Выбор грузового стального каната для тельфера, мостового крана, лебедки или грузозахватного приспособления — ответственная инженерная задача. Ошибка в определении диаметра или маркировочной группы прочности проволоки приводит либо к преждевременному износу и аварийному обрыву троса под нагрузкой, либо к перегрузке привода и невозможности уложить требуемую длину каната в канавки барабана.

В практике инженеров и механиков промышленных предприятий Казахстана наибольшее распространение получили два базовых государственных стандарта: ГОСТ 2688-80 (универсальный шестипрядный канат типа ЛК-Р) и ГОСТ 7668-80 (гибкий многопроволочный канат типа ЛК-РО).

В данном справочнике собраны полные таблицы соотношения диаметров, погонной массы и разрывных усилий, приведена методика расчета диаметра по нормам промышленной безопасности Республики Казахстан и правила инструментального контроля.

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →

1. Зачем инженеру точные физико-механические параметры каната

Точные справочные данные по массе и прочности каната требуются на всех этапах проектирования, перепасовки и технического освидетельствования грузоподъемных машин (ГПМ):

  1. Проверка коэффициента запаса прочности (Zp / kзап):

Согласно требованиям «Правил обеспечения промышленной безопасности при эксплуатации грузоподъемных механизмов» РК, ГОСТ 34017-2016 и ISO 4301, каждый грузоподъемный канат должен иметь регламентированный запас прочности относительно максимального рабочего натяжения. Недостаточный запас влечет за собой запрет на ввод оборудования в эксплуатацию инспекцией технадзора.

  1. Расчет канатоемкости и геометрических параметров барабана:

Фактический наружный диаметр каната определяет шаг нарезки винтовых канавок барабана (p ≈ 1.1 · d) и глубину ручья. Если заказать канат большего диаметра, витки начнут наползать друг на друга, вызывая критическое смятие проволок.

  1. Расчет мощности привода и учет собственного веса каната:

При большой высоте подъема (шахтные подъемники, козловые краны высоких гидротехнических сооружений, стреловые краны) собственный вес свободно висящей ветви каната соизмерим с массой поднимаемого груза. Погонная масса (q, кг/м) закладывается в тяговый расчет лебедки и определение статических моментов на валу электродвигателя.

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →
  1. Определение тягового усилия лебедки при многослойной навивке:

По мере заполнения слоев на барабане расчетный радиус навивки увеличивается, что приводит к снижению тягового усилия на внешних слоях и росту нагрузки на редуктор.

2. Инженерная методика подбора диаметра каната по нагрузке

Подбор каната для механизмов подъема и тяги выполняется по двум взаимосвязанным критериям: по минимальному разрывному усилию (F0) и по расчетному коэффициенту выбора диаметра (C).

flowchart TD A["Исходные данные:
Q, q гр, кратность u, режим"] B["1. Натяжение ветви
S max = (Q + q гр) / (u · КПД)"] C["2. Разрывное усилие
F 0 ≥ S max · Z p"] D["3. Диаметр каната
d min = C · √S max"] E["4. Выбор по таблицам
ГОСТ 2688-80 или 7668-80"] A --> B --> C --> D --> E
  • Q — грузоподъёмность механизма, q гр — масса крюковой подвески;
  • u — кратность полиспаста, КПД — коэффициент полезного действия полиспаста;
  • Z p — минимальный коэффициент использования каната по группе классификации механизма;
  • C — коэффициент выбора диаметра, зависит от группы классификации и марки проволоки.

Формула 1: Определение максимального натяжения в ветви каната (Smax)

S_max = ((Q + qгр) · g / u · η_пол)

Где:

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →
  • Q — номинальная грузоподъемность механизма (кг);
  • qгр — масса грузозахватного органа (крюковой подвески, спредера, грейфера) (кг);
  • g — ускорение свободного падения (9.81 м/с2);
  • u — кратность грузового полиспаста (число ветвей, на которые распределяется вес груза);
  • ηпол — общий коэффициент полезного действия полиспаста с учетом трения в подшипниках блоков и жесткости каната на перегибах (ηпол ≈ 0.95... 0.98 в зависимости от числа блоков).

Формула 2: Проверка по минимальному разрывному усилию в целом (F0)

F_0 ≥ S_max · Z_p

Где:

  • F0 — минимальное разрывное усилие каната в целом, нормируемое стандартом ГОСТ (кН или кгс);
  • Smax — максимальное рабочее натяжение ветви (кН или кгс);
  • Zp — минимальный коэффициент запаса использования каната (коэффициент безопасности).

Минимальные коэффициенты запаса Zp по ISO 4301 / ГОСТ 34017-2016:

Назначение механизма и группа режима работы (ISO / ГОСТ)Коэффициент Zp (неподвижные канаты, ванты)Коэффициент Zp (подъемные механизмы)Коэффициент Zp (грейферные и металлургические краны)
M1 – M2 (ручные тали, легкий монтажный режим)3.153.55—
M3 – M4 (цеховые тельферы, ремонтные краны)3.554.00 – 4.506.00
M5 (интенсивное общепромышленное производство)4.005.006.50
M6 (тяжелый круглосуточный режим, перегружатели)4.505.607.10
M7 – M8 (металлургические заводы, разлив жидкого металла)5.006.30 – 7.108.00 – 9.00
Канатные стропы (1СК, 2СК, 4СК, ВК, УСК по РД 10-33-93)—6.006.00

Формула 3: Расчет минимального диаметра каната через коэффициент C

Согласно нормам проектирования крановых механизмов, диаметр каната d (мм) проверяется по зависимости:

d_min = C · √S_max

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →

Где Smax подставляется в ньютонах (Н), а коэффициент выбора каната C принимается в зависимости от режима работы механизма и типа сердечника:

  • Для группы M3 / M4: C = 0.088... 0.095 мм/√Н;
  • Для группы M5: C = 0.100... 0.106 мм/√Н;
  • Для группы M6: C = 0.112... 0.118 мм/√Н.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

3. Сводная таблица параметров канатов ГОСТ 2688-80

Канат ГОСТ 2688-80 — стальной канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6× 19 (1+6+6/6) + 1 о.с. (шесть наружных прядей по 19 проволок в каждой с линейным касанием проволок разных диаметров в слоях и один органический сердечник из сизали, пеньки или полипропилена).

Благодаря увеличенному диаметру проволок наружного слоя канат ГОСТ 2688-80 обладает выдающейся стойкостью к абразивному истиранию о реборды блоков и стенки канавок барабанов, а также высокой механической стойкостью в агрессивных средах (пыль, открытые карьеры, горно-обогатительные комбинаты).

[!NOTE] В таблице приведены официальные значения разрывного усилия каната в целом (F0) для наиболее востребованных маркировочных групп прочности проволоки: 1770 Н/мм2 (180 кгс/мм2) и 1960 Н/мм2 (200 кгс/мм2), а также расчетная масса 1000 погонных метров смазанного каната.

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →
Диаметр каната d, ммМасса 1000 м каната, кгВес 1 м каната, кг/мРазрывное усилие в целом, гр. 1770 Н/мм2 (кН)Разрывное усилие в целом, гр. 1770 Н/мм2 (тс)Разрывное усилие в целом, гр. 1960 Н/мм2 (кН)Разрывное усилие в целом, гр. 1960 Н/мм2 (тс)
4.161.40.0619.941.0110.801.10
4.885.20.08513.601.3914.801.51
5.196.20.09615.301.5616.701.70
5.6115.50.11618.501.8920.202.06
6.2141.50.14222.702.3124.702.52
6.9174.50.17528.002.8530.603.12
7.6212.00.21234.003.4737.103.78
8.3254.00.25440.704.1544.404.53
9.1304.50.30548.904.9953.405.45
9.6339.00.33954.405.5559.406.06
11.0445.00.44571.407.2878.007.95
12.0530.00.53085.008.6792.809.46
13.0622.00.62299.7010.17108.5011.06
14.0721.50.722115.5011.78126.0012.85
15.0828.00.828133.0013.56145.0014.79
16.51000.01.000161.0016.42175.5017.90
18.01190.01.190191.0019.48209.0021.31
19.51400.01.400224.5022.89245.5025.03
21.01625.01.625261.0026.61284.5029.01
22.51865.01.865299.0030.49326.5033.29
24.02120.02.120340.5034.72372.0037.93
25.52395.02.395384.5039.21420.0042.83
27.02685.02.685431.5044.00471.0048.03
28.02890.02.890464.0047.31506.5051.65
30.53425.03.425550.0056.08601.0061.28
32.03770.03.770605.5061.74661.5067.45
37.05040.05.040809.5082.55884.0090.14
39.55735.05.735923.0094.121005.00102.48
42.06495.06.4951040.00106.051140.00116.24
45.07455.07.4551195.00121.861305.00133.07
48.08500.08.5001365.00139.191490.00151.94
52.09960.09.9601600.00163.151750.00178.45
56.011550.011.5501855.00189.152025.00206.49

4. Сводная таблица параметров канатов повышенной гибкости ГОСТ 7668-80

Канат ГОСТ 7668-80 — стальной канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6× 36 (1+7+7/7+14) + 1 о.с.. Прядь каната сформирована из 36 тонких проволок разного диаметра с линейным касанием между слоями.

Большое количество проволок в сечении обеспечивает канату исключительную гибкость и эластичность. Канат ГОСТ 7668-80 превосходно работает на блоках полиспастов малого диаметра (D/d), снижает контактные напряжения изгиба и обладает максимальной усталостной долговечностью при циклическом знакопеременном изгибе. Это основной стандарт для канатных электрических талей (тельферов), башенных, портальных и автомобильных кранов.

Диаметр каната d, ммМасса 1000 м каната, кгВес 1 м каната, кг/мРазрывное усилие в целом, гр. 1770 Н/мм2 (кН)Разрывное усилие в целом, гр. 1770 Н/мм2 (тс)Разрывное усилие в целом, гр. 1960 Н/мм2 (кН)Разрывное усилие в целом, гр. 1960 Н/мм2 (тс)
6.3156.50.15724.302.4826.502.70
8.1258.00.25840.104.0943.804.47
9.0318.50.31949.505.0554.105.52
9.7370.00.37057.505.8662.806.40
11.5521.00.52180.908.2588.409.01
13.5718.50.719111.5011.37122.0012.44
15.0885.00.885137.5014.02150.5015.35
16.51070.01.070166.5016.98182.0018.56
18.01275.01.275198.0020.19216.5022.08
20.01570.01.570244.5024.93267.0027.23
22.01900.01.900296.0030.18323.0032.94
23.52170.02.170337.5034.41369.0037.63
25.52550.02.550396.5040.43433.5044.20
27.02865.02.865445.0045.38486.5049.61
29.03305.03.305513.5052.36561.0057.21
31.03770.03.770586.5059.81640.5065.31
34.04540.04.540705.5071.94771.0078.62
36.55230.05.230813.0082.90888.0090.55
39.56125.06.125952.0097.081040.00106.05
42.06920.06.9201075.00109.621175.00119.82
44.57775.07.7751205.00122.871320.00134.60
47.58860.08.8601375.00140.211505.00153.47
50.510010.010.0101555.00158.561695.00172.84
53.511240.011.2401745.00177.941905.00194.25
58.513430.013.4302085.00212.612280.00232.50

5. Сравнение конструкций: ГОСТ 2688 (ЛК-Р) против ГОСТ 7668 (ЛК-РО)

Выбор между двумя стандартами определяется балансом между абразивным износом и усталостным разрушением от изгиба:

ГОСТ 2688-80, конструкция 6×19 ГОСТ 7668-80, конструкция 6×36 проволоки толстые канат стоек к истиранию о грунт и блоки, но хуже держит частые перегибы проволоки тонкие канат гибче и дольше живёт на малых блоках, но быстрее стирается снаружи Выбор между ними — это выбор между абразивным износом и усталостью от изгиба
Эксплуатационный критерийГОСТ 2688-80 (ЛК-Р 6× 19)ГОСТ 7668-80 (ЛК-РО 6× 36)
Диаметр наружных проволокУвеличенный (высокая толщина)Уменьшенный (тонкие проволоки)
Гибкость и минимальный радиус блокаСредняя (Dблока ≥ 25... 30 · dканата)Высокая (Dблока ≥ 18... 22 · dканата)
Стойкость к истиранию (абразив)Отличная (рекомендуется для открытых площадок)Умеренная (требует чистых ручьев блоков)
Усталостная выносливость на изгибУдовлетворительнаяПревосходная (в 1.8–2.2 раза выше)
Склонность к заломам при перегибеВышеНиже
Типовые сферы примененияШахтные подъемные установки, лебедки скреперные, буровые вышки, оттяжки, стропы общего назначенияКанатные электрические тали (болгарские и российские тельферы), мостовые, козловые, башенные и автомобильные краны

6. Правила инструментального замера фактического диаметра каната

Одной из самых частых ошибок входного контроля является неправильное измерение диаметра троса штангенциркулем. В результате замера по «впадинам» инженер ошибочно бракует соответствующий ГОСТу канат либо заказывает канат неподходящего размера.

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →
НЕПРАВИЛЬНО губки провалились между прядями ПРАВИЛЬНО губки охватывают выступы прядей ОС d изм ОС d изм линия выступов прядей размер занижен на 8–15 % изношенный канат кажется годным получен фактический диаметр d max замер повторяют в двух плоскостях

Пошаговый регламент замера по ГОСТ 3241-91 и EN 12385:

  1. Используемый инструмент: штангенциркуль с широкими губками (длина губок не менее 1.5 · dканата) с ценой деления не более 0.05 мм.
  2. Точки контакта: губки инструмента должны опираться на вершины двух диаметрально противоположных прядей (по наибольшему расстоянию dmax).
  3. Методика усреднения:
  • Замер проводится в ненагруженном состоянии каната на прямолинейном участке;
  • Выполняются два измерения во взаимно перпендикулярных направлениях в одном сечении;
  • Процедура повторяется во втором сечении на расстоянии не менее 1.0 метра от первого;
  • За фактический диаметр принимается среднее арифметическое четырех измерений:

dфакт = (d_1A + d_1B + d_2A + d_2B) / 4

[!WARNING] Допуски на диаметр нового каната по ГОСТ: Новый канат всегда имеет технологический плюсовой допуск на диаметр (обычно +2... +5% от номинала). Например, новый канат номиналом 14.0 мм при замере штангенциркулем покажет 14.3... 14.6 мм. Это норма: при первой рабочей нагрузке органический сердечник обожмется, пряди уплотнятся, и диаметр выйдет на проектные 14.0 мм.

7. Практический пример: подбор каната для тельфера 5 тонн

Техническое задание:

  • Номинальная грузоподъемность: Q = 5000 кг (5.0 т);
  • Масса крюковой подвески: qгр = 85 кг;
  • Схема полиспаста: сдвоенный 2/1 или одинарный 4/1 (кратность u = 4);
  • Режим работы по ISO 4301: M5 (интенсивная цеховая эксплуатация, требуемый коэффициент Zp = 5.0);
  • КПД полиспаста с обводными блоками на подшипниках качения: ηпол = 0.96.

Шаг 1: Расчет максимального натяжения ветви SmaxS_max = ((5000 + 85) · 9.81 / 4 · 0.96) = (49883.85 / 3.84) = 12990.6 Н ≈ 13.0 кН (1325 кгс)

Шаг 2: Расчет требуемого разрывного усилия F0F_0 ≥ S_max · Z_p = 13.0 кН · 5.0 = 65.0 кН (6627 кгс / 6.63 тс)

Шаг 3: Выбор каната по справочной таблице

Поскольку канат работает на барабане и блоках тельфера с циклическими перегибами, выбираем канат повышенной гибкости ГОСТ 7668-80 с маркировочной группой 1770 Н/мм2:

Электрические тали (электроталь)

Весь раздел →
  • Смотрим таблицу ГОСТ 7668-80: ближайший подходящий диаметр — 11.5 мм (F0 = 80.9 кН > 65.0 кН).
  • Фактический коэффициент запаса прочности:

kфакт = (80.9 / 13.0) = 6.22 > 5.0 (Требование ПБ РК полностью соблюдено).

  • Погонная масса каната составит 521 кг на 1000 м (0.521 кг/м).

8. Промышленная резка, упаковка и поставка от ИП «Казмеханика»

Приобретение стального каната мерной длины требует соблюдения строгой технологии резки. Неправильный раскрой отрезным кругом без предварительного бандажирования приводит к мгновенному расплетанию («раскручиванию») прядей, выходу сердечника и необратимой порче концевого участка каната.

Раскрой каната с двойным бандажом линия реза 1,5…2,0 d 1,5…2,0 d бандаж 1 бандаж 2 бандаж из вязальной проволоки не даёт прядям разбежаться после реза Режут абразивным кругом или гидроструёй строго между бандажами: без них канат распускается и заделка становится невозможной

Стандарты подготовки каната на складе ИП «Казмеханика»:

  1. Двойное бандажирование: перед выполнением реза на канат с двух сторон накладываются плотные витки мягкой термически обработанной проволоки на ширину не менее 1.5–2 диаметров каната.
  2. Алмазный абразивный раскрой / механические гильотинные пресс-ножницы: исключается локальный перегрев и выгорание пропитки органического сердечника.
  3. Оплавление или опрессовка концов: по согласованию с заказчиком концы каната запаиваются конусом или опрессовываются термоусадочной гильзой для удобства запасовки в барабан и крюковую подвеску.
  4. Упаковка: намотка на деревянные барабаны (ГОСТ 11127-78) либо в плотно увязанные бухты с гидроизоляционной защитой.
  5. Сопроводительная документация: каждая партия канатов сопровождается заводским паспортом (сертификатом качества) завода-изготовителя с указанием номера плавки, диаметра, конструкции, маркировочной группы и акта испытаний на разрыв.

ИП «Казмеханика» осуществляет прямые поставки сертифицированных стальных канатов по ГОСТ 2688-80, ГОСТ 7668-80, ГОСТ 3077-80, DIN EN 12385 со склада в Казахстане. Выполняем точный отпил любой мерной длины от 10 метров до целых барабанов (1000–5000 м) с оперативной доставкой во все регионы РК (Алматы, Астана, Шымкент, Караганда, Актобе, Павлодар, Усть-Каменогорск, Атырау).