Способ определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК 9) 6 01 В 5/ Р фас И,", а НИЕ РЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 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 шага свивки проявляется по перемещению разрезанных сечений структурных элементов при наруплуатацией стальных канатов, Цель изобретения - повышение точности определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации, что достигается тем,что нэ 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 нэ 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- ц ют с достаточной точностью определить упругую отдачу самого каната и составляющих структурных элементов в процессе его эксплуатации.Цель изобретения - повышение точно- Ю сти измерения величины упругой отдачи шага свивки каната и составляющих структурных элементов, например право- в лок, прядей и концентрических слоев, на,аагесливки с распространением результатов измерений на всю контролируемую длину анаа.Эффективность предлагаемого способа проявляется при прогнозировании конструайвного удлинения в процессе работы канатов в упругой области и выравнивании(3) упругих отдач у одновременно свиваемых вую величину перемещения + Ь 1, что иструктурных элементов в концентрический приведет к совмещению торцевых поверхслой при настройке машины на свивку рав- ностей всех элементов и концентрическихнонапряженных канатов по предвэритель- слоев с плоскостью сечения разрезанногоно вырезанному образцу из каната в 5 каната. Одинаковая величина перемещенийначальный периодего изготовления, сечений всех структурных элементов, наПоставленная цельдостигаетсятем,что пример, при растяжении равнонапряженна контролируемом объекте отмечают мет- ного каната силой Р станет возможнойками 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- Длятакогокэнатаобщееупругоенапряченной и измеренной длинами определяют жение будет равновеличину упругой отдачи шага свивки каната илилюбого элемента и полученные ре - Р+ Я+ О 1 ОГО бай=О, Р)зультаты измерений распространяют наГполную длину каната.Образец дл й ага свивки .Об азец каната с длиной шага свивки где Р - усилие растяжения каната;Я - одинаковая, величина усилия сжатиявыбран потому, что после вырезки его изканата в нем происходит полный переходй 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 дрины турных элементов;дит к увеличено- микронэпряжение сжатия струк+ 2 Ь 1 за счет перемещений раз езанныхр щ разрезанных 25 турных элементов по сечению каната;сечений образца, так как свивочные микро- Г - площадь поперечного сечения каната.напряжения + д сжатия или растяжения После интегрирования и простейшегоструктурных элементов по обьему любоо преобразования выражение (2) запишется в .каната взаимно уравновешены смежными 3 следующем виде:объемами одного порядка с размерами уча 0/Гстков канатов, равными шагу свивкй, за иск 7= О+ Оключением концевых сечений каната, вкоторых указанная связь всегда нарушена где а" - обще упругое напряжение каната,При этом Ь 1 представляет собой вели р выражении(3) каждому виду напряже 5чину перемещения разрезанного сечения в ний будет соответствовать и своя упругаявырезанном образце, которая связана с уп- деформация, а именно:ругой деформацией сжатия или растяженияэлементов по сечению ненагруженного ка- Ь 1 л Ь 1+ Ь 1 р (4)ната следующей зависимостью:40где Ь 1 - общая упругая деформация канаЬ 1= Ь 1, (1)Ь 1 - упругая деформация каната,где Ь - осевая величина перемещеня освобожденного от микронапряжений сжаразрезанйого сечения структурного эле 45 тияэлементов;ента, концентрического слоя или каната в Ь 1 - упругая деформация сжатияцелом:структурных элементов по сечению равноЬ 1 - упругая деформация сжатия или напряженного каната,растяжения структурных элементов по сече- Из анализа выражений (3) и (4) вытекаетнию каната,50 вывод о том, что в любом равнонапряженИзанализа выражения (1) вытекает, что ном канате, выполненном, например, иэ упдлина вырезанного образца будет Уеличи ругосжатых структурных элементов,ваться только при наличии в канате упруго алгебраическая сумма макро- и микронапсжатых структурных элементов. Поэтоу ряжений, а также алгебраическая сумма уппри оазрезании равнонапряженного кана ру 1 их деформаций от макро- ита, например, выполненного из элементов микронапряжений есть величины постоянодинаковой длины и-с одинаковыми свивоч ные для каждого элемента. Поэтому в любОИными микронапряжениями сжатия. торце- равнонапряженном канате все структурныевые поверхности всех элементов и злемЕнты имеют одинаковую величину упконвентрических слоев получают одиноко ругод отдачи, что и приводит к равномерно.1753242 Ь 1 Л 1 4=и Л 1,и =- =2000.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 О от длины используемого каната. доходя к концу работы до бф 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 фор- муле где ( - длина каната, расчлененного на самостоятельные объемы длиной, равной одному шагу свивки;- длина каната, не расчлененного насамостоятельные объемы.При вырезке из каната объема длиной,равной одному шагу свивки, происходитполная аннигиляция, например, осевыхмикронапряжений сжатия, которые в структурных элементах полностью исчезают, аименною -фО,и приводят к полному переходу упругосжатых структурных элементов в недеформкрованные, 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 выре зэнного образца с расчетной длиной, рэв.ной одному шагу свивки, и количество шагов свивки на заданной длине каната, нетрудно рассчитать и упругую отдачу рэвнонэпряженного каната или любого структурного 15 элемента в серийном канате по формуле где и - количество шагов свивки в заданной 20 длине каната;Л - разница между длинами вырезанного и,невырезанного образцов, длиной, равной одному шагу свивки.На чертеже показана схема, поясняю щэя способ.Двухслойннй равнонапряженный канат1 выполнен из двух концентрических слоев 2 и 3, из него вырезан образец 4 длиной, равной длине одному шагу свивки 1, и име ется образец 5 из аналогичного, но серийного канатаДля наглядного сравнения длин невырезанного и вырезанных образцов 4 и 5 длина невырезанного образца 1 заключена нэ 35 схеме между плоскостями СС.Способ определения упругой отдачиравнонапряженного каната и концейтрических слоев, например в серийном канате рассмотрим на примерах двухслойного рав нонэпряженного (образец 4) и неравнонапряженного серийного (обрэзец 5) канатов конструкции 18 19 (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(неизображен).Количество шагов свивки, содержащихся в заданной длине каната, определяем по формуле55После этого на канате 1 метками отме- С учетом указанных данных упругие отчается образец т длиной, равной одному ша- . дачи концентрических слоев 2 и 3 на длинегу свивки (длина. указанного образца каната 400 м будут равны; ,=16 м, ,. =8 м.ограничена плоскостями СС). При упругой отдаче такого каната в про 5 цессе эксплуатации, например, на 16 м элеЗатем отмеченный образец вырезается менты в концентрическом слое 3 перейдутиэ 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 перейдутторая является следствием перехода упру только в недеформированное состояние и вгосжатых прядей в недеформированнце в процессе работы каната будут находиться ввырезанном о резанном образце 4. области упругих деформаций Ьот макроПри этом по сечению в вырезанном об- напряжений растяжения,разце 4 равнонапряженногоканата 1 разре- В элементах концентрического слоя 3занные сечения обоих концентрических 15 возникнут дополнительные микронапряжеслоев 2 и 3 получили одинаковую величину ния растяжения, которые, суммируясь сосевых перемещений, равную Ь 2- Ь э, приложеннь 1 м 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 сравнениювырезанном о разцеобразце 4, 20 недеформироеанными элементами конценТогда разница в длинах вырезанногои трическогО слоя 2. Поэтому различная упруневцрезанного образца и определит упру- гая отдача структурных элементов приводитгую отдачу вырезанного образца, которая к неодновременному переходу упругосжаб на, например, 8 мм а именно;будет равна, нап м тых структурных элементов е менее сжатые,25 недеформированные или е упругорастяну,= - т=8 м. тые, что и является основной причиной неоднородного распределения нагрузки наТогда с учетом выражения ф) упругая структурныеэлементыприэксплуатациисеотдача равнонапряженного каната в про- рийнцх канатов.цессе его эксплуатации будет равна Ь" 16 м. 30 При этом упругорастянутце элементцУказанную упругую отдачу в процессе находятся е канате в наиболее натянутом и.эксплуатации каната будут иметь и оба кон- перегруженном состоянии, а упругосжатцецентрических слоя и элементы при переходе их в менее сжатыеВ серийных канатах структурнце эле- оказываются в ослабленном и недогруженменты находятся с различными упругими 35 ном состоянии и являются причиной обраотдачами, что и привои приводит к сдвигу по сече- зования на канатах различных дефектов внию каната, например, между концентриче- виде петель, "жучков", "Фонарей" и.т, д.скими слоями 2 и 3 в вырезанном образце 5, Упругая отдача серийных канатов будетвеличина которого удет равнабудет равна представлять собой среднеарифметическое40 значение упругих отдач всех структурныхЬ = Ь 2 Ь з, элементов.Эффективность предложенного спосогде Ь 2,з - перемещения разрезанных ба, помимо прогнозирования упругой отдаторцевых поверхностейстей концентрических чи каната и структурных элементов вслоев 2 и 3 по сечению в вырезанном образ процессе его эксплуатации, может такжепроявляться и при корректировке, наприНеодинаковая величина перемещений мер. усилий натяжений и знакопеременного.разрезанных сечений концентрических сло- изгиба элементов при настройке канатнойев 2 и 3 привела к различнойличной длине и самих машины на свивку равнонапряженного каконцентрических слоее иее 2 и 3 в вырезанном 50 ната по разрезанному сечению или вцреобразце 5, а именно: Р з. занному образцу в начальный моментП е положим что длины концентриче- изготовления каната с последующей подреских слоев 2 и 3 в вырезанном образце ока- гулировкой усилий натяженийили величинызались равными: 2=208 мм, 3 -204 мм, прогиба соответствующих элементов до55 обеспечения совмещения всех из торцевыхпр гие отдачи концен- поверхностей с плоскостью сечения изгоТогда упругие отдтРических слоев 2 и 3 на шаге тавливаемого каната.свивки каната удут равны: = При изготовлении и эксплуатации кана 4 мм. та с одинаковой длиной вырезанного и немм.вырезанного образцов упругая отдача от.Шароши едактор О.Юрковецкая Заказ 2757 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5, ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул. Гагарина, 101 свивочных микронапряжений сжатия в канате будет равна нулю.формула и зоб рете н и я1, Способ определения упругой отдачи каната в процессе его эксплуатации, заклю чающийся 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 ют приращение длины участка каната, по которому определяют упругую отдачу на полной длине каната, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в качестве расчетной длины участка выбирают шаг свивки по наружному диаметру каната,2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я 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,