Виды и особенности зажимов для троса

В фольклоре всех народов мира есть какая-нибудь присказка, описывающая силу в единстве и слабость в разрозненности. Самым ярким проявлением справедливости этого утверждения в технике будут плетеные стальные тросы — когда набор проволок становится чем-то принципиально новым, способным выдержать колоссальные нагрузки.

Сам по себе такой канат не представляет никакого интереса, это просто отрезок материала. Чтобы превратить его в рабочую единицу, на концах формируют петли или закрепляют концевики. Для решения подобной задачи используют специальные крепежные элементы, называемые зажимами. Их функция — надежно удерживать две нитки троса, не давая им разомкнуться или сдвинуться с места.

Подбор и монтаж зажимов для металлических канатов входят в перечень обязательных работ при подготовке такелажной оснастки. Никак не обойти эту тему стороной, если ваша работа связана с подъемом и транспортировкой грузов, возведением строительных конструкций, тяговыми механизмами в промышленности.

Сфера применения и виды тросов

Стальной канат можно встретить во всех отраслях промышленности и в строительстве, а также не менее часто — на крупных складах, где используется, в том числе, крановое оборудование. Пока еще не придумали иного материала, нежели трос, обладающего столь оптимальным сочетанием гибкости и прочности на разрыв.

Технические требования к подобной продукции приведены в ГОСТ 3241-91. Этот стандарт оговаривает ключевые требования к принципам переплетения проволок, технологии изготовления, испытаниям на растяжение и изгиб.

Весь обширный рынок тросов можно условно разделить на две категории — изделия общего назначения и специальные.

В первом случае подразумевают канаты, с помощью которых производят грузоподъемные операции и гибкие связи в различных механизмах. Продукцию этого типа сортируют на две группы — грузового и грузолюдского применения. Грузолюдские допустимо использовать в лебедках транспорта, занятого на перемещении пассажиров, грузовые — только для груза. Внутри своей группы канаты общего применения могут быть рассчитаны на использование в связке с талью, тельфером, грейфером, мостовым или козловым краном, автокраном и башенным краном.

В список специальных попадают тросы:

• для лифтового хозяйства;
• для растяжек строительных конструкций и инженерных сооружений;
• для бурильной техники;
• для землеройных машин;
• для оснастки трапов траулеров;
• шахтные (направляющие, проходческие, подъемные);
• для лесосплава;
• авиационные;
• корабельные;
• вантовые (для мостов);
• грозозащитные (для молниезащиты).

В общем случае конструкцию любого металлического каната можно условно упростить до сердечника и ряда элементов, размещенных по окружности вокруг него. Это могут быть как единичные проволоки (для изделий малого сечения), так и пряди, и целые тросы поменьше.

По способам плетения различают:

• изделия одинарной свивки — подходят исключительно для схем с преобладанием растягивающих нагрузок, изгиб должен быть исключен;
• двойной свивки — для условий, где помимо растяжения присутствует знакопеременный изгиб, а также есть риск истирания наружных поверхностей;
• тройной свивки — для наиболее сложных задач, где действуют максимальные нагрузки, и требуется сохранить некоторую упругость.

В составе каната может присутствовать металлический или органический сердечник. Для изготовления узла второго типа используют пеньковое или сизалевое волокно, хлопчатобумажную пряжу или корд, полимерные материалы.

В производстве тросов применяют различный металл:

• канатную сталь (высокопрочную средне- и высокоуглеродистую);
• нержавеющую сталь (преимущественно 12Х18Н10Т);
• оцинкованную сталь;
• сталь, покрытую тонким слоем алюминия для защиты от коррозии.

Диаметр сечения проволоки — от 0,18 до 5,5 мм. Это всегда круглый холоднотянутый сортамент.

По принципу свивки продукцию маркируют обозначениями ТК или ЛК. Эти сокращения отражают характер взаимодействия между соседними проволоками — точечное или линейное касание. Изделия типа ЛК отличаются повышенной нагрузочной способностью и выносливостью. Тросы типа ТК рекомендуют использовать только для ненапряженных условий эксплуатации, в составе механизмов с гибкими связями.

Типовая линейка тросовых зажимов

Одноразовые

Если заглянуть в ГОСТы по изготовлению канатных строп для грузоподъемных операций, можно встретить пункт, что петли на концах ветвей формируют заплеткой или обжимают тонкостенными втулками. Иначе такие зажимы называют одноразовыми — поскольку их можно поставить лишь однократно, съем и повторное применение полностью исключены.

Это связано с тем, что изделия представляют собой короткий трубчатый элемент с овальным поперечным сечением. Его надевают на две совмещенных нитки троса и деформируют клещами или под штампом. Металл расплескивается и за счет усилия собственной деформации надежно удерживает узел. Снять одноразовый зажим можно, но только разрезав его.

Подобную продукцию изготавливают из низкоуглеродистой мягкой стали или алюминиевого сплава. Чаще всего ее используют для строп из условно тонкого каната, работающего со сравнительно низкими нагрузками.

Скобы

Зажим-скоба представляет собой разборной крепеж, разделенный на U-образную накидную дужку, опорное ложе с двумя сквозными отверстиям и комплект шестигранных гаек. Резьбовые концы дужки продевают в отверстия на ложе и затягивают с обратной стороны гайками. При этом две нитки троса, размещенные между ложем и дужкой, оказываются зажатыми.

Крепление за счет резьбы — самый распространенный метод. Для него характерна универсальность, простота и надежность. За счет этого скобы получили очень широкое распространение. Их применяют для фиксации петель на средних и толстых канатах, эксплуатируемых в промышленных условиях.

Современный рынок такелажной оснастки предлагает весьма широкий ассортимент зажимов-скоб. Они будут отличаться лишь конструктивными нюансами в форме ложа и дужки, тогда как общий принцип сборки остается неизменным.

Кулачковые

Зажимы для троса этого типа называют иногда «воротниковыми». Их принцип действия основан на симметричном сопряжении двух Г-образных деталей с резьбовыми хвостовиками. С двух сторон последние затягивают на шестигранных гайках.

Две нитки каната заранее вводят в отверстие между кулачками. После закрутки гаек размеры этой полости уменьшаются в поперечном выражении, чем и достигают силового прижатия обеих ниток друг к другу с некоторой деформацией (расплескиванием) исходного круглого сечения. Впрочем, это искажение имеет упругую природу, и при снятии нагрузки сечение троса возвращается в исходное состояние.

Кулачковый зажим считается одним из самых надежных. Он подходит для толстых промышленных канатов и работы в достаточно тяжелых условиях эксплуатации. Высокая прочность такой оснастки достигается, в том числе, штампованной конструкцией Г-образных кулачков.

Плашечные

Такой зажим перекочевал в такелажную оснастку прямиком из электротехники, где его чаще называют шинным. Это устройство состоит из двух корпусных деталей, стянутых между собой на болтовом соединении. Нижняя часть оснащена двумя пазами под параллельную укладку ниток троса, а верхняя обеспечивает их жесткое прижатие к ложу.

Особенностью плашечных зажимов будет наличие нескольких вариантов конструкции: одинарного, сдвоенного или строенного типа. Между собой они отличаются лишь осевой длиной, которая разделена на единую общую опору и одну, две или три верхних крышки.

Удлинение зажима позволяет более надежно зафиксировать узел. Поэтому оснастку плашечного типа зачастую используют не только для получения петель на конце каната, но и для сращивания двух канатов по длине. Чтобы исключить риск ослабления затяжки резьбы в результате рывковых или вибрационных нагрузок, под гайку подкладывают пружинную шайбу (гровер), что лишний раз указывает на применимость устройства для достаточно сложных промышленных условий.

Цилиндрические

Такелажное приспособление этого типа представляет собой узел, по форме приближенный к утолщенному диску, разделенный на две симметричные половины и стянутый винтами с двух сторон. Положение крепежа может быть как односторонним, так и «валетом» — с разворотом головок в разные стороны.

Чтобы цилиндрический зажим полностью соответствовал своему названию, для посадки винтов закладывают отверстия с дополнительным верхним пазом. Так, при затяжке крепеж утапливается впотай, а его головка оказывается ниже линии габаритной окружности. Винты при монтаже затягивают шестигранным ключом.

Цилиндрический зажим используют для тросов малого сечения. Эту продукцию чаще всего можно встретить в строительной сфере, в конструкции растяжек, удерживающих инженерные сооружения и временные постройки вроде палаток, шатров, навесов (и даже новогодней городской елки).

Обжимные

По своей конструкции обжимные зажимы очень близки к плашечным. Здесь также присутствует нижняя опора и верхняя крышка, но они полностью симметричны и при смыкании образуют две сквозные полости для укладки ниток троса. И если в плашечных зажимах используют болтовое соединение для создания усилия, то в обжимных устройствах ставят винт, проходящий крышку насквозь и входящий в резьбовое отверстие на опоре.

Переход с болта на винт уменьшает надежность затяжки и ограничивает диапазон развиваемой рабочей нагрузки. Зато в корпусе предусмотрено потайное отверстие для того, чтобы опустить головку крепежа, а сам винт можно успешно затянуть простой крестовой отверткой.

Обжимной зажим характеризуется низкой нагрузочной способностью. Его нельзя использовать для подготовки грузоподъемных строп. Основная область применения такой оснастки — это сборка растяжек и подвесов для временных легких конструкций.

Одинарные (SIMPLEX)

Для формирования петель и сращивания по длине сравнительно тонких и ненагруженных тросов закладывают зажимы максимально простой конструкции, т.н. «одинарные» или «Simplex». Универсальность и сравнительная дешевизна сделала их весьма востребованными в строительной сфере и в сельском хозяйстве.

В комплект Simplex-зажима входит П-образное гнездо с плоской накладкой и резьбовым крепежом по центру. Два тросика укладывают в гнездо параллельно, и в середине устройства они огибают стержень винта с двух сторон. Сверху ставят накладку и затягивают ее гайкой, зажимая тем самым канат.

Особенностью одинарного зажима будет применение тонкой стали для изготовления штампованного гнезда и накладки, а также установка винта со сферической головкой и отверстием под отвертку. С позиции промышленного применения такая оснастка не имеет смысла — изделие рассчитано на слишком малые нагрузки.

Двойные (DUPLEX)

Двойной зажим полностью аналогичен одинарному с одной лишь только поправкой в конструкции — присутствует два винта, затянутых на две гайки, а в плоской накладке выполнено два отверстия. Такой подход позволил удлинить узел и тем самым повысить его надежность.

Для изготовления Duplex-зажимов также используют простую тонкую сталь низкой прочности. Чтобы защитить изделие от коррозии, все поверхности подвергают горячему оцинкованию, после чего устройство можно круглогодично эксплуатировать под открытым небом.

Двойной зажим подходит только для металлических тросов малого диаметра сечения, работающих со сравнительно низкими растягивающими нагрузками. Это разнообразные строительные растяжки и подвесные опоры для легких конструкций, в редких случаях — сборка простых механизмов с гибкими связями и почти полным отсутствием изгиба, только с продольным натяжением.

Стопорные

Среди ключевых преимуществ стопорных зажимов — малые габаритные размеры и максимально простая механика затяжки. По своей конструкции это короткий цилиндрический бочонок с достаточно толстой стенкой, по центру которого присутствует сквозное отверстие. Поперек изделия идет резьбовое гнездо, в котором установлен гужон с шестигранным зевом под ключ.

Нитки троса пропускают сквозь центральное отверстие, после чего затягивают крепеж. Гужон смещается по резьбе к оси изделия и тем самым упирается в канат, слегка его деформируя. Упругое сопротивление со стороны троса побуждает гужон к некоторому отжатию, что соответствует натягу в резьбовом соединении и препятствует самоотвинчиванию.

Стопорный зажим не даст высокой надежности и не сможет обеспечить хорошую нагрузочную способность. Его допустимо использовать только для решения простых задач в отношении канатов малого сечения.

Крестовые

Х-образный зажим позволяет зафиксировать в единый узел четыре нитки троса одновременно. Это может быть как формирование сдвоенной петли «бабочкой», так и сведение воедино двух пересекающихся канатов. Второй вариант встречается чаще, в основном — в строительстве.

Крестовой зажим представляет собой цилиндрическую корпусную деталь с четырьмя прорезями, идущими симметрично по кругу. В центре присутствует резьбовое гнездо, в котором установлен гужон. Крепеж затягивают шестигранным ключом, передавая осевое усилие на область пересечения ниток.

В отличие от стопорного, на крестовом зажиме ставят гужон увеличенного диаметра. Он занимает собой большую часть габаритной окружности корпуса, оставляя лишь сравнительно тонкую стенку. Устройство подбирают по диаметру троса, следя за тем, чтобы канат лег в пазы-прорези практически без зазора, но и не с натягом.

Страховочные

Зажимы страховочного типа применяют в снаряжении для промышленного альпинизма, где на кону не только надежность удержания какого-либо объекта, но и жизнь людей. Здесь к оснастке выдвигают самые жесткие требования по надежности.

Конструкция изделия представляет собой набор рычагов с финальным кулачком, которые упирается в поверхность троса, уложенного на планке, и тем самым эффективно фиксирует его. Рычаги расположены таким образом, что при повышении растягивающей нагрузки степень прижатия кулачка лишь усиливается, а при ослаблении — кулачок остается на месте за счет фрикционных сил сопротивления. Чтобы разобрать узел, придется слегка подбить упорный рычаг молотком.

Страховочный зажим предназначен сугубо для фиксации тросов, на которых работает персонал. Его использование для затяжки строп или сращивания канатов по длине запрещено, пускай даже суммарная надежность это и позволяет. Поэтому такую такелажную оснастку применяют лишь для высотных работ и страховки промышленных альпинистов.

Цанговые

Зажимы для тросов, работающие по цанговому принципу, не участвуют в формировании петли путем зажима двух ниток. В этом их принципиальное отличие от всех остальных упомянутых выше устройств. Цанговый зажим усаживают на свободный конец каната, фиксируя за счет радиального обжатия, и тем самым получают уже готовую поверхность под захват. Это альтернатива привычной петле.

Узел имеет разборную конструкцию и состоит из нескольких элементов. Ключевую роль играет корпус, воспринимающий большую часть нагрузок. Фронтальная его часть выполнена в виде вилки, проушины или резьбового хвостовика, за которые позже будут цеплять ответные объекты, нуждающиеся в стыковке с канатом.

С обратной стороны в полость корпуса вложена разрезная втулка. Ее можно затянуть резьбовой гайкой, побуждая деформироваться и сомкнуть лепестки в радиальном направлении. Тем самым уменьшается пропускное сечение, и цанга обжимает трос с требуемым усилием.

Стоит отметить, что цанговые зажимные устройства используются в том числе для того, чтобы закрепить заготовки при обработке на токарных и фрезерных станках, что прямо указывает на высокую надежность такого рода механизмов. Если зажим для троса подобран правильно, то он будет посажен на конце достаточно прочно, чтобы выдержать сдергивающие нагрузки.

Материалы и номенклатура тросовых зажимов

При подборе любого зажима ориентируются на два ключевых показателя — диаметр сечения троса и материал изготовления. В первом параметре заложены все геометрические характеристики крепежного узла, а также его нагрузочная характеристика, непосредственно связанная с предельным разрывным усилием каната определенного размера. Материал же указывает на суммарную стойкость конструкции, если речь идет о каких-то особых условиях эксплуатации.

Размерный ряд зажимов предусматривает разделение на три диапазона:

• для тросов сечением от 1,5 до 10 мм — для малых нагрузок;
• для тросов сечением от 10 до 24 мм — для средних нагрузок;
• для тросов сечением от 24 до 40 мм — для повышенных нагрузок;
• для тросов сечением от 40 до 90 мм — для промышленных нагрузок.

Зажимы изготавливают, обращаясь к методам штамповки, свободной ковки и механической обработки. Тонкостенные изделия получают штамповкой из листового материала, толстые вроде бочонков или Г-образных кулачков — горячей объемной штамповкой или ковкой. Механическая обработка актуальна при получении резьбовых посадочных мест.

В производстве такелажного крепежа используют преимущественно углеродистые стали: ВСт3пс5 и ВСт4сп5, 20, 25, 30 и 35. Если узел предназначен для работы под воздействием перепада температур или с прямым нагревом, то выбор делают в пользу легированных теплостойких сталей — марок 09Г2, 09Г2С, 17Г1С. В случае же, когда присутствует опасность активного коррозионного воздействия, то детали выполняют из нержавейки — 12Х18Н10Т или 20Х13. Во всех случаях упрочняющая термическая обработка не предусмотрена, крепеж остается незакаленным, и его прочность обеспечена сугубо конструктивными характеристиками.

Особенности монтажа

1. Перед установкой зажима на трос нужно от руки проверить, насколько свободно ходят гайки по резьбе болта или винты внутри резьбового гнезда. В промышленности метизы имеет смысл смазать, чтобы облегчить затяжку и последующий демонтаж (наличие смазки на витках резьбы снижает риск «прикипания» металла).
2. Трос укладывают строго в предусмотренное конструкцией ложе, стараясь, чтобы нитки не перепутывались и не пересекались, а легли аккуратно одна на другую или параллельно. Единственное исключение — крестовой зажим.
3. При затяжке резьбового крепежа следите за усилием, чтобы не перестараться и не получить чрезмерно напряженный болт, который лопнет при очередном рывке со стороны троса. Излишняя затяжка также слишком деформирует сечение каната, что негативно сказывается на его собственной нагрузочной характеристике, ведь тем самым вы получаете ослабленное место.



4. Зажимы ставят с определенным шагом по длине, ориентируясь на рекомендации завода-производителя. Количество и шаг расстановки зажимов соответствуют расчетной нагрузке, которую будет испытывать трос в продольном направлении. Так, например, для тросов сечением до 16 мм ставят 3 зажима, а для тяжелых изделий диаметром 85-90 мм — уже 12 штук.
5. Нельзя выбрасывать из комплекта зажимного устройства отдельные детали и менять их на другие по собственному усмотрению. Например, отказываться от пружинных стопорных шайб, использовать болты с другой резьбой или ставить уменьшенные по высоте шестигранные гайки вместо обычных. Также запрещено пересверливать или разбивать посадочные отверстия в корпусных частях зажимов, расширяя их под укладку другого троса. Не меняйте ничего в конструкции зажима — лучше просто подберите другой.

Заключение

Зажимы для троса можно сравнить с замками-фиксаторами. Они нужны, чтобы жестко увязать вместе два отрезка каната или две нитки, образуя петлю. При этом основным требованием к узлу будет надежность, сопоставимая с надежностью цельного куска материала.

Эту задачу решают, оглядываясь на диаметр металлического троса, его нагрузочную способность, характер приложения нагрузок и условия эксплуатации. Универсального рецепта, подходящего для всех случаев, нет. Именно поэтому на рынке крепежа вы найдете весьма обширное предложение зажимов для троса — самых разнообразных форм и размеров.

Выбирая и устанавливая эту оснастку на канат, руководствуйтесь общими техническими требованиями к составу такелажных работ и особыми рекомендациями по применению конкретных зажимов и способах их установки. Чтобы больше узнать о крепеже, изучите соответствующий ГОСТ, DIN или ТУ завода-изготовителя. Тем самым вы сведете риск аварийного обрыва до нуля.