Трос

Запросы «верёвка» и «канат» перенаправляются сюда; см. также другие значения терминов верёвка и канат.

Трос (от нидерл. tros) — витое или кручёное из синтетических, или стальных, или смешанных прядей похожее на верёвку изделие.

• Верёвка (др.-рус. вьрвь) — тонкое и гибкое, витое или кручёное из натуральных или синтетических прядей (волокон) изделие. Например альпинистская верёвка, бельевая верёвка. На морских судах верёвку называют «кончик». Иногда одну прядь называют верёвкой.

Канат

• Кана́т — иногда синоним «троса», ранее в морском деле — пеньковая верёвка более 13 дюймов в окружности или синтетическая верёвка, или стальной трос равный по крепости и поэтому размером может быть меньше 13 дюймов. Слово также употребляется по отношению к более толстому тросу сравнительно с тонкими верёвками. В настоящее время чёткой границы нет. Стальные канаты — основная часть грузоподъёмных, транспортных, землеройных машин и механизмов, машин для строительства дорог. Стальные канаты различаются по форме поперечного сечения и механическим характеристикам проволоки, сердечников. Стальные канаты — одни из самых распространённых типов верёвки и применяются во всех отраслях промышленности: нефтегазодобывающей, горнорудной, угольной, в машиностроении, морском, речном, сухопутном транспорте и др. Канаты из растительных волокон начали применять в горном деле задолго до н. э., металлические — с конца 18 в. Также канат используется на шахтных подъёмных установках для соединения подъёмного сосуда с барабаном или ведущим шкивом трения подъёмной машины и для откатки вагонеток по горным выработкам с помощью лебёдок и др. Основной материал для изготовления канатов, используемых в горн. деле, — сталь, реже капрон и другие синтетические материалы; из конопли и волокон алоэ иногда изготавливают сердечники стальных канатов. Проволоку канатов, предназначенных для работы в агрессивных средах, покрывают цинком. Различают следующие виды канатов: винтовые некручёные, плетёные. По направлению навивки выделяют канаты правой и левой, крестовой, параллельной, комбинированной навивок. Свивают проволоки вокруг сердечника либо за одну операцию или в несколько слоёв последовательно. Для защиты элементов каната от коррозии используют специальную фрикционную и другие смазки (плоские канаты покрывают резиной). Для этой же цели, а также для повышения износостойкости стальных канатов применяют покрытия из полиамидных смол. Срок службы канатов шахтных подъёмов 1,5-3 года.

• Трос дистанционного управления (ТДУ) — синоним «боуден» — устройство для гибкой передачи механических усилий в системах управления машин (от элементов управления к исполнительным механизмам).

Содержание

История

Проволочный канат, реклама 1908 г.

Тросы в виде плетёных верёвок или канатов были известны с времён Древнего Eгипта.

Стальные тросы в начале XX века называли «проволочный канат».

В 1939 году был получен патент на изобретение — трос дистанционного управления.

Материалы тросов

Верёвочное производство.
Село Павлово Горбатовского уезда. 1896 год

Изготовление троса

Растительные тросы

• Манильские тросы — сырьём для манильских тросов служат сосудистые волокна черенковой части листьев бананов вида Musa textilis (другое название — абака), произрастающих на Филиппинских островах. Манильский трос легко узнать по пятнистой поверхности, которая образуется при изготовлении от сочетания коричневых и золотистых волокон.
• Сизальские тросы — изготовляются из волокон мясистых листьев различных видов агав, в частности вида лат. Agave var. sisalana (сизаль или агава). Эти растения произрастают на сухих каменистых возвышенных плато в Центральной Америке.
• Кокосовые тросы — изготовляются из волокон, образующихся на внешней поверхности скорлупы кокосового ореха.
• Пеньковые тросы — изготовляют из обработанных мочалистых волокон конопли. Пеньковые тросы тоньше и мягче манильских. Они без труда пропитываются смолой. Мокрые бельные пеньковые тросы плохо сохнут и легко загнивают, так как тонкие волокна активно поглощают влагу. Поэтому пеньковые тросы, предназначенные для использования на судах, предварительно смолят. Смола уменьшает прочность троса на 15-20 %, но вместе с тем и продлевает срок его службы, так как предохраняет от гниения. Несмолёные тросы из высококачественной пеньки прочнее тросов из других материалов, за исключением нейлоновых. Однако манильские тросы высокого качества прочнее смолёных пеньковых, хотя пенька и долговечнее волокон маниллы.
• Хлопок — прочность хлопковых тросов вдвое меньше прочности манильских. Такие тросы очень мягкие и гибкие. Их легко травить, они хорошо работают в блоках, но хлопковые тросы сильно растягиваются и, кроме того, очень чувствительны к плесени.
• Джут — джут производят из мочалистых волокон высокого кустарника, произрастающего в Индии, родственного липе. После срезки стебли кладут в воду, чтобы они стали мягче, затем слущивают лыко, промывают его и сушат. После этого сырьё превращается в готовую товарную продукцию. По прочности джут значительно уступает пеньке и волокнам из абаки.
• Лён — лён используют для изготовления линей (тонких тросов) и различных ниток, а также брезента и парусины.
• Бомбейская пенька — получается при переработке волокнистого растения, произрастающего в Южной Индии. Она дешёвая в изготовлении, но менее прочная, чем обычная конопляная пенька. Используется для изготовления тросов, подвергающихся небольшой нагрузке, а также для свивки с волокнами манильской пеньки более низкого качества.
• Новозеландский лён — это светло-жёлтое жёстковолокнистое растение с длинными волокнами, напоминающими волокна агавы.

Синтетические тросы

• Полиамид — РА, амидпласт (нейлон-66, перлон, энкалон, бринайлон, антрон, селон, рилсан). По прочности нейлоновые тросы приблизительно в 3 раза превосходят манильские тросы высшего качества и примерно в 10 раз тросы из кокоса, несмотря на то, что вес их меньше. Нейлоновые тросы не впитывают воду. Нейлон не гниёт и не преет. С него легко смывается грязь, нет необходимости его протирать перед упаковкой. Температура плавления нейлона-66 равна 265 °C, а нейлона-6 — 215 °C, но повреждения бывают и при более низких температурах. Выпускают также эластичные нейлоновые снасти, которые растягиваются до 30 % длины и возвращаются к первоначальным размерам после снятия нагрузки. Тросы из нейлонового шёлка очень скользкие, поэтому узлы должны выполняться с особой тщательностью. Труднее всего обращаться с тонкими рыболовными лесками, представляющими собой непрерывную вытянутую нить.
• Полиэстер (аббревиатура англ. PETP — Polyethylene Terephthalate Polyester — линейный этиленгликольтере-фталатпласт. Термопласт, температура плавления 260 °C. Торговые названия: терилен (Англия, Италия, Финляндия), диолен/тревар (Германия), полиэстер (Нидерланды), теторон (Япония), дакрон (США и Турция), тергаль (Франция и Испания), тезил (Чехия). Как и нейлон, полиэстер выпускают как в виде коротковолнистой многонитевой пряжи с мягкой поверхностью, так и тонкого непрерывного полиэстерового волокна. Полиэстер уступает нейлону в эластичности, но сравнительно мало изнашивается. Полиэстеровые снасти в настоящее время являются самыми распространёнными в парусном спорте.
• Полиэтен — HDPE, этенпласт, HD, полиэтилен. Термопласт, температура плавления около 180 °C. Волокно выпускают только мононитевым. Они долговечные, разрывное усилие этих тросов в 1,5 раза больше, чем манильских.
• Полипропен — РР, пропенпласт, полипропилен, мераклон. Температура плавления полипропена около 165 °C. Многопрядный трос из непрерывного волокна, по прочности почти вдвое превышает манильский трос. Трёхпрядные или сплетённые косицей тросы отличаются низкой стоимостью и используются повсеместно. Широко применяются также тросы из плёночного полипропена с плоскими волокнами из тонкой плёнки. Разрывное усилие у таких материалов более высокое. Плёночный полипропен не тонет. Мокрый трос сохраняет свою прочность и гибкость. Однако плёночный полипропен быстро изнашивается, поэтому рекомендуется предварительно осматривать утки, кнехты, лебёдки и устранять на них острые рёбра и выступы.
• Кевлар — арамид. Преимущества: по прочности превосходит стальные тросы, лёгкость, низкий коэффициент растяжения, гибкость, плавучесть, безопасность для рук (высучивая вручную трос из других синтетических материалов, имеющих высокую жёсткость, можно получить механический ожог). Основные недостатки: высокая цена, низкая устойчивость к влаге (влажный трос имеет намного более низкую прочность, чем сухой) и действию ультрафиолета (при достаточно частом использовании его на солнце он теряет прочность), малый срок службы (до 5 лет, некоторые производители дают гарантию на 10 лет). В последнее время появились тросы из кевлара, в которых последние недостатки частично устранены.

Стальные тросы

Разрез стального троса

Стальные тросы изготавливают из стальной проволоки разного качества, свитой по спирали. Стальная проволока изготавливается из углеродистой стали, оцинковывается (со временем покрытие стирается), также, тросы имеют пеньковый сердечник, пропитанный смазкой. Тросы последнего типа состоят из шести прядей, свитых вокруг пенькового, манильского или джутового сердечника. Сердечник заполняет пустоту в центре троса, образованную между прядями, предохраняет пряди от смещения к центру и защищает внутренние слои проволок троса от коррозии, так как пропитан антикоррозионной смазкой, которая проникает в межпроволочное пространство прядей при изгибе троса.

В зависимости от количества проволок в тросе, тросы бывают разной гибкости — менее гибкие из 42 проволок, гибкие тросы из 72 проволок, по 12 в каждой пряди вокруг пенькового сердечника, тросы повышенной гибкости свитые из 144 тонких проволок (по 24 в каждой пряди) вокруг пенькового сердечника.

Типы тросов

Тросовые и кабельные тросы

Тросы тросовой работы

При изготовлении тросов тросовой работы (классическая свивка) составляющие их волокна свивают три раза. Сначала волокна свивают в каболки (пряжу), затем каболки свивают в пряди, а пряди — в трос. Тросы бывают крутой и пологой свивки в зависимости от назначения. Тросы пологой свивки выдерживают большие усилия, но крутосвитые тросы меньше изнашиваются, они более долговечны.

Тросы кабельной работы

Тросы кабельной работы отличаются тем, что волокна сплетают четыре раза. Тросы кабельной работы более плотные и поэтому меньше изнашиваются и меньше задерживают влагу по сравнению с тросами тросовой работы. Тросы кабельной работы более дорогие и более слабые по сравнению с тросами тросовой работы того же диаметра.

В литературе тросами кабельного типа также называют тросы с плетённой оплёткой (например, альпинистские верёвки).

Число прядей в тросе

Тросы бывают трёхпрядные, четырёхпрядные, многопрядные (8 или 16 прядей). Как исключение встречаются пятипрядные грубые тросы кабельной работы. Стальные тросы обычно шестипрядные с сердечником.

Трёхпрядные тросы встречаются более часто, но распространены также и четырёхпрядные тросы. В середине такого четырёхпрядного троса, если его толщина 50 мм и более, имеется пятая более тонкая прядь (сердечник), которая заполняет пустое пространство, остающееся между четырьмя прядями. Трёхпрядные тросы намного прочнее четырёхпрядных такой же толщины при размерах до 125 мм. При размерах, превышающих 150 мм, четырёхпрядные тросы оказываются прочнее соответствующих трёхпрядных. Быстрее изнашиваются трёхпрядные тросы, пряди в которых толще, чем в четырёхпрядных соответствующих размеров.

Среди тросов средних размеров четырёхпрядные мягче трёхпрядных. Четырёхпрядные тросы имеют также то преимущество, что в поперечном сечении они более круглые, чем трёхпрядные.

Тросы из синтетических материалов либо изготовляют по тому же принципу, что и из растительных волокон (но число прядей обычно больше: 8 или 16), либо состоят из плетённой оплётки и из сердечника с прямыми волокнами. В таких тросах сердцевина занимает 2/3 от толщины троса.

Тросы правой и левой свивки

В зависимости от направления свивки, тросы бывают правой (прямой спуск) и левой свивки (обратный спуск). Практически все растительные тросы — тросовой работы правой свивки и, чаще всего, трёхпрядные. Бывают также тросы обратного спуска (левой свивки). При изготовлении тросов правой свивки скручивание прядей производится по солнцу (по часовой стрелке), эти тросы имеют то же направление спирали, что и винт с правой резьбой.

Квадратные тросы

Квадратный трос

В 1950-х годах появились так называемые «квадратные тросы» — трос плетут из восьми прядей, чередуя их попарно, причём одна пара в тросе идёт по часовой стрелке, а другая — против (см. иллюстрацию). Такие тросы получаются мягкими, без скрутин. Они сохраняют эти свойства даже после намокания.

Типы синтетических тросов

Если синтетическое сырьё вытягивается в тонкие гладкие нити, длина которых равна длине всего троса, то такие тросы называют «мононитевые» («монофильные»). Они более прочные, но скользкие и плохо держат узел. Мононитевые тросы плетут из вытянутых непрерывных нитей диаметром более 0,1 мм — более жёсткие с твёрдой и блестящей поверхностью.

Если трос свивается из относительно коротких нитей, то такие тросы называются «многонитевые» («филаментные»). Поверхность такого троса немного ворсистая. Этот материал имеет меньшую прочность, но такие тросы мягкие и гибкие, и на таких тросах удобно вязать узлы. Многонитевые тросы плетут из пряжи, состоящей из тонких нитей, диаметр которых не превышает 0,1 мм. В торговле нейлоновый филаментный материал встречается под названием «шерстеподобный нейлон».

Существуют также Многоплёночные тросы, их сплетают из тонких плёночных нитей-полос.

Тросы дистанционного управления

Состоят из прочного стального плетёного троса (сердечника), покрытого смазкой и помещённого в гибкий кожух с полиуретановой оболочкой. На концах троса закреплена арматура (наконечники), фиксирующая положение внешнего кожуха, но допускающая независимые перемещения сердечника внутри него.

Разное

Размеры тросов

Размер тросов определяют двумя способами: либо по длине окружности в английских дюймах, либо по диаметру в миллиметрах. В настоящее время более распространён последний способ.

Как подручными средствами отличить синтетические тросы

Синтетические волокна легко различаются по следующим признакам:

• Если образец не тонет в воде, значит он изготовлен из полиэтилена, если тонет, то это либо полиамид, либо полиэфир.
• Образцы подвергают воздействию открытого огня. Если при сгорании идёт тёмный дым и образец плавится, то это полиэфир, если он плавится без изменения окраски, то это полиамид, полипропен или полиэтилен.
• Если образец смочить 90%-м фенолом или 85%-й муравьиной кислотой (несколько капель на стёклышке) и волокно растворится, то это полиамид, если образец не растворится — полиэфир; если не растворится и сохранит гибкость — полипропен или полиэтилен.
• Неокрашенный нейлоновый трос имеет между прядями светлую окраску, трос из полиэфирного шёлка отличается большим металлическим блеском.

Разрывная прочность троса (РПТ)

РПТ — это нагрузка, при которой трос разрушается

$R=f*c^{2}$, где:

f — коэффициент запаса прочности для данного троса (из справочника),
c — радиус окружности троса.

См. также

• Крутильная машина
• Альпинистская верёвка
• Такелаж
• Боуден-трос
• Сантехнический трос

Литература

• Свенссон С. Справочник по такелажным работам. — Ленинград: Судостроение, 1987. — (Библиотека журнала «Катера и яхты»).
• Трос, верёвка // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки

• Канат — статья из Большой советской энциклопедии. М. А. Букштейн. 
• ДСТУ 3683 Катанка стальная канатная — Химический состав на сталь для производства стальных канатов. Требования к механическим свойствам катанки, применяемой для производства канатной проволоки.
• глава из книги Н. А. Мезенина «Занимательно о железе»