Стальной канат - это проволочное изделие, изготавливаемое навивкой. Трос - это часть такелажа, воспринимающего массу груза. Такие изделия применяют в судостроении, водном/автомобильном транспорте, энергетике, добыче угля, руды, нефти и т.д. В зависимости от выполняемых задач производится множество разновидностей канатов. Стальные тросы широко используются в самых различных отраслях человеческой деятельности. Наиболее широко эти приспособления используются в грузоподъемных механизмах, где являются одним из самых важных и ответственных элементов. Стальные тросы изготавливаются из высококачественной проволоки, но имеют огромное количество различных конструкций и могут иметь различное сечение. Также канаты различаются по своим эксплуатационным характеристикам, которые во многом зависят от физико-механических свойств использованных для их изготовления материалов.

Стальные канаты являются сложным и ответственным видом проволочных изделий. Они имеют большое число типов и конструкций и различаются по форме поперечного сечения как самого каната, так и его элементов, а также по физико-механическим характеристикам проволок и сердечников.


Характеристики стальных канатов

По механическим свойствам проволоки: марки ВК - высокого качества, марки В - повышенного качества, марки 1 - нормального качества;
По прочностным характеристикам: с маркировочными группами временного сопротивления разрыву - 1370 (140), 1470(150), 1570(160), 1670(170), 1770(180), 1860(190), 1960(200), 2060 (210), 2160(220). Канаты маркировочных групп 1370(140) - 1770(180) изготавливаются серийно, остальные по согласованию.
По виду покрытия поверхности проволоки: без покрытия: с цинковым покрытием - для особо жестких агрессивных условий работы (ОЖ), для жестких агрессивных условий работы (Ж), для средних агрессивных условий работы (С).
По назначению каната: грузолюдские (ГЛ) для подъема и транспортировки людей и грузов; грузовые (Г) - для транспортировки грузов.
По материалу сердечника: с органическим сердечником (о. с.) из натуральных или синтетических материалов; с металлическим сердечником (м. с.).
По направлению свивки элементов каната: правой свивки, левой свивки (Л).
По сочетанию направлений свивки каната и его элементов: крестовой свивки - направление свивки прядей в канате противоположно направлению свивки проволок в прядях; односторонней свивки (0) - направление свивки прядей в канате и проволок в прядях одинаковое.
По степени крутимости:
крутящиеся - с одинаковым направлением свивки всех прядей по слоям каната (шести- и восьмипрядные канаты с органическим и металлическим сердечниками); малокрутящиеся (МК) - с противоположным направлением свивки элементов каната по слоям в многослойных, многопрядных канатах и в канатах одинарной свивки.
По способу изготовления:
нераскручивающиеся (Н) - элементы каната сохраняют свое положение после снятия вязок с концов каната и удаления заварки торца; раскручивающиеся; рихтованные (Р). Нераскручивающийся стальной канат после удаления завязки с конца троса его нити и пряди сохранят свое местоположение или легко сплетаются руками. Этому помогает деформация проволок и прядей перед их навивкой. У раскручивающегося каната его составляющие перед плетением не деформируют. Поэтому пряди и стальные нити раскручиваются вследствие снятия связки. Рихтованные канаты сохраняют прямолинейность с заданным допуском. Причина – напряжения в нитях и прядях после навивки снимают рихтовкой. Если эта операция не сделана, оконечность не рихтованного троса скручивается кольцом.

а – обыкновенный раскручивающийся; б – нераскручивающийся.

По типу свивки прядей и канатов одинарной свивки:
с точечным касанием проволок между слоями (ТК); с линейным касанием проволок между слоями (ЛК); с комбинированным точечно-линейным касанием проволок между слоями (ТЛК).
По точности изготовления:
нормальной точности; повышенной точности (Т); с ужесточенными предельными отклонениями по диаметру каната.

Структура стального каната

Понятие «свивка» используют для описания направления скрученной проволоки по отношению прядей в готовом тросе. При правильной свивке пряди наматываются вокруг сердечника каната по часовой стрелке, при левосторонней или правосторонней - против часовой стрелки.

Обычный вид свивки означает, что проволока в пряди укладывается в направлении, противоположном направлению, в котором пряди уложены в конечном канате. Направление свивки тросового каната не влияет на разрывную силу троса. Однако сочетание свивки прядей и свивки каната сильно влияет на характеристики троса. Например, если речь идет о структуре каната, где вращение предотвращается при задействованных правосторонних и левосторонних прядей.

Одинарной свивки – состоят из отдельных проволок, сплетенных в виде спираликонцентрическими слоями (один либо более). Канат из круглых нитей в один слой называют спиральным или прядью. Из профильной (Z-/омегообразное, клиновидное сечение) проволоки – закрытого типа.

Двойной свивки – составлены из прядей, свитых послойно. Эти канаты используются самостоятельно или служат деталью для канатов повышенной прочности.

Тройной свивки – набраны из нескольких канатов повышенной прочности, спирально свитых в один слой.


Пряди, в зависимости от конфигурации поперечного сечения, бывают круглыми и фасоннопрядными (плоскими или трехгранными). Последние разновидности отличаются большей площадью контакта с поверхностью шкива. Диаметр проволок колеблется от 0,5 до 6 мм, число нитей в скрутке – 1-8.

Типы сплетений стальных канатов
ТК – точечный контакт проволок между слоями.
ЛК – линейный контакт проволоки в соседних слоях.
ЛК-О – линейное касание проволок между слоями, если нити в пряди одинакового сечения.
ЛК-Р – контакт проволоки между слоями линейный при различном диаметре нитей во внешнем ряду пряди.
ЛК-З – линейное касание нитей между слоями пряди и проволокой заполнения.
ЛК-РО – контакт по линии проволоки между слоями, внутри которых присутствуют ряды нитей одинакового и разного диаметра.
ТЛК – комбинация точечного и линейного контакта проволок внутри одной пряди.

Типы наиболее распространенных спиральных канатов или прядей:

а, б – ЛК-О;
в – ЛК-Р;
г – ЛК-З;
д – ЛК-РО;
е, ж – ТК;
з – ТЛК-О


Типы сердечников стального каната
ОС – органический, когда в центр троса либо его прядей помещено синтетическое/натуральное волокно. Здесь применяют хлопчатобумажную пряжу, пеньку, сизаль, полипропилен, полиэтилен, капрон, вискозу, лавсан, асбест.

Канаты с органическими сердечниками: а, б – из натуральных материалов; в – полимерный.

В канатах сердечник выполняет роль амортизатора, удерживая пряди в проектном положении. Сердечник стального каната противостоит радиальным нагрузкам, которые неизбежно возникают при эксплуатации, препятствуя деформации изделия. Пеньковые и джутовые сердечники подлежат обязательной пропитке смазкой, доля которого составляет от 35 до 50% от массы самого органического материала. Для смазывания канатов используют самые высококачественные материалы, так как от выбора смазки во многом зависит долговечность троса.

МС – металлический. Используется трос сдвоенного плетения, состоящий из 7-и прядей или прядь того же строения, что и повив. Сердечник повышает структурную прочность канатов, снижает их удлинение при растяжении либо росте температуры воздуха.

Канаты с металлическими сердечниками: а – однородный; б и в – многопрядные.

Стальные канаты имеют различную гибкость, которая зависит как от свойств использованной при изготовлении проволоки, так и от ее количества в свивке. Наименее гибкие канаты состоят из 42 проволок, а более гибкие – из 72 проволок, расположенных по 12 в каждой пряди. Выпускаются также канаты повышенной гибкости, которые состоят из 144 проволок, которые располагаются вокруг сердечника по 24 штуки в каждой пряди.
Для применения в условиях повышенных температур или в агрессивной среде, используют тросы со стальным сердечником. Также такой тип каната идеально подходит в том случае, если изделие навивается на барабан многочисленными слоями – стальной сердечник не дает канату деформироваться под действием нагрузки, которую оказывают вышележащие витки. Стальной сердечник делает канат более стойким к деформации, но практически не влияет на грузоподъемность. Канаты с синтетическими и пеньковыми сердечниками обладают большей гибкостью и обеспечивают равномерную смазку, так как в них смазочный материал поступает в пряди не только снаружи, при плановом обслуживании, но и изнутри, из пропитанного материала сердечника.

Диаметр сечения стального каната является важной характеристикой троса. Обычно все характеристики изделия указаны на бирке барабана или в сертификате, приложенному к канату производителем, но иногда возникает необходимость проверить диаметр каната, например если возникли какие-либо сомнения или маркировка просто утеряна. Диаметр стального каната измеряют штангенциркулем и производят его в двух различных точках, с расстоянием между ними как минимум 1 метр. В каждой точке производится два измерения толщины, в плоскостях обязательно перпендикулярных друг другу. Диаметр каната определяют, взяв среднеарифметическое значение этих четырех величин, при этом учитывают допуски, принятые для номинального диаметра этого изделия.

Взаимозаменяемость стальных канатов по ГОСТам
ГОСТ 2688-80 (14954) и ГОСТ 3077-80 (3081-80) взаимозаменяемы. Применяются на грузоподъёмных механизмах в качестве основных, несущих нагрузку. ГОСТ 3077-80 применяется там, где осуществляется надежный спуск людей (лифты, шахты) и работы повышенной интенсивности.
ГОСТ 7668-80, 3079-80, 3071-80 и 3070-80 взаимозаменяемы. ГОСТ 7668-80 допускается использовать на грузоподъёмных механизмах в качестве несущего нагрузку. В этом случае замена на ГОСТ 3079-80, 3071-80, 3070-80 невозможна, но для изготовления грузозахватных и грузоподъёмных приспособлений (строп, чалок) эти ГОСТы взаимозаменяемы.
ГОСТы 3062-80, 3063-80, 3064-80 взаимозаменяемы. Разница в том, что они имеют различную жесткость от 3062-80 до 3064-80. Мягкость каната увеличивается за счет увеличения количества проволок в канате (от 7 до 37) и уменьшения их диаметра. Канаты чаще всего несут только статистическую нагрузку. Их применяют как растяжки.
ГОСТ 3066-80, 3067-80 и 3068-80 взаимозаменяемы. Разница в различной жесткости, которая понижается от ГОСТа 3066-80 до 3068-80.
ГОСТ 3069-80 может заменить ГОСТ 2688-80 в диапазоне диаметров 5,1мм-6,2мм.
ГОСТы 7665-80 (7667-80) можно заменить на 7668-80 (7669-80). Обратная замена нежелательна из-за плохой технологичности канатов ГОСТ 7665-80 (7667-80).