Изобретение стальных канатов
Канаты были впервые разработаны еще в 1830-х годах для горных подъемников.
Большинство канатов, которые существуют сегодня, были изобретены между 1831 и 1834 годами немецким горным инженером Вильгельмом Альбертом. Они использовались для добычи полезных ископаемых в горах Гарц в Клаустале, Нижняя Саксония, Германия. Благодаря своей прочности и превосходству над другими канатами, сделанными из металлических цепей или пеньки, стальные канаты быстро получили признание.
Первый канат, вложенный Вильгельмом Альбертом, состоял из трех нитей по четыре проволоки в каждой. В 1840 году шотландец Роберт Стирлинг Ньюолл смог внести в процесс некоторые улучшения. Производство каната в Америке началось в 1841 году Джоном А. Роблингом. Это легло в основу его успеха в строительстве подвесных мостов.
Со временем Роблинг смог внедрить новые инновации как в конструкции, так и в материалы, и в производство канатов. В 1848 году Эрскин Хазард и Джозия Уайт, основные владельцы Lehigh Coal & Navigation Company (LC&N Co.), построили фабрику по производству проволочных канатов в Мауч-Чанк, штат Пенсильвания. Роблинг помогал в развитии железнодорожного и горного дела.
Компания также смогла предоставить подъемные кабели для проекта Ashley Planes, а также самолеты обратного пути для Summit Hill & Mauch Chunk Railroad. Все это помогло сделать данное место более привлекательным, сделав его главным туристическим направлением.
В период с 1950 по 1960 год в Европе и Северной Америке наблюдался быстрый рост добычи глубоких стволов. Дошло до того, что поверхностные месторождения полезных ископаемых были исчерпаны.
В связи с тем, что развитие железных дорог и паровых двигателей все еще находилось на начальной стадии, наклонные железные дороги были обычным явлением. Однако по наклонным шахтам паровые машины не могли подниматься по горным выработкам. Это потребовало разработки канатных подъемников или шкивов в Соединенных Штатах в их стремлении достичь минеральных материалов для производства канатов.
Другая немецкая инжиниринговая фирма, Adolf Bleichert & Co, была основана в 1874 году. Компания начала строительство канатных дорог с двухместным двигателем, которые использовались для добычи полезных ископаемых в долине Рур. Блейхерт смог добиться мирового господства благодаря своим важным патентам, а также нескольким рабочим системам по всей Европе. Компания Trenton Iron Works, штат Нью-Джерси, США, получила лицензию на разработку и производственные технологии для создания системы по всей Америке.
Адольф Блейхерт и компания построили несколько канатных дорог в разных частях мира, с железнодорожными путями, идущими от Австралии и Шпицбергена, от Аляски до Аргентины и так далее. Компания также отвечала за строительство множества канатных дорог как для Вермахта, так и для Императорской немецкой армии.
Во второй половине 19 века канатные системы использовались для передачи механической энергии, включая новые канатные дороги. Системы с проволочным канатом относительно дешевы, их стоимость составляет одну десятую стоимости линейных валов. Он также отличался меньшими потерями на трение. Таким образом, канатные системы использовались для передачи энергии на несколько километров или миль.
Сегодня канаты используются для подъема, в лифтах и кранах, а также для передачи механической энергии. Проволочные канаты также могут использоваться для передачи усилия в механизме. Хорошим примером таких канатов является трос Боудена или поверхности управления самолетом, которые соединены с педалями и рычагами в кабине.
Статические тросы часто используются в качестве опоры для таких конструкций, как подвеска моста, или в качестве растяжек для опор для вышек. Тросы также используются для крепления канатных дорог или для перевозки грузов по воздуху.
Стальной канат описание и основные преимущества
Стальной канат - это сложное механическое устройство, в котором множество движущихся частей работают в тандеме, помогая поддерживать и перемещать объект или груз. В подъемной и такелажной промышленности канат прикрепляют к крану или подъемнику и снабжают вертлюгами, скобами или крюками для прикрепления к грузу и перемещения его в контролируемых условиях. Его также можно использовать для подъема и опускания лифтов или в качестве опоры для подвесных мостов или башен.
Канат является предпочтительным подъемным устройством по многим причинам. Его уникальный дизайн состоит из нескольких стальных проволок, которые образуют отдельные пряди, уложенные по спирали вокруг сердечника. Эта структура обеспечивает прочность, гибкость и способность выдерживать изгибающие напряжения. Различные конфигурации материала, проволоки и структуры прядей обеспечивают целый спектр различных преимуществ:
1) Прочность;
2) Гибкость;
3) Сопротивление истиранию;
4) Сопротивление раздавливанию;
5) Сопротивление усталости;
6) Устойчивость к коррозии;
7) Сопротивление вращению.
Конструкция каната
Конструкция любого каната состоит из четырех основных компонентов:
- Металлическая проволока, образующие одну прядь;
- Пряди (многопроволочные жилы), уложенные вокруг сердечника по спирали;
- Волоконный или стальной сердечник;
- Смазка.
Проволока
Проволока - это самый маленький компонент каната, из нее составляют отдельные пряди каната. Проволока может быть изготовлена из различных металлических материалов, включая сталь, железо, нержавеющую сталь, монель и бронзу. Проволока может изготавливаться различных марок, которые зависят от прочности, износостойкости, сопротивления усталости, коррозионной стойкости и изгиба троса.
Сама проволока может иметь покрытие, но чаще всего доступна со «светлым» покрытием или без покрытия.
Пряди (многопроволочные жилы)
Пряди стального каната состоят из двух или более проволок скрученных определенным образом. Затем отдельные пряди укладываются по спирали вокруг сердечника каната.
Пряди из проволоки большего диаметра более устойчивы к истиранию, а жилы из проволоки меньшего диаметра более гибкие.
Ядро
Сердечник троса проходит через центр троса, поддерживает пряди и помогает сохранять их относительное положение при нагрузках и напряжениях изгиба. Сердечники могут изготавливаться из различных материалов, включая натуральные или синтетические волокна и сталь.
Смазка
Смазка применяется в процессе производства и проникает до сердцевины. Смазка каната имеет два основных преимущества:
1) уменьшает трение, когда отдельные провода и жилы перемещаются друг над другом;
2) обеспечивает защиту от коррозии и смазку сердечника, внутренних проводов и внешней поверхности.
Все стальные тросы подразделяются на различные виды в зависимости от основных характеристик:
1) длина;
2) размер;
3) предварительно сформированные или необработанные;
4) направление и тип укладки;
5) отделка проводов;
6) класс каната;
7) тип сердечника.
В зависимости от количества слоев, стальные тросы бывают следующих видов:
1) Однослойные - наиболее распространенный пример - это 7-жильная жила с однопроволочным центром и шестью нитями одинакового диаметра вокруг нее;
2) Тросы из присадочной проволоки - два слоя проволоки одинакового размера вокруг центра, причем внутренний слой имеет половину количества проволок по сравнению с внешним слоем. Мелкие присадочные проволоки, равные количеству во внутреннем слое, прокладываются во впадинах внутренней проволоки;
3) Уплотненные - два слоя проволоки вокруг центра с одинаковым количеством проволок в каждом слое. Все провода в каждом слое имеют одинаковый диаметр. Большие внешние провода лежат в углублениях между внутренними проводами меньшего размера;
4) Уоррингтон - два слоя проволоки вокруг центра с одним диаметром проволоки во внутреннем слое и двумя диаметрами проволоки, чередующимися большим и малым во внешнем позже. Более крупные проволоки внешнего слоя лежат в впадинах, а меньшие - на венцах внутреннего слоя;
5) Комбинированные - комбинированная прядь создается с использованием любой комбинации двух или более вышеперечисленных узоров.
Канат - это машина с множеством движущихся частей.
С детства многие из нас были приучены думать о машине как о каком-то устройстве с шестернями, валами, ремнями, кулачками и различными вращающимися частями. Тем не менее, по законам физики обычная монтировка - это простая машина, хотя она состоит только из одной части.
На самом деле стальной канат - очень сложная машина. Типичный стальной канат имеет 150 проволок на внешних прядях, каждая из которых движется независимо и вместе по очень сложной схеме вокруг сердечника при изгибе веревки. Зазоры между проволоками и прядями уравновешиваются, когда канат спроектирован таким образом, чтобы существовали надлежащие зазоры в подшипниках, позволяющие внутреннее перемещение и регулировку проводов и прядей при изгибе каната.