Транспортные и такелажные работы на линиях электропередачи - Стальные канаты

 Применяемые для такелажных работ стальные канаты состоят из большого числа свитых тонких проволок, что придает канатам необходимую гибкость. Различают канаты одинарной (непосредственно свитые из проволок), двойной (готовые пряди проволок свиты вокруг сердечника) и тройной свивки (готовые канаты двойной свивки свиты между собой). В обиходе их часто называют канатом, тросом, кабелем. Для придания большей гибкости и удержания смазки в середину каната помещают органический (пеньковый) сердечник, впитывающий смазку и выпускающий ее на проволоки каната при натяжении и изгибе.
В тросах односторонней свивки направление свивки проволок в прядях совпадает с направлением свивки прядей между собой. В тросах крестовой свивки (более устойчивых против раскручивания) эти направления взаимно противоположны.
Для оснастки монтажных лебедок и полиспастов обычно применяют стальные канаты двойной крестовой свивки из шести прядей по ГОСТ 3071—74*, обвитых вокруг одного органического сердечника, а для расчалок, оттяжек и тяг - аналогичные канаты по ГОСТ 2688-80*. В этих стандартах показаны характеристики выпускаемых канатов, в том числе диаметры, сечения и расчетные разрывные усилия. При выборе каната учитывают, что фактическое (максимальное допустимое) усилие тяжения каната должно быть определено делением разрывного усилия на коэффициент запаса прочности, выбираемый для стальных канатов в зависимости от их назначения:
Строповочные канаты при обвязывании груза       10
То же, но имеющие на концах крюки или кольца для подвески груза
без его обвязывания и обхвата            6
Канаты для расчалок, оттяжек, вантов, тяг   4
Канаты подъемные и тяговые в механизмах с ручным приводом         4,5
То же, но с машинным приводом         6
В период эксплуатации диаметр каждой проволоки в канате уменьшается вследствие коррозии и из-за поверхностного износа, а в период хранения - из-за коррозии. Возникают повреждения также из-за неправильного обращения с канатом, например вследствие крутых перегибов. Для обеспечения надежности канатов каждый отрезок перед его применением на новом объекте не реже 1 раза в год подвергают освидетельствованию, после которого либо устанавливают допустимость дальнейшей эксплуатации каната, либо отбраковывают его. Канаты, эксплуатируемые в агрессивных условиях, проверяют каждые 3 мес. При этом руководствуются правилами Госгортехнадзора и отраслевым стандартом Минэнерго СССР ОСТ-73-82.

Таблица 16. Зажимы для стальных канатов по ОСТ34-13-105-87 Минэнерго СССР

Для соединения двух ветвей стальных канатов в разъемных соединениях грузоподъемных устройств, грузозахватных приспособлений монтажной оснастки могут быть использованы зажимы (табл. 16), а для оконцевания - также и коуши (рис. 24, а, б).
Момент затяжки гаек определяют по динамометрическому ключу. При отсутствии такого ключа используют обычный и считают нормальной затяжкой гаек такую, при которой канат, находящийся в зажиме, сдавливают до уменьшения диаметра на 1/3 его значения.
Перед установкой зажима резьбу скобы и рабочие торцевые поверхности гаек смазывают консистентной смазкой. Колодки устанавливаемых зажимов монтируют на рабочую ветвь каната по рис. 24, е. Для эксплуатационного контроля рекомендуют на конце каната ставить дополнительный зажим, делая петлю в соответствии с рис. 24, г.
Кроме такелажных работ, на BЛ стальные канаты могут применяться в качестве основных элементов линий электропередачи. Так, в качестве грозозащитных тросов (подвешиваемых выше проводов для защиты от ударов молний и грозовых перенапряжений) иногда применяют канаты одинарной свивки, где проволоки свиты вокруг металлического сердечника.

Рис. 24. Применение коуша (а) и зажима (6) для оконцевания каната петлей (в), дополнительная петля эксплуатационного контроля заделки (г):
1 — колодка зажима; 2 - скоба с резьбой на концах; 3 — канат; 4 и 5 - шайба и гайка; 6 — коуш, установленный в петле; 7 — зажим, установленный на канате; А — расстояние между зажимами при их числе по табл. 16
Пеньковые, а также хлопчатобумажные канаты (веревки), изготовляемые скручиванием, применяют обычно для вспомогательных работ, например для наведения поднятых грузов на нужное место, для подъема небольших грузов (до 200 кг) без острых ребер и краев. Ввиду сравнительно малой прочности и надежности такие канаты (табл. 17) в механизмах с машинным приводом не применяют.
При некоторых вспомогательных операциях, например для оттягивания монтажных люлек или поднимаемых гирлянд изоляторов, предпочитают применять более прочные капроновые канаты (табл. 18).
Кроме крученых изделий применяют также плетеные шнуры: при диаметре более 5 мм их называют фалами. Помимо капроновых могут применяться нейлоновые канаты, веревки и фалы. В отдельных случаях, например для страховки верхолазов, применяют так называемые манильские и сизальские канаты и фалы.
Иногда канаты привязывают к грузу узлами. Применяемый для связывания концов канатов шкотовый узел мало надежен, а более надежный брамшкотовый узел требует весьма, квалифицированного исполнения. Если для пеньковых канатов вязка узлов опытным специалистом в какой-то мере допустима, то для стальных канатов, где особенно проявляется ненадежность узлов и повышенный расход канатов, этого рекомендовать нельзя.

Таблица 17. Характеристика смоляных трехпрядных пеньковых канатов

Таблица 18. Характеристика некоторых капроновых канатов

Во всех случаях рациональнее изготовить стропы, т.е. куски канатов, концы которых снабжены крюками или петлями (с коушами или без них) или другими подвесками. Применяют также кольцевые универсальные стропы, концы которых соединены между собой (рис. 25).
Применение стропов делает подъем грузов и другие такелажные работы более безопасными. Одновременно уменьшается расход материалов, снижаются затраты труда, особенно ручного. Непосредственно (без стропов) зацеплять грузы крюками подъемного механизма нельзя, так как это ненадежно и опасно.
Концы канатов в стропах иногда закрепляют зажимами, как это показано на рис. 24, однако предпочтительнее заделка концов петлями (по рис. 25) с заплеткой, заключающаяся в том, что пряди распущенного конца каната размещают между прядями нераспущенной части каната.

Рис. 25. Стропы:
а — двухветвевой с крючьями на концах и петлями на скобе; б — двухпетлевой без коушей; в — с коушами в петлях; г — универсальный кольцевой; 1 — стальной канат; 2 — скоба; 3 — крюк; 4 — петля; 5 — заплетка; б — петля с коушем

Чтобы лучше предохранить канат в петле от износа, в петлю вставляют коуш. Такая заделка не имеет выступающих частей, занимает мало места и поэтому лучше, чем зажимы, обеспечивает безопасность работ, удобство и быстроту расстроповки грузов. Применяют и другие способы заделки концов, снижающие затраты труда на эту операцию (опрессовка наконечников или втулок, запайка втулок и др.), но они не обеспечивают такой гибкости, как заплетка, и требуют наличия прессового оборудования или сплавов, в то время как заплетку при некотором навыке можно выполнить даже в обычных тисках, пользуясь простыми приспособлениями [1, 5].
Действующее усилие в ветви стропа S определяют в общем виде по формуле (рис. 26, а)

где Р - масса груза; п - число ветвей стропа; а - половина угла между ветвями (либо угол между ветвью и вертикалью).

Рис. 26. Определение усилий в стропах при подъеме груза:
а — схема строповки; 6 — усилия в ветвях двухветвевого стропа при разных углах между ветвями; в — схема к примеру графического расчета; г — устройство, служащее наглядным пособием при обучении рабочих; 1 — груз; 2 — монтажная петля; 3 — ветвь стропа; 4 — шкала с делениями; 5 — звено подвески стропа и шкалы; 6, 7 — бытовые весы со стрелочной шкалой

Пользоваться расчетами по приведенной формуле в условиях строительства затруднительно. Группы обучающихся комплектуют из лиц с различной общеобразовательной подготовкой. Многолетняя практика показывает, что даже ИТР, ответственные за безопасность работ, часто затрудняются в определении усилий в ветвях для конкретных случаев. Имеют место случаи непонимания важности расчета и неправильной строповки и перегрузки ветвей стропов и монтажных петель, что влечет к падению груза, связанному с возможным опрокидыванием крана и даже с несчастными случаями.
На стандартных стропах общего назначения указана масса поднимаемого груза при определенном угле между ветвями. При угле 60° усилие в ветви составляет 0,56 массы груза; при 90° - 0,7 и при 120° усилие в каждой ветви равно массе груза (рис. 26, б). Таким образом, с ростом угла от нуля (когда ветви параллельны) и до 120° усилие возрастает от 0,5 до 1,0, т.е. вдвое. Расчет усилия для конкретных условий позволяет избежать перегрузки стропа или при необходимости более полно использовать его грузоподъемность в том случае, когда действительный угол будет при подъеме меньше, чем угол, указанный на бирке стропа. Уменьшение угла определяет увеличение грузоподъемности стропа. В других случаях расчет позволяет определить массу груза, которую можно поднять имеющимся стропом при намеченном угле, отличающемся от указанного для стропа.
Наиболее простым по усвоению, не требующим запоминания коэффициентов и производства цифровых расчетов является графический метод построения параллелограмма сил, дающий достаточную точность для практического использования. Определение усилия в ветви стропа рассмотрим на примере.
Пример. Груз массой 10 т (вес 100 кН) подвешен на двухветвевом стропе с углом каждой ветви стропа к вертикали а = 22,5° (между ветвями 2 а = 45°). Определить натяжение в ветви (канате) стропа.
Решение. Начертим на бумаге в любом масштабе, например 1 кН в 1 мм, схему подъема по рис. 26, е. Строим треугольник, катеты которого укажут силы, направленные вертикально и горизонтально, а гипотенуза — искомую силу. Для этого нужно отложить в выбранном масштабе от места строповки вертикальное усилие, равное половине тяжести груза, т. е. в данном случае 0,5Р = 50 кН, т.е. отрезок длиной 50 мм. От его конца провести горизонталь до пересечения ветви стропа. Эта точка укажет конец силы S. Длину гипотенузы измерим линейкой с делениями и установим, что результат равен 54 мм, или 54 кН. Длина горизонтального катета укажет, что усилие Т, действующее на груз, равно 23 кН.

В приведенном примере можно строить один треугольник, так как при симметричных ветвях правый и левый рисунки одинаковы. Такое построение можно сделать для любого угла между ветвями. Определение горизонтального усилия позволяет убедиться в возможности применения данной схемы подъема, т.е. что прочность груза позволяет осуществить подъем без какой-либо деформации поднимаемой детали. Аналогично решаются и многие другие задачи, встречающиеся при подъеме грузов, например, груз какой тяжести можно поднять данным стропом, если уменьшить угол между ветвями против указанного на стропе или увеличить этот угол, что часто выясняется при зацепке груза к имеющимся монтажным петлям. Результаты расчетов можно иметь при себе для справок во время работы вместо книг, а основные данные запомнить. Но лучше всего использовать технологические карты, где должны быть указаны строповка конкретных грузов, схема и тип стропа. Если же имеющийся строп не соответствует карте, то результат расчета должен быть утвержден лицом, ответственным за выполнение грузоподъемных работ. Это делается заранее при подготовке к работам.
Для многих новых рабочих большим затруднением является ясное понимание того, что арифметическая сумма значений усилий в ветвях стропа может быть значительно больше силы тяжести поднимаемого груза. Для демонстрации роста усилий в ветвях при увеличении угла между ними применяют ряд наглядных пособий, которые с успехом применялись при обучении рабочих. Устройство (рис. 26, г) состоит из небольшого (несколько килограмм) груза с монтажными петлями, расположенными так, чтобы при очередной строповке угол между ветвями изменялся в широких пределах. На шкале нанесены деления углов между ветвью стропа и вертикалью в соответствии с расположением монтажных петель: 15; 22,5; 30; 45; 60°, что соответствует углам между ветвями 30; 45; 60; 90; 120°. В ветвях установлены обычные бытовые циферблатные весы на 10 (или на 5) кг. Наблюдая за возрастанием усилий при увеличении угла обучающиеся твердо усваивают возможные опасные последствия неправильной строповки грузов. Одновременно они составляют себе таблицы усилий и решают примеры.
Стропы изготовляют для предстоящих работ по проектам или технологическим картам. Имеются чертежи типовых стропов для всех видов работ по ВЛ - от погрузочно-разгрузочных для всех конструктивных элементов и до монтажных операций, выполняемых также с помощью стропов.
В мастерских мехколонн организуют простейшие технологические линии по изготовлению стропов, включающие размоточные, измерительные и заплеточные приспособления. Например, размотку каната можно выполнять с бухты, надеваемой на барабан автомобильного колеса, поставленный горизонтально на вертикальную ось, притормаживаемый при вращении колодками, имеющимися внутри барабана. Конец каната протягивают по швеллеру, имеющему разметку в виде цифр, показывающих расстояние от режущего диска. Канат размечают по длине, в нужных местах накладывают по обе стороны линии отреза проволочные бандажи. Отрезанные куски каната последовательно подают на приспособление для заделки концов, где их заплетают в петли с коушем или без коуша или оконцовывают другими способами, указанными в чертежах. Изготовленные стропы испытывают на стендах, имеющих натяжные приспособления и измерительные приборы, указывающие значение прикладываемого усилия. В одних конструкциях испытательных стендов таким прибором служит динамометр, а в других - манометр в гидросистеме, если усилие обеспечивает гидроцилиндр (рис. 27).

Рис. 27. Испытательный стенд по рацпредложению Н.К. Репина и В.М. Зайцева:
1 — испытуемый строп; 2 — защитный кожух; 3 — шток гидроцилиндра; 4 — манометр; 5 — емкость 12 л; 6 — ручной насос СГР-12М; 7 — электродвигатель; 8 — гидронасос; 8 — гидрораспределитель; 10 — пускатель; 11 — таблица пересчета давления на усилие; 12 — рама

Действительное натяжение стропа на таком стенде пропорционально давлению в гидросистеме, поэтому на стенде укреплена таблица пересчета, по которой, зная нужное испытательное усилие, легко определить необходимое для этого давление. Концы стропа крепят к раме и штоку гидроцилиндра. Включают электродвигатель гидронасоса и через гидрораспределитель подают давление. Шток гидроцилиндра приходит в движение, натягивая строп. Когда давление приближается к испытательному, двигатель отключают и доводят давление ручным насосом. Такой стенд предназначен для испытания стропов длиной до 5 м и диаметром каната до 32 мм.