Способ определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации

 

Изобретение относится к области механических измерений и может быть использовано в отраслях народного хозяйства. связанных как с изготовлением так и с эксплуатацией стальных канатов. Цель изобретения - повышение точности определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации , что достигается тем, что на контролируемом канате отмечают метками образец, равный одному шагу свивки, измеряют фактическую длину отрезанного образца или длину любого элемента в вырезанном образце, по разнице между отмеченной и измеренной длинами определяют величину упругой отдачи шага свивки каната или любого элемента каната и полученные результаты измерений распространяют на полную длину каната. Способ позволяет прогнозировать реальную величину удлинения канатов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (505 6 01 В 5/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4673796/28 (22) 05,04.89 (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (75} Ю. А. Гурьянов (56) Канаты стальные. Технические требования. — ГОСТ 3241-66. М,: Изд. стандартов, 1972.

Авторское свидетельство СССР

N. 875202, кл. G 0.1 B 5/00. 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛ.ЕНИЯ УПРУГОЙ ОТ-.

ДАЧИ КАНАТА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ (57) Изобретение относится к области механических измерений и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, связанных как с изготовлением. так и с эксИзобретение относится к области технических измерений, а именно к контролю параметров витых объектов, например стальных канатов или тросов, и может быть использовано преимущественно в метизной и других отраслях народного хозяйства, связанных как с изготовлением, так и эксплуатацией укаэанных изделий.

Известны способы контроля шага свивки составляющих элементов витых объектов, например канатов или тросов.

Известен способ определения величины упругой отдачи шага свивки, возникающей в витых изделиях, обладающих свойствами упругой и остаточной деформаций.

При этом упругая отдача вага свивки проявляется по перемещению разрезанных сечений структурных элементов при нару50 1753242 А1 плуатацией стальных канатов, Цель изобретения — повышение точности определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации, что достигается тем, что на контролируемом канате отмечают метками образец, равный одному шагу свивки, измеряют фактическую длину отрезанного образца или длину любого элемента s вырезанном образце, по разнице между отмеченной и измеренной длинами определяют величину упругой отдачи шага свивки каната или любого элемента каната и полученные результаты измерений распространяют на полную длину каната. Способ позволяет прогнозировать реальную величину удлинения канатов. 1 з. и, ф-лы, 1 ил. шении связей между ними при разрезании а канатов.

Однако известные способы не позволя- (д ют с достаточной точностью определить упругую отдачу самого каната и составляющих структурных элементов в процессе его эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точно- lM сти измерения величины упругой отдачи шага свивки каната и составляющих структурных элементов, например право- в лок, прядей и концентрических слоев, на, ваге сливки с распространением результатоа измерений на всю контролируемую длину каната.

Эффективность предлагаемого способа проявляется при прогнозировании конструктивного удлинения в процессе работы канатов в упругой области и выравнивании

1753242 упругих отдач у одновременно свиваемых вую величину перемещения + Л I, что и структурных элементов в концентрический приведет к совмещению торцевых поверхслой при настройке машины на свивку рав- ностей всех элементов и концентрических нонапряженных канатов по предваритель- слоев с плоскостью сечения разрезанного но вырезанному образцу из каната в 5 каната. Одинаковая величина перемещений начальный периодего изготовления. сечений всех структурных элементов, наПоставленная цельдостигаетсятем,что пример, при растяжении равнонапряженна контролируемом объекте отмечают мет- ного каната силой P станет возможной ками образец, равный одйому шагу свивки, только при условии одинаковых общих упрузамеряют фактическую длину отрезанного 10 гих напряжений всех структурных.элеменобразца или длину любого элемента в ука- тов, действующий по сечению каната, занном образце, по разности между. отме- Длятакогоканатаобщееупругоенапряченной и измеренной длинами определяют жение будет равно величину упругой отдачи шага свивки каната или любого элемента и полученные ре- 15 — P + S+ of dF o f dF= Q, (2) зультаты измерений распространяют на

F полную длину каната.

Образец дл и ага свивки

Об азец каната с длиной шага свивки где Р— усилие растяжения каната;

S — одинаковая. величина усилия сжатия выбран потому, что после вырезки его из каната в нем происходит полный переход и переход 20 каждого элемента по сечению каната;

0" — макронэпряжение каната, освобожупругосжатых или упругорастянутых зледенного от микронапряжений сжатия струкментов в недеформированные, что и привоит к увеличению или укорочению длины турных элементов; дит к увеличен

o — микронапряжение сжатия струк+ 2 Л за счет перемещений раз езанных р щ разрезанных 25 турных элементов по сечению каната; сечений образца, так как свивочные микро- F — площадь поперечного сечения каната. о или р П и стРУк УРных элементов по обьемУ любого преобразования вь1ражение(2) запишется в каната взаимно уравновешены смежными объемами одного порядка с размерами уча0 (f стков канатов, равными mary свивкй, за ис(7= 0 + О ключением концевых сечений каната, в КОТОРЫХ Указаннар свЯЗ"сегда наРУшена где а" — обще упругое напряжение каната

При этом Л представляет собой вели5 чину перемещения разрезанного сечения в ний будет соответствовать и своя упругая вырезанном образце, которая связана с упругой деформацией сжатия или растяжения элементов по сечению ненагруженного ка- л (4) ната следующей зависимьстью:

40 где Ь вЂ” общая упругая деформация канаЬ! = Лl, (1)

Л вЂ” упругая деформация каната, где А — осевая величина перемещения освобожденного от микронапряжений сжаразрезанЙого сечения структурного эле- 45 тия элементов мента, концентрического слоя или каната в целом: структурных элементов по сечению равноЛ! — упругая деформация сжатия или напряженного каната, l растяжения структурных элементов по сече- Из анализа выражений (3) и (4) вытекает нию каната.

50 вывод о том, что в любом равнонапряженИз анализа выражения (1) вытекает, что ном канате, выполненном, например, иэ упдлина вырезанного образца будет увеличи- ругосжат х структурных элементов, ватьсЯ только пРи наличии в канате УпРуго алгебраическая сумма макро- и микронапсжатых структурных элементов. Поэтому ряжений, а также алгебраическая сумма уппри оазрезании равнонапряженного кана- уг д фо ий та, например, выполненного из элементов микронапряжений есть величины постоянодинаковой длины и-с одинаковыми свивоч- ныедля каждого элемента. Поэтому в любом равнонапряженном канате все структурные вые по ер ос всех элементов " элементы имеют одинаковую вел н

KoHueHTpHqecKHx ОЛООВ nonyqaeT ОдинзкО

1753242

AI AI

I = n Л I, и =- =20.00.

t му распределению приложенного усилия по сечению каната.

В серийных канатах, если их разрезать и осмотреть разрезанное сечение, то отно-. сительно указанного сечения торцевые поверхности структурных элементов и концентрических слоев будут разбросаны относительно друг друга нэ различную величину, так как по сечению в указанных канатах структурные элементы находятся с неоднородными свивочными микронапряжениями сжатия или растяжения, что и приводит к различной величине перемещений .1 разрезанных торцевых поверхностей элементов и концентрических слоев. Иэ-за указанного недостатка по объему в серийных канатах структурные элементы и концентрические слои находятся с различными упругими отдачами и имеют различную длину.

В связи с этим короткие элементы или элементы с наименьшей упругой отдачей в работающем канате всегда находятся в перегруженйом, а элементы с наибольшей длиной или наибольшей упругой отдачей— в недогруженном состояниях, т. е..по сечению серийных канатов элементы нагружены неравномерно.

Чтобы определить упругую отдачу равнонэпряженного каната или любого элемента в серийном канате в виде конструктивного удлинения, которое составляет 0,2-4% от длины используемого каната, доходя к концу работы до 6% и более, и образуется в упругой области при эксплуатации канатов, необходимо заданную длину каната расчленить на объемы длиной, равной одному. шагу свивки, замерить длину каната по вырезанным объемам и по разнице в длинах расчлененного и нерасчлененного канатов определить упругую отдачу каната или любого элемента по формуле где I — длина каната, расчлененного на самостоятельные объемы длиной, равной одному шагу свивки;

I — длина каната, не расчлененного на самостоятельные объемы.

При вырезке из каната объема длиной, равной одному шагу свивки, происходит полная аннигиляция, например, осевых микронапряжений сжатия, которые в структурных элементах полностью исчезают, а именно ч - О, и приводят к полному переходу упругосжатых структурных элементов в недеформированные, вызывая перемещение разрезанных сечений образца и увеличение его длины за счет перехода упругих деформаций от микронапряжений сжатия в конструктивное

5 удлинение вырезанного образца

Поэтому, зная приращение длины выре10 зэнного образца с расчетной длиной, равной одному шагу свивки, и количество шагов свивки на заданной длине каната, нетрудно рассчитать и упругую отдачу рэвнонэпряженного каната или любого структурного

15 элемент- в серийном канате по формуле где n — количество шагов свивки в заданной

20 длине каната;

Л I — разница между длинами вырезанного и,невырезанного образцов, длиной, равной одному шагу свивки.

На чертеже показана схема, поясняю25 щэя способ.

Двухслойннй равнонапряженный канат

1 выполнен.из двух концентрических слоев

2 и 3, из него вырезан образец 4 длиной, равной длине одному шагу свивки t. и име30 ется образец 5 из аналогичного. но серийного каната.

Для наглядного сравнения длин невырезанного и вырезанных образцов 4 и 5 длина невырезэнного образца t заключена нэ

35 схеме между плоскостями СС.

Способ определения упругой отдачи равнонапряженного каната и концейтрических слоев, например в серийном канате рассмотрим на примерах двухслойного рав40 нонэпряженного (образец 4) и неравнонапряженного серийного (обрэзец 5) канатов конструкции 18 1 9 (1+ 6+ 6/6)+ 1 диаметром

20 мм, длиной 400 м, шагом свивки наружного слоя, равным 200 мм.

45 Указанный канат выполнен из двух самостоятельных концентрических слоев 2 и

3, каждый из которых соответственно состоит из шести и двенадцати одинаковых прядей конструкции 1+6+6/6; навитых вокруг

50 центрального органического сердечника(не изображен). .Количество шагов свивки, содержащихся в заданной длине каната, определяем по формуле

1753242

После этого на канате 1 метками отме- С учетом указанных данных упругие отчается образец t длиной, равной одному ша- . дачи концентрических слоев 2 и 3 на длине гу свивки (длина. указанного образца каната 400 м будут равны; 4-;16 м, !,=8 м. ограничена плоскостями СС). При упругой отдаче такого каната в про5 цессе эксплуатации, например, на 16 м элеЗатем отмеченный образец вырезается менты в концентрическом слое 3 перейдут иэ каната 1 и по разнице в длинах отмечен- иэ упругосжатого состояния в упругорастяного и вырезанного образцов определяется нутое, тогда как элементы в концентричемаксимальная упругая отдача образца, ко- ском слое 2 из упругосжатого перейдут торая является следствием перехода упру- 10 только в недеформированное состояние и в госжатых прядей в недеформированные в процессе работы каната будут находиться в вырезанном о р езанном образца 4. области упругих деформаций Л I от макроПри этом по сечению в вырезанном об- напряжений растяжения, разце4равнонапряженногоканата1разре- В элементах концентрического слоя 3 занные сечения обоих концентрических 15 возникнут дополнит льные микронапряжеслоев 2 и 3 получили одинаковую величину ния растяжения, которые, суммируясь с осевых перемещений, равную AI2- A !з. приложенным к канату напряжением растяа это, в свою очередь, привело к одинаковой жения, вызовут их преждевременное разрудлине обоих концентрических слоев 2 и 3 в шение по сравнению вырезанном о разце образце 4, 20 недеформированными элементами конценТогда разница в длинах вырезанного и трического слоя 2. Поэтому различная упруневырезанного образца и определит упру- гая отдача структурных элементов приводит гую отдачу вырезанного образца, которая к неодновременному переходу упругосжаб на, например, 8 мм а именно; будет равна, нап м тых структурных элементов в менее сжатые, 25 недеформированные или в упругорастянуI,=! — т=8 м. тые, что и является основной причиной неоднородного распределения нагрузки на

Тогда с учетом выражения (5) упругая структурныеэлементыприэксплуатациисе отдача равнонапряженного каната в про- рийных канатов. цессе его эксплуатации будет равна 4-16 м. 30 При этом упругорастянутые элементы

Указанную упругую отдачу в процессе находятся в канате в наиболее натянутом и эксплуатации каната будут иметь и оба кон- перегруженном состоянии, а упругосжатые центрических слоя и элементы при переходе их в менее сжатые

В серийных канатах структурные эле- оказываются в ослабленном и недогруженменты находятся с различными упругими 35 ном состоянии и являются причиной обраотдачами, что и приво и приводит к сдвигу по сече- зования на канатах различных дефектов в нию каната, например, между концентриче- виде петель, "жучков". "фонарей" и.т. д. скими слоями 2 и 3 в вырезанном образце 5, Упругая отдача серийных канатов будет величина которого удет равна будет равна представлять собой среднеарифметическое

40 значение упругих отдач всех структурных

Ь = Л !2 Л !3, элементов.

Эффективность предложенного спосогде Л If,з — перемещения разрезанных ба, помимо прогнозирования упругой отдаторцевых поверхностей стей концентрических чи каната и структурных элементов в слоев 2 и 3 по сечению в вырезанном образ- 45 процессе его эксплуатации, может также проявляться и при корректировке, наприНеодинаковая величина перемещений мер. усилий натяжений и знакопеременного. разрезанных сечений концентрических сло- изгиба элементов при настройке канатной ев 2 и 3 привела к различной личной длине и самих . машины на свивку равнонапряженного каконцентрических слоев и ев 2 и 3 в вырезанном 50 ната по разрезанному сечению или выреобразце 5, а именно: 2> з занному образцу в начальный момент

П е положим что длины концентриче- изготовления каната с последующей подреских слоев 2 и 3 в вырезанном образце ока- гулировкой усилий натяженийили величины зались равными: Iz=208 мм, !з -204 мм. прогиба соответствующих элементов до

55 обеспечения совмещения всех из торцевых пр гие отдачи концен- поверхностей с плоскостью сечения изгоТогда упругие отд т )ических слоев 2 и 3 на шаге тавливаемого каната. свивки каната удут равны: 1 = При изготовлении и эксплуатации кана-! т 4 мм„та с одинаковой длиной вырезанного и нет9 вырезанного образцов упругая отдача m

1753242

Составитель Е.Щелина

Редактор О.Юрковецкэя Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Шароши

Заказ 2757 Тираж Подписное

BHWlllM Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 свивочных микронэпряжений сжатия в канате будет равна нулю.

Формула изобретения

1. Способ определения упругой отдачи каната в процессе coo эксплуатации, заклю- 5 чэющийся в том, что на канате отмечают границы участка расчетной длины, устанав-. ливают зажимы по концам участка. вырезают участок каната с установленными на нем зажимами, освобождают зажимы и измеря- 10 ют приращение длины участка каната, по которому определяют упругую отдачу на полной длине каната, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве расчетной длины участка выбирают шэг свивки по наружному диаметру каната.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения упругой отдачи в серийных канатах, изготовленных с различной упругой отдачей элементов, упругую отдачу определяют для каждого элемента и концентрического слоя и по разнице между упругими отдачами судят о фактической величине сдвига между упругими отдачами элементов и концентрическими слоями в однослойных и многослойных канатах.