Organele flexibile ale masinilor de ridicat si transportat

Tabelul 1.2. Viteza lantului m/s	c
<0,25

Viteza periferica este mai mica la lanturile necalibrate, pentru a permite asezarea corecta a zalelor in locasuri.

Lanturile articulate se folosesc la mecanisme de ridicat manuale sau mecanice, pentru sarcini mari si viteze de ridicare reduse, cu sarcina ghidata, datorita asigurarii flexibilitatii pe o singura directie.

Lanturile sudate sunt standardizate in STAS 1523 , 1524 , 1525 si 1526 iar lanturile articulate in STAS 4075 si 4076.

1.2. Cabluri

Cablurile sunt cele mai folosite organe flexibile la ridicarea sau/si legarea sarcinilor. In comparatie cu lanturile, cablurile sunt mai usoare, mai ieftine, mai silentioase in functionare si mai sigure in exploatare. Ruperea lor nu se face brusc, ca la lanturi, ci treptat, ceea ce permite schimbarea la timp a cablului uzat. Ca dezavantaj se remarca o flexibilitate mai scazuta, ceea ce conduce la tamburi de diametru mare, deci la mecanisme de ridicat voluminoase si grele.

Materialul de baza pentru constructia cablurilor o constituie firul (sarma) din otel carbon de calitate cu cca 0,5% carbon si rezistenta la rupere de cca 60 daN/mm². Prin trefilare rezistenta la rupere creste la 120 - 180 daN/mm², in urma ecruisarii. Inainte de a se infasura in cablu, sarma este tratata termic pentru a se asigura proprietatile mecanice necesare si cat mai constante (flexibilitatea si rezistenta la rupere), rezistenta la rupere fiind de 132 - 225 daN/mm², in 5 categorii de rezistenta. In unele cazuri firele se galvanizeaza anticoroziv.

Pentru realizarea cablurilor, firele de sarma se rasucesc in jurul unei inimi centrale intr-un strat sau mai multe straturi formand toroanele. Toroanele se infasoara in jurul unei inimi centrale formand cablul. Din punct de vedere constructiv, cablurile sunt de mai multe feluri, prezentate in continuare, dupa anumite criterii.

a) Dupa forma sunt cabluri simple (cu un toron), cabluri duble (din mai multe toroane) si triple (prin infasurarea mai multor cabluri in jurul unei inimi centrale), figura 1.5. In masinile de ridicat, cea mai larga raspandire o au cablurile duble.

b) Dupa numarul toroanelor cablurile au 1, 3, 5, 6, 8 si 18 toroane. Cele mai folosite sunt cablurile cu 6 toroane.

c) Dupa numarul firelor dintr-un toron., cablurile cu inima metalica (din sarma) au firele dispuse in straturi suprapuse, fiecare strat continand cate un numar de fire crescator de la inima spre exterior. Aceste straturi contin 1+6, 1+6+12, 1+6+12+18, 1+6+12+18+24 fire, respectiv un toron are 7, 19, 37 si 61 de fire inclusiv inima. La cablurile cu inima vegetala numarul firelor de sarma este de 6, 12, 16, 24 sau 30.

Trebuie remarcat faptul ca cu cat numarul de fire de sarma este mai mare, pentru un acelasi diametru, cu atat cablul este mai flexibil, dar mai scump.

d) Dupa materialul inimii, cablurile pot fi cu inima vegetala (canepa, bumbac pescaresc, iuta), metalica (sarma din otel moale) sau sintetica.

Inima de canepa confera flexibilitate sporita si posibilitatea ungerii "din interior" a cablului. Cu toate acestea, cablurile cu inima din canepa nu se pot folosi in cazul infasurarii pe toba in straturi suprapuse deoarece, inima fiind usor deformabila prin comprimare radiala, straturile de dedesubt se vor turti ca urmare a fortei de compresiune exercitata de cablu, ceea ce duce la deteriorarea sau incurcarea cablului. In astfel de cazuri se folosesc cabluri cu inima metalica.

Un alt domeniu in care cablurile cu inima vegetala nu se pot folosi, este acela al sectoarelor calde (turnatorii, forje, laminoare etc). In astfel de cazuri se recomanda inima minerala (azbest) sau inima metalica. Datorita toxicitatii dovedite a azbestului, in prezent nu se mai utilizeaza in constructia cablurilor. Inima din materiale sintetice se confectioneaza din fibre sintetice (nylon, capron etc) sau textile sintetice (poliamida, polietilena), are aceleasi proprietati cu inima vegetala, este mai usor de obtinut dar imbatraneste mai repede.

e) Dupa felul cablarii (infasurarii). Firele dintr-un toron pot fi infasurate spre dreapta sau spre stanga. La randul lor toroanele pot fi infasurate in cablu spre dreapta sau spre stanga. Daca sensurile de infasurare din cablu si din toroane coincid, se obtine o cablare paralela. Daca cele doua elemente (cablul si toronul) au sensuri de infasurare opuse se obtine o cablare in cruce. Daca jumatate din numarul de toroane sunt cablate paralel iar cealalta jumatate sunt cablate in cruce (dupa sensul cablarii firelor in toron, toroanele avand toate acelasi sens de cablare), cablul este cu cablare mixta.

Cablarea paralela confera durabilitate sporita si o flexibilitate ridicata, dar au tendinta de a se derasuci cand sunt supuse intinderii. Ele se folosesc la ridicarea sarcinii ghidate (lifturi) si in cazul folosirii muflelor.

Cablarea in cruce sau mixta duce la constructii de cabluri mai rigide, dar se folosesc la ridicarea sarcinilor fixate direct de capatul liber al cablului.

f) Dupa conturul exterior. Cablurile pot fi formate din fire de sarma de sectiune circulara (fig. 1.5), purtand denumirea de cabluri deschise. In fig. 1.7 a se prezinta un cablu semiinchis, la care stratul exterior este format din fire de sarma de sectiune circulara alternand cu profile de sectiune speciala.

Daca stratul exterior este format numai din profile cu sectiune speciala, dispuse elicoidal (gen tub flexibil de protectie), cablul este inchis fig.1.7.b. Cablurile semiinchise sau inchise sunt foarte rigide si nu pot fi infasurate pe tamburi sau role dar, datorita suprafetei exterioare netede, se folosesc drept cabluri purtatoare ale funicularelor si macaralelor funicular pe care ruleaza rolele carucioarelor, fiind in acelasi timp si mai durabile.

g) Dupa diametrul firelor de sarma, cablurile pot fi fabricate din fire de acelasi diametru (fig. 1.5 si 1.7) sau de diametre diferite (compound). Cablurile compound au, la randul lor, doua variante: cabluri avand inima, straturile intermediare si stratul exterior din fire de diametre diferite (numite si cabluri Seale) si

cabluri avand inima, straturile intermediare si stratul exterior din fire de acelasi diametru, intre stratul exterior si stratul intermediar infasurandu-se fire de diametru mai mic, pentru umplutura (constructie Warington sau Filler).

Cablurile compound au o durabilitate mai mare, deoarece contactul intre fire se face pe o suprafata mai mare.

h) Dupa calitatea firelor cablurile pot fi executate din sarma neprotejata (mata) sau din sarma protejata anticoroziv prin galvanizare.

Solicitarea de baza din cablu este intinderea. Dar, datorita infasurarii firelor dupa o linie elicoidala, frecvent dubla sau tripla, cu unghiuri de infasurare diferite, apar si forte care solicita firele din cablu la incovoiere, compresiune radiala, torsiune. In cazul in care cablul de infasoara pe rola sau toba apar solicitari suplimentare la incovoiere si presiune de contact. Valorile tuturor tensiunilor elementare si modul de insumare a lor depind de numarul firelor de sarma dintr-un toron, de numarul toroanelor, de unghiurile si sensul de inclinare al firelor si toroanelor, de tipul cablarii, de materialul inimii, de forma, dimensiunile si materialul rolei sau tamburului de infasurare, astfel incat este dificil de a se face o determinare analitica a efortului total. Din aceste motive, pentru dimensionare sau pentru verificare se foloseste relatia constructiva:

  (1.8)

in care:

S este efortul din cablu;

c este un coeficient de siguranta, functie de destinatia cablului si modul de actionare;

S₀ - este forta teoretica de rupere a cablului, respectiv forta care poate rupe, prin tractiune, toate firele de sarma din cablu;

k - este un coeficient de cablare, indicat in standardele de dimensiuni ale cablului.

Valorile de mai sus pentru c si k sunt valabile daca diametrul de infasurare al tamburilor sau rolei satisface relatia:

   (1.9)

unde:

D = diametrul tamburilor sau rolei, masurat pe fundul canelurii, in mm;

d = diametrul cablului, in mm;

e₁ = coeficient functie de tipul masinii de ridicat;

e₂ = coeficient functie de constructia cablului.

Tabelul 1.3. Valorile coeficientului de siguranta c pentru cabluri

Tabelul 1.4. Valorile coeficientului e₁

Tabelul 1.5. valorile coeficientului e₂  

Desi cablul rezista static solicitarilor la care este supus, datorita caracterului variabil al acestor solicitari apare fenomenul de oboseala, care duce la scoaterea treptata din uz a cablului. Acest lucru se manifesta prin ruperea firelor de sarma. Solicitarea care provoaca acest lucru in cea mai mare masura este solicitarea de contact. Imbunatatind contactul intre cablu si role, respectiv intre firele cablului, se obtine o crestere sensibila a duratei de exploatare.

Spre deosebire de lanturi, un cablu nu se rupe brusc. Ruperea are loc treptat, la inceput se rup cateva fire, dupa care, pe masura exploatarii, se distrug din ce in ce mai multe fire. Un cablu se considera scos din uz daca prezinta, pe un pas al sau, un numar maxim de fire rupte, conform tabelului 1.6.

Drept pas al cablului se considera pasul unui toron exterior sau, pentru cabluri triple, pasul unui cablu exterior.

O evaluare conditionata a duratei de exploatare (numar luni, numar cicluri de incovoieri repetate etc) poarta numele de durabilitate. Durabilitatea se poate estima destul de greu pe cale analitica, folosindu-se relatii empirice, destul de complicate.

Tabelul 1.6. Numarul maxim admis de fire rupte intr-un cablu, pe lungimea de un pas.

Cercetarile si practica experimentala au aratat ca intre durabilitate si flexibilitate exista o dependenta de proportionalitate, dar aceasta dependenta nu este inca stapanita suficient de bine.

Cablurile sunt standardizate, respectiv:

- STAS 1710 pentru definitii si clasificare

- STAS 1352 pentru conditiile tehnice

- STAS 1513 pentru dimensiunile cablurilor simple

- STAS 1353 pentru dimensiunile cablurilor normale

- STAS 1689 pentru dimensiunile cablurilor compound

- STAS 2693 pentru dimensiunile cablurilor triple.

1.3. Funii

Funia, avand rezistenta la rupere si durabilitate relativ mica se foloseste ca organ flexibil numai la mecanismele cu actionare manuala pentru sarcini pana la 1 tf si cu caracter temporar, folosindu-se insa frecvent la legarea sarcinilor, datorita flexibilitatii lor mari.

Funia se confectioneaza din in sau canepa, cu o rezisteta admisibila . Franghiile mai pot fi realizate si din materiale sintetice sau naturale, care le confera o mare rezistenta ( Firele toarse (lungime minima 300 m) se impletesc in toroane si toroanele de obicei in numar de trei prin impletire formeaza funia (fig.1.8.).

Durabilitatea mica a funiilor este determinata de patrunderea umezelii care determina putrezirea. Protejarea funiilor impotriva putrezirii se face prin gudronare, ceea ce determina insa scaderea rezistentei cu circa 10%.

Dimensionarea funiilor si alegerea din standardul de dimensiuni se face in baza relatiei de calcul a fortei de rupere:

(1.10)

in care:

- forta din funie;

- coeficientul de siguranta ( = 4).

Verificarea tine seama numai de solicitarea la tractiune:

   (1.11)

unde:

- reprezinta coeficientul de umplere al sectiunii considerata circulara de diametru d.

La alegerea funiilor se mai tine seama de conditia care limiteaza solicitarea la incovoiere a funiei, prin infasurarea pe organele de ghidare de diametru D.

(1.12)

1.4. Fixarea organelor flexibile

Funiile de canepa se fixeaza cu ajutorul ochiurilor formate prin impletirea capului lor, fie liber, fie in jurul unui ochet (rodanta) din metal (fig.1.9) cu scopul maririi durabilitatii lor.

Lanturile sudate se fixeaza la mecanism prin intermediul unei zale de forma speciala, montata pe un bolt asigurat cu cuie spintecate, fig.1.10.

La celalalt capat, fixarea carligului la lant se poate face cu cleme demontabile, traverse echipate cu furcheti, fig.1.11, sau alte elemente.

In ceea ce priveste cablurile, capatul liber se poate fixa in mai multe moduri. Cel mai simplu este sa se fixeze capatul liber cu ajutorul unui ochet (rodanta) si matisare. Lungimea de matisare trebuie sa fie de 15 ori mai mare decat diametrul cablului, dar nu mai scurta de 300 mm. In locul matisarii se pot folosi cleme, in numar de cel putin trei.

Un alt mod de fixare al capatului liber este folosind mansoane si pene (fig.1.13) sau mansoane conice (fig.1.14). Mansoanele pot fi prevazute cu carlige, cu alte dispozitive de apucare sau cu elemente de legare cu un alt cablu prevazut cu manson la capat.

In cazul fixarii cu manson conic, tehnologia fixarii este urmatoarea: se matiseaza cablul la o anumita distanta de capatul liber, se despletesc toroanele si se taie inima de canepa, se despletesc si sarmele din toroane taindu-se inimile vegetale ale toroanelor (daca exista), se matiseaza provizoriu sarmele despletite

pentru a se introduce in manson pana in dreptul matisarii initiale, se desface matisarea provizorie, se indoaie capetele sarmelor, dupa care se toarna plumb topit in manson, pana la umplere.

Dupa solidificare si racire se produce o oarecare contractie a plumbului, care poate fi indepartata in unul din modurile urmatoare: fie se incalzeste si mansonul, inainte de turnarea plumbului, pana la temperatura de turnare, dupa care se racesc impreuna in care caz, contractia mansonului fiind mai mare, realizeaza strangerea materialului de la interior fie, dupa racire, se indeasa plumbul in manson prin batere cu ajutorul unui dorn din otel.

Clase de calitate ale sarmelor destinate cablurilor

Categorii de rezistenta ale materialelor sarmelor pentru cabluri