Стальные канаты талевых систем, являясь частью талевой системы буровой установки, осуществляют гибкую связь между буровой лебедкой и подъемным крюком. Они должны быть достаточно гибкими и иметь высокую механическую прочность.
По конструктивному признаку различают стальные канаты одинарной, двойной и тройной свивки. На буровых работах применяют канаты двойной свивки, состоящие из шести прядей, свитых вокруг органического или металлического сердечника.
В большинстве конструкций канатов применяют пропитанные смазкой органические сердечники из пеньки, хлопчатобумажного корда или манилы. Органический сердечник обеспечивает равномерное распределение нагрузки между прядями, необходимую гибкость и смазку проволок каната. Канаты с металлическим сердечником имеют большую жесткость, что предохраняет тяжелонагруженный канат от раздавливания при многослойной навивке на барабан лебедки.
Проволоки в прядях располагают в два или три слоя, ориентируемых с одинаковым или различным углом свивки по слоям. Вид свивки определяет тип касания проволок между слоями. В этой связи различают канаты с точечным касанием проволок (ТК), линейным касанием (ЛК) и комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК). Канаты с линейным касанием проволок в прядях более долговечны, чем с точечным.
Различают канаты с одинаковым или различным диаметром проволок в прядях типа ЛК-0 (рис. 4.19, а) и типа ТЛК-0 (см. рис. 4.19, г) диаметр проволок в слоях одинаков, в пряди типа ЛК-Р (см. рис. 4.19, д) наружный слой имеет проволоки разного диаметра. В пряди типа ЛК-РО (см. рис. 4.19,б) расположены слои с проволоками одинакового диаметра и с проволоками разных диаметров.
Рис. 4.19. Стальные канаты: а - типа ЛК-О; б - типа ЛК-РО: в - типа ТК; г - типа ТЛК-О; д - типа ЛК-Р; е - свивка канатов; 1 - правая односторонняя; 2 - левая крестовая
По сочетанию направления свивки элементов каната различают канаты односторонней и крестовой свивки. Канаты односторонней свивки (рис. 4.19, е) имеют одно и то же направление свивки. По гибкости и долговечности они превосходят канаты крестовой свивки 2, имеющие противоположное направление свивки и обладающие большей способностью закручиваться.
В зависимости от направления свивки прядей канат может быть правого и левого
направлений свивки.
Технические характеристики стальных канатов
Характеристики наиболее часто применяемых при разведочном бурении канатов, имеющих один органический сердечник, шесть прядей с 19 или 37 проволоками в каждой, приведены в табл. 4.7.
Таблица 4.7. Технические характеристики стальных канатов
| Диаметр,мм | Расчетная площадь
сечения всех проволок в канате, мм2 |
Расчетная масса 1000 м смазанного каната, кг |
Маркировочная группа по
временному сопротивлению разрыва, МПа | ||||||
| Каната | Проволоки | 1370 | 1570 | 1665 | 1766 | 1960 | |||
| 6 проволок |
108 проволок |
Расчётное разрывное
усилие каната в целом, кН, не менее | |||||||
| Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6 х 19 | |||||||||
| 13 | 0,85 | 57,7 | 565,5 | 67,3 | 76,8 | 81,6 | 83,9 | 91.5 | |
| 14,5 | 0,95 | 0,9 | 72.96 | 715 | 84,9 | 97,02 | 102,9 | 105,8 | 115,6 |
| 16 | 1,05 | 1 | 90,02 | 882,5 | 104,8 | 119,5 | 127,4 | 131,3 | 143,1 |
| 17,5 | 1,15 | 1,1 | 108,86 | 1070 | 126,4 | 144,5 | 153,8 | 158,3 | 173 |
| 19,5 | 1,3 | 1,2 | 130,11 | 1275 | 151,4 | 173 | 183,7 | 189,6 | 206,8 |
| 21.0 | 1,4 | 1,3 | 152,58 | 1495 | 177,4 | 202.8 | 215,6 | 222,5 | 242,5 |
| 22,5 | 1,5 | 1,4 | 176,86 | 1735 | 205,8 | 235,2 | 250 | 257,7 | 281,3 |
| 24 | 1,6 | 1,5 | 202,92 | 1990 | 236,2 | 270 | 286,6 | 296 | 322,4 |
| 25,5 | 1,7 | 1,6 | 230,76 | 2265 | 269 | 307,2 | 326,3 | 336,1 | 367 |
| 27 | 1,8 | 1,7 | 260.41 | 2555 | 303,3 | 346,9 | 368,5 | 379,7 | 414 |
| Канат двойной свивки типа ТК конструкции 6 х 37 | |||||||||
| 11,5 | 0,55 | 0,5 | 43,85 | 427 | — | 56,3 | 59,8 | 61,3 | 66.6 |
| 13,5 | 0,65 | 0,6 | 63,05 | 613,5 | — | 80,7 | 85,9 | 87,8 | 95,7 |
| 15,5 | 0,75 | 0,7 | 85,77 | 834,5 | 96,4 | 109.7 | 116,6 | 119,5 | 129.8 |
| 22,5 | 1,05 | 1 | 174,84 | 1705 | 196 | 224,4 | 238,6 | 244 | 265.1 |
| 24,5 | 1,15 | 1,1 | 211,5 | 2060 | 237,6 | 271,5 | 288,6 | 295,5 | 321 |
| 27 | 1,3 | 1,2 | 252,26 | 2455 | 283,2 | 323,9 | 344 | 352,8 | 382,7 |
| 29 | 1,4 | 1,3 | 295,93 | 2880 | 332,2 | 379,7 | 403,7 | 413,5 | 448,8 |
Требования к прочности стальных канатов
Канаты при работе подвергаются сложной нагрузке: растяжению, изгибу, вибрации, контактным напряжениям, поэтому они должны иметь высокую прочность, большую гибкость, хорошо противостоять внешнему и внутреннему износу проволок. Надежность и долговечность каната во многом определяются соотношением диаметра барабана (шкива) Dб и диаметром каната dK.
В соответствии с принятыми нормами для установок геологоразведочного бурения Dб≥18dK, а для установок с большим объемом спуско-подъемных операций Dб = (32—42)dk. При Dб/dK>25 рекомендуется применять более жесткие канаты, с большим диаметром проволок в пряди, а при D6/dK< 25 — гибкие канаты.
Для геологоразведочных буровых установок диаметр талевого каната выбирают в соответствии с расчетом на статическую прочность по формуле
Рр=п.з. P (4.44)
где Рр — разрывное усилие каната, кН; k п.з.≥ 2,5 — коэффициент запаса прочности;Р—максимальное усилие, развиваемое лебедкой на минимальной скорости, кН:
P =Nλη / v min (4.45)
где N —номинальная мощность двигателя, Вт; λ — коэффициент перегрузки двигателя: для асинхронных электродвигателей λ = 1,8:2,2, для двигателей внутреннего сгорания λ = 1,1; η = ηзi ηб— КПД передач от двигателя до барабана лебедки; ηзi= 0,98 — КПД зубчатой передачи; i - число передач в кинематической цепи; ηб = 0,97 — КПД барабана; v min — минимальная скорость навивки каната на барабан, м/с.
В процессе эксплуатации за состоянием каната должен быть установлен систематический контроль. Правилами безопасности запрещается работать:
- при обрыве одной пряди каната;
- при числе оборванных проволок более 5 % на длине шага свивки каната диаметром до 20 мм, а каната диаметром свыше 20 мм — более 10 %;
- при износе каната более 10 % первоначального диаметра.
