Temat 12 (2 godziny): Liny stalowe

Transkrypt

1 Temat 12 (2 godziny): Liny stalowe Wstęp Podstawowymi surowcami służącymi do wykonania liny są: druty stalowe rdzeń oraz smar konserwujący. Produkcja drutu odbywa się przez zastosowanie odpowiedniej technologii, takiej jak: obróbka powierzchniowa, obróbka cieplna, obróbka plastyczna, cynkowanie drutów. Obróbkę powierzchniową stosuje się w celu usunięcia warstwy zgorzeliny z powierzchni walcowanej drutu. Może się to odbywać mechanicznie (szczotki druciane) albo chemicznie (roztwór kwasu siarkowego lub solnego). Obróbka cieplna to patentowanie, polegające na przelotowym nagrzaniu drutu do temperatury C, a następnie chłodzeniu w ołowiu w temperaturze C. Obróbka plastyczna polega na ciągnieniu drutu, w wyniku którego powstaje zgniot powodujący wzrost wytrzymałości na rozciąganie. Cynkowanie drutu ma na celu jego ochronę przed korozją. Dokonywane jest w kąpieli z płynnym cynkiem w temperaturze C Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i klasyfikacją lin stalowych, a także poznanie metod badania pojedynczych drutów, z których lina jest wykonana, na rozciąganie zginanie i skręcanie [7] Budowa lin stalowych Splotka jest to element liny składający się z drutów splecionych spiralnie w jedną lub kilka warstw wokół prostego drutu stanowiącego rdzeń splotki. Lina jest to szereg splotek nawiniętych spiralnie w jedną lub kilka warstw wokół rdzenia liny (rys. 12.1). Rdzeń liny może być wykonany z włókien naturalnych (bawełna, juta, konopie, sizal, manila), syntetycznych lub z metalu. Stanowi on wewnętrzny zbiornik smaru. Dzięki rdzeniowi lina jest elastyczna i miękka. Do smarowania zewnętrznych drutów lin oraz do nasycania rdzenia stosuje się smar uniwersalny. Splotki mogą mieć przekrój poprzeczny: okrągły, trójkątny, owalny lub płaski. Liny ze względu na przekrój poprzeczny mogą być okrągłe, z oplotem lub płaskie. Liny z liniowym stykiem drutów (o równoległym zwiciu) są to liny, w których druty w splotkach splecione są tak, że mają jednakowy skok zwicia, w wyniku czego stykają się liniowo. Liny te wykonuje się na jednej maszynie w jednej operacji. Wszędzie tam, gdzie głównym powodem zniszczenia lin jest zmęczenie, należy stosować liny o liniowym styku drutów (maszyny budowlane, maszyny do robót ziemnych, urządzenia transportowe). Liny z punktowym stykiem drutów (o nierównoległym zwiciu) są to liny, w których druty w następujących po sobie warstwach splotek splecione są pod jednakowym w przybliżeniu kątem, w wyniku czego druty w kolejnych warstwach stykają się punktowo. Każda warstwa drutu zwijana jest na innej maszynie, w oddzielnej operacji, z innym skokiem zwicia. Jeżeli lina pracuje głównie na rozciąganie, należy stosować liny o punktowym styku drutów (maszty telewizyjne i radiowe, liny nośne estakad, liny naciągowe). Podstawową konstrukcję lin stalowych stanowi 6 splotek, każda skręcona z siedmiu drutów o tej samej średnicy (rys. 12.1). Liczba drutów w splotce i w poszczególnych jej warstwach oraz średnice drutów decydują o konstrukcji i typie liny oraz jej zastosowaniu. Odmianami tej podstawowej konstrukcji są liny, w których występuje liniowy styk drutów.

2 Rys Budowa typowej liny stalowej, składającej się z 6 splotek, w splotce po 7 drutów oraz rdzenia liny [21] Liny ze splotkami o jednakowej średnicy drutów w poszczególnych warstwach (rys. 12.2) są to liny o konstrukcji typu Seale, zwykle oznaczane symbolem S [21]. Jeżeli w warstwie występują dwie różne średnice, to jest to lina o konstrukcji Warrington, oznaczana symbolem W (rys. 12.3). Istnieją także konstrukcje splotek o liniowym styku drutów w splotkach składające się z warstw drutów o jednakowych średnicach i warstw drutów o niejednakowych średnicach (rys. 12.4). Takie konstrukcje nazywa się Warrington-Seale, są one oznaczane symbolem WS. Rys Splotka o konstrukcji Seale (S). Druty w poszczególnych warstwach mają takie same średnice [20]

3 Rys Lina o konstrukcji Warrington (W), w warstwie zewnętrznej drutów występują dwie średnice drutów [20] Rys Splotka o konstrukcji Warrington-Seale (WS), składa się z warstw drutów o jednakowych średnicach i warstw drutów o niejednakowych średnicach [20] Ostatnią odmianą lin stalowych o liniowym styku drutów w splotkach są liny z drutami wypełniającymi typu Filler (rys. 12.5), oznaczane symbolem F. Rys Splotka typu Filler (F), z drutami wypełniającymi [20] Konstrukcje z częściowo liniowym i częściowo punktowym stykiem drutów w splotkach przedstawione są na rys Oznaczane są symbolami ST lub WT. Rys Splotka z punktowo-liniowym stykiem drutów (ST) lub (SW) [20] Kierunek zwicia drutów w splotce prawy i lewy oznacza się odpowiednio literami z i s. Duże litery Z i S oznaczają kierunek zwicia splotek w linę. Wzajemny układ kierunków zwicia splotek i liny oznacza się następująco:

4 liny przeciwzwite prawe: Z/s, kierunek zwicia splotek lewy, a liny prawy, liny przeciwzwite lewe: S/z, kierunek zwicia splotek prawy, a liny lewy, liny współzwite prawe: Z/z, kierunek zwicia splotek i liny prawy, liny współzwite lewe: Z/z, kierunek zwicia splotek i liny prawy. Liny wykonuje się przeważnie jako przeciwzwite prawe, znajdują one zastosowanie w większości urządzeń przemysłowych. Liny współzwite są bardzo giętkie i mają dużą wytrzymałość zmęczeniową. Mają jednak wadę, lina taka obciążona ciężarem swobodnie zwisającym rozkręca się a zluzowana zapętla się. Nadaje się do pracy, gdzie jest stale pod obciążeniem: kolejki linowe, windy osobowe, górnicze urządzenia wyciągowe Badania lin stalowych Liny podlegają następującym badaniom: 1. Oględziny i pomiary liny w całości: a) sprawdzenie wzrokowe wyglądu zewnętrznego liny. Na powierzchni drutów liny nie może być rdzy pęknięć rozwarstwień, b) sprawdzenie średnicy liny polega na zmierzeniu średnicy liny w dwóch wzajemnie do siebie prostopadłych kierunkach jednego przekroju (rys.12.7), Rys Pomiar średnicy liny c) sprawdzenie skoku zwicia liny i splotek; jako długość skoku zwicia należy przyjmować średnią arytmetyczną długości trzech kolejnych skoków, d) sprawdzenie masy liny, e) sprawdzenie odprężania liny; polega to na badaniu zachowania się splotek po zdjęciu końcowych oplotów z drutu, sploty w linie odprężonej nie powinny się rozkręcać, 2. Oględziny i pomiary drutów odkręconych z liny: a) sprawdzenie stanu powierzchni drutów i rdzeni; oględziny nieuzbrojonym okiem, b) sprawdzenie średnic drutów; wykonujemy mikromierzem w dwóch wzajemnie do siebie prostopadłych kierunkach i w dwóch miejscach, c) sprawdzenie powłoki cynkowej; polega na sprawdzeniu ilości cynku, równomierności powłoki cynkowej, przyczepności cynku, 3. Badania wytrzymałościowe i technologiczne: a) określenie siły zrywającej poszczególne druty; badanie przeprowadza się na uniwersalnej zrywarce, długość pomiarowa powinna wynosić 100 mm [10], b) określenie liczby skręceń drutów liny [8]; odbywa się na maszynie do skręcania drutów. Liczba skręceń do zniszczenia drutu świadczy o odkształceniach

5 plastycznych. Liczba ta zawiera się w przedziale (21 70) w zależności od średnicy drutu i nominalnej wytrzymałości na rozciąganie. Długość pomiarowa dla drutów o średnicy do 1mm powinna być równa 200-krotnej średnicy drutu, dla drutów od 1mm do 5 mm 100-krotnej średnicy drutu dla drutów, zaś o średnicy większej od 5 mm długość pomiarowa powinna być równa 50-krotnej średnicy drutu. Siła osiowa powinna wynosić 2% nominalnego obciążenia zrywającego drut, c) określenie przegięć drutów liny [9] odbywa się na specjalnym przyrządzie. Liczba przegięć do zniszczenia określa podatność drutu na odkształcenia plastyczne. Liczba ta zawiera się w przedziale (9 20), w zależności od średnicy drutu i nominalnej wytrzymałości na rozciąganie Określenie siły zrywającej linę Operuje się trzema pojęciami siły zrywającej linę w całości: nominalną siłą zrywającą linę w całości F n : F n = S n R m, (12.1) gdzie: S n przekrój metaliczny wszystkich drutów w linie, R m wytrzymałość na rozciąganie materiału, z którego druty są wykonane; obliczeniową siłą zrywająca linę w całości F o: F o = (F 1 + F F z ) z n, (12.2) gdzie: F 1 + F F z suma sił zrywających druty wzięte do badań, z liczba drutów wziętych do badań, n liczba wszystkich drutów w linie; rzeczywistą siłą zrywającą linę w całości F rz = F o, gdzie: współczynnik zmniejszający, uwzględniający nachylenie drutów i splotów, nierównomierny rozkład sił na poszczególne druty oraz tarcie występujące w linie. Najczęściej = 0,85. Im budowa liny jest bardziej skomplikowana, tym ten współczynnik jest mniejszy Wykonanie ćwiczenia zmierzyć średnicę liny i jej skok, określić budowę liny, przygotować odcinki drutów do prób, wykonać próbę rozciągania na wybranych losowo drutach, wyznaczyć obliczeniową F o i rzeczywistą F rz siłę zrywającą linę w całości, wyznaczyć na skręcarce liczbę skręceń, wyniki porównać z wymaganiami zawartymi w tab (PN-68/M [23]). wyznaczyć na zginarce liczbę zgięć, wyniki porównać z wymaganiami zawartymi w tab (PN-68/M [23]) Opracowanie wyników badań Sprawozdanie powinno zawierać:

6 protokół badań, tabela protokółu dostępna jest na pulpicie monitora komputerowego pod nazwą liny.xls, wykres słupkowy sił zrywających poszczególne druty, obliczenie średniej wartości rozrzutu sił zrywających druty: Fm min Fmś Fm max Fmś min = 100 %, min = 100 %, (12.3) F F mś mś gdzie: F mmax, F mmin, F mś siły: maksymalna, minimalna i średnia zrywająca druty.

7 Tabela 12.1 Druty stalowe ocynkowane do produkcji lin [23] Średnica drutu d mm 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 Nominal na wytrzym ałość na rozciąga nie MPa Liczba przegięć drutu Średnica wałka drutu 1 drutu 2 Długość pomiaro wa próbki Liczba skręceń drutu drutu 1 drutu Próbę zginania drutów o średnicy poniżej 0, mm zastępuje się próbą rozciągania węzłem, przy czym siła zrywająca drut nie powinna być mniejsza 200 d od 50% siły zrywającej drut bez węzła ,

8 Średnica drutu d mm 0,85 0,90 0,95 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 Nominal na wytrzym ałość na rozciąga nie MPa Liczba przegięć drutu Średnica wałka drutu 1 drutu 2 Długość pomiaro wa próbki Liczba skręceń drutu drutu 1 drutu , , d , , , , d , ,

9 Protokół badania liny Zrywarka: Zakres siłomierza: Posuw roboczy Symbol liny Średnica liny Średnica drutu [N] [mm/min] [mm] [mm] Liczba drutów Rodzaj rdzenia Budowa Sposób zwicia Próba rozciągania drutów Lp. Średnica drutu Pole przekroju Siła zrywająca Wytrzymałość drutu Uwagi d S = d 2 /4 F m R m [mm] [mm 2 ] [N] [MPa] Próba skręcania drutów Lp. Średnica drutu d Długość drutu L = 200 d Liczba skręceń otrzymana wymagana Uwagi [mm] [mm] Próba zginania drutów Lp. Średnica Średnica Liczba zgięć Uwagi drutu rolki otrzymana wymagana d D [mm] [mm]