок у канаті | |
| – товстих дротинок у канаті | |
| Кількість: – дротинок у сталці | |
| – шарів у сталці | |
| – дротинок у шарах | |
| – тонких дротинок у канаті | |
| – товстих дротинок у канаті | |
| Вид дотику між дротинками сусідніх шарів | |
| Вид звивки (хрестова чи одностороння) | |
| Напрям звивки | |
| Вид покриття дротинок | |
| Крок звивки каната, мм | |
| Осердя: – тип | |
| – матеріал |
4. Записати конструкцію каната, користуючись схемою (рис. 1.5).
5. Записати умовне позначення каната.
Позначення канатів здійснюється відповідно:
за призначенням:
– вантажолюдські – ГЛ,
– вантажні – Г;
за технічними властивостями дроту:
Рисунок 1.5 – Приклад запису конструкції каната
– вищої марки – В,
– першої марки – І,
– другої марки – ІІ;
за видом покриття поверхні дроту:
– без покриття дротинок,
– з оцинкованого дроту:
без особливо жорстких агресивних умов роботи – ОЖ,
для особливо жорстких агресивних умов роботи – Ж;
для середніх агресивних умов роботи – С;
за напрямом звивки:
правої ,
лівої – Л
за перерізом звивки елементів у канаті:
хрестової,
односторонньої – О,
комбінованої – К;
за способом звивання:
що не розкручуються – Н,
що розкручуються – Р.
Приклад позначення каната d=17,5 мм подвійної звивки типу ЛК–3 6´25(1+6;6+12)+1о.с. (Вантажний із лінійним контактом дротинок, конструкції 6´25 з органічним осердям, першої марки, з дроту без покриття, правої хрестової звивки з розривним зусиллям Sp=175500H, із межею міцності 
=1960 МПа за ГОСТ 7665-80):
17,5 - Г - 1 -Н - 1960 ГОСТ 7665-80.
6. Обчислити орієнтовне значення розривного зусилля, Н:
– тонкої та товстої дротинок
, (1.2)
де [s] – гранична міцність дротинок на розрив, МПа; приймається за таблицею 1.2;
F – площа поперечного перерізу дротинки, мм2:
, (1.3)
– діаметр дротинки, мм;
– сумарного всіх дротинок у канаті:
, (1.4)
де 
– кількість відповідно тонких та товстих дротинок;
- каната в цілому, прийнявши його на 15% меншим від сумарного розривного зусилля дротинок 
. (1.5)
7. Порівняти значення розрахункових розривних зусиль та РК із табличними (наведеними у довідниках), визначити похибку обчислень. У випадках розходження більше ніж на 10% необхідно дати йому пояснення.
8. Визначити допустиме навантаження на канат для заданих режимів роботи (табл. 1.2):
, (1.6)
де 
– коефіцієнт запасу міцності каната (табл. 1.3).
9. Визначити мінімальний діаметр барабана (блока) по центру витків каната:
, (1.7)
де е – мінімальне співвідношення між діаметром барабана чи блока та діаметром каната, що навивається на барабан (табл. 1.3).
Таблиця 1.2 – Завдання до варіанта
| Параметр | Варіанти | ||||
| Гранична міцність [s], МПа | |||||
| Привід | Ручний | Машинний | |||
| Режим роботи | 1М | 3М | 4М | 5М | 6М |
| Призначення каната | Вантажний та стріловий | ||||
| Для підйому людей |
10. Провести бракування каната.
10.1. Визначити максимальне спрацювання (у %) дротинок верхнього шару сталки. Для цього виміряти діаметр дротинки 
у місці найбільшого зносу й порівняти з діаметром 
дротинки без видимих слідів зношування, виміряним раніше:
. (1.8)
Таблиця 1.3 – Значення коефіцієнтів 
та 
| Позначення каната | Привід | Режим роботи | | е |
| Вантажний та стріловий | Ручний | 1М | 4.0 | |
| 3М | 5.0 | |||
| 4М | 5.5 | |||
| Машинний | 5М | 6.0 | ||
| 6М | 6.0 | |||
| Для підйому людей | Ручний | 9.0 | ||
| Машинний | 9.0 |
10.2 Визначити кількість обривів дротинок на відстані звивки.
10.3 Результати дослідів занести до таблиці 1.4.
Таблиця 1.4 – Результати бракування каната
| Найменування дослідних характеристик | Результати досліджень |
| Зношування дротинок, % | |
| Наявність дефектів, визначених візуально (є, немає): | |
| – кількість обривів на відстані звивки | |
| – обірвана сталка (є, немає) | |
| – видно осердя (так, ні) | |
| – деформація каната в поперечному перерізі | |
| Висновки про придатність каната до експлуатації |
11. Зробити висновки до роботи.
Лабораторна робота № 2
ЛАНЦЮГИ
Мета роботи: вивчити конструкцію зварних та пластинчастих ланцюгів на натуральних зразках; оволодіти навичками вимірювання основних їх розмірів; оцінити міцність ланцюга.
Матеріали: відрізки ланцюгів різних конструкцій.
Вимірювальний інструмент: штангенциркуль, мікрометр, лінійка.
Теоретичні відомості
Залежно від довжини ланки (кроку) ланцюга за внутрішнім виміром розрізняють два типи ланцюгів: коротколанкові (тип А) та довголанкові (тип В).
Зварні ланцюги виготовляють із високоякісних легкозварюваних маловуглецевих сталей марок Ст2, Ст3, сталі 10, що мають межу міцності при розтягуванні = 370...450 МПа способами ручного кузнечно-горнового зварювання, зварювання в штампах під молотом або пресом, електродугового зварювання (при d < 11 мм). При d < 12 мм зварювання проводять в одному місці довгої або короткої частини, при d ³ 12 мм - у двох місцях (рис. 2.1 б).
Таблиця 2.1 – Розміри ланок простих зварних ланцюгів (за ГОСТ 2319 - 81)
| Коротколанкова | Довголанкова | ||
| а | t | a | t |
| 1,5 d | 2,6 d | 1,5 d | 3,5 d |
При d £ 12 мм При d > 12 мм
а) б)
Рисунок 2.1– Конструкція ланок простих зварних ланцюгів та місце розташування зварювального шва
Залежно від точності виготовлення коротколанкові та довголанкові ланцюги поділяють на два виконання: 1 – калібровані ( 
); 2 – некалібровані ( 
).
Коротколанкові ланцюги застосовують найчастіше для підйомних механізмів, оскільки їх ланки менше навантажені в поперечному напрямку на циліндричних барабанах, довголанкові – у тягових пристроях, тому що ланцюг менше витягується під поздовжнім навантаженням.
Некалібровані ланцюги застосовують найчастіше у якості чалочних пристосувань, а в приміщеннях, насичених парами кислот, ними замінюють канати при навивці на барабани. Калібровані ланцюги використовують у вантажних та тягових механізмах при швидкості навивання на спеціальні зірочки не більше 0,1 м/с. Некалібровані ланцюги допускають швидкість навивання на барабани до 1 м/с.
Пластинчастий ланцюг являє собою конструкцію, що складається із пластин, з'єднаних між собою валиками. Залежно від способу з'єднання розрізняють ланцюги, ланки яких з'єднуються: 1) розклепуванням кінців валиків без шайби ; 2) розклепуванням кінців валиків над шайбами ; 3) шплінтуванням валиків шплінтами;4) шплінтуванням із шайбами.
Рисунок 2.2 - Схема пластинчастого ланцюга
Кількість пластин може досягати 12.
Пластини та валики (пальці) виготовляють із сталей марок 40, 45, 50 із
= 570...600 МПа за ГОСТ 1050-74 і підлягають термообробці (нормалізації чи поліпшенню). Після термообробки всі ланцюги випробують на розрив під навантаженням, що дорівнює 50 % руйнуючого навантаження.
Пластинчасті ланцюги застосовують у механізмах підйому ручних талей, кранів великої вантажопідйомності при відносно малих швидкостях і руху вантажопідйомного пристрою вздовж направляючих.
Не допускається застосування цих ланцюгів у приміщеннях із підвищеним умістом пилу (вони чутливі до абразивного спрацювання).