Волоконные канаты – новый этап в развитии грузоподъемных кранов

Канат называют «сердцем башенного крана». Разработки синтетических волоконных канатов во всем мире идут главным образом в секторе грузовых канатов, и в основном для судовых и причальных кранов, т. к. стальные канаты сильно страдают от коррозии под влиянием морской воды, к тому же более легкие волоконные канаты позволяют увеличить грузоподъемность судовых кранов, для которых собственная масса особенно критична.

Всего лишь несколько компаний в мире выпустили волоконные канаты для подъемных кранов, а для строительных башенных кранов разработала канат из синтетического волокна нового типа, обладающего высокой прочностью на разрыв и растяжение, только одна компания – производитель грузоподъемного оборудования – Liebherr в сотрудничестве с австрийским производителем канатов фирмой Teufelberger. Можно сказать, что башенные краны Liebherr получили «синтетическое сердце».

На выставке Bauma в марте 2019 г. в Мюнхене компания Liebherr представила новые модели безоголовочных башенных кранов серии EC-B, часть которых оснащена канатами из синтетического волокна.

Преимущества волоконных канатов Liebherr

Прежде всего ответим на вопрос: зачем в башенном кране нужно заменять стальной канат на волоконный?

Канат Liebherr из усиленных синтетических волокон весит в пять раз меньше стального аналога, обладает высокой прочностью на разрыв и растяжение. За счет использования более легкого и прочного волоконного каната и крюковой подвески грузоподъемность крана значительно увеличивается по всей рабочей диаграмме (от 8%, но максимальная грузоподъемность не увеличивается! Увеличение происходит ближе к концу стрелы), а на максимальном вылете стрелы повышается до 20% по сравнению с кранами со стальными канатами. Также не происходит потери грузоподъемности из-за веса каната при большой высоте. Соответственно увеличивается и производительность крана.

Специальная оболочка и покрытие защищают волоконные канаты от негативных воздействий климата, загрязнений и различных химических веществ, увеличивая их срок службы. Сердечник волоконного каната Liebherr выполнен из некорродирующих синтетических волокон и имеет конструкцию, препятствующую проникновению воды. Благодаря этому исключается возможность возникновения коррозии внутри каната, которую обычно очень сложно обнаружить. Схема запасовки нового волоконного каната подобна схеме стального каната. Однако в ситуациях, когда нижние слои каната подвергаются меньшим растягивающим напряжениям по сравнению с верхними, новый волоконный канат способен выдержать более высокие напряжения, чем стальной. Волоконный канат Liebherr имеет высокую износостойкость и усталостную прочность, способен выдержать множество порезов и разрывов волокон, сохраняя при этом свои рабочие характеристики, а также выдерживает в 13 раз больше циклов перегиба, и за счет этого (а также других факторов), по результатам испытаний, срок службы синтетического каната (при условии правильного использования) в 4 раза дольше, чем у аналогичного стального, то есть около 10 лет. Это означает, что канат на башенном кране придется заменять в 4 раза реже с соответствующей экономией средств и рабочего времени.

Волоконный канат Liebherr благодаря свойствам материала, из которого он изготовлен, и уникальной конструкции обеспечивает более высокую без­опасность работы по сравнению со стальным канатом. Оболочка каната выполняет не защитную функцию, а функцию индикации износа. Она состоит из волокон, которые изнашиваются с разной скоростью. За счет этого по мере износа каната его оболочка приобретает все более насыщенный красный цвет, хорошо видный издали и наглядно указывающий на необходимость замены. 40% износа – ясно заметен износ верхних индикаторных волокон оболочки каната. 60% износа – в дополнение к окрашенным индикаторным волокнам начинают изнашиваться серые и белые защитные волокна. Износ около 90% – все волокна оболочки имеют признаки износа. На некоторых участках каната, максимум у двух соседних прядей, обнажен сердечник. Необходимо начинать подготовку к замене каната. Износ около 95% – все волокна оболочки имеют явные признаки износа. На некоторых участках (каната) максимум у трех соседних прядей виднеется сердечник. Канат необходимо заменить. Уровень износа около 100% – на больших участках каната отчетливо виден его сердечник, ничем не защищенный. Такой канат нельзя использовать.

Поскольку и сердечник, и оболочка каната выполнены из синтетических волокон, рабочие не смогут пораниться торчащими из каната проволочками.

С волоконным канатом значительно проще работать специалистам, обслуживающим краны. Легкий и эластичный волоконный канат намного проще заменить, такие работы можно выполнять без применения специального оборудования, с меньшим количеством людей, быстрее и безопаснее. Собирать кран после перевозки на новое место тоже значительно легче. А это означает существенную экономию затрат средств и времени на техобслуживание. Синтетические волокна, из которых свиты канаты, не нуждаются в смазке, поэтому детали крана, соприкасающиеся с канатом, мостки на кране с волоконным канатом не будут скользкими от смазки, не пачкаются руки и одежда сервисных специалистов, а объем техобслуживания уменьшился. Да и сам канат чистить придется намного меньше.

Волоконный канат ровно наматывается на барабан лебедки, подобно стальному канату. В процессе работы стальные канаты повреждают шкивы и блоки на кране, волоконный канат мягче, трение гораздо меньше, и поэтому он не повреждает шкивы и блоки, и заменять их не нужно с соответствующей экономией средств и рабочего времени.

Стендовые испытания канатов Liebherr

Разработка волоконного каната Liebherr длилась много лет. В процессе разработки были проведены 87 000 часов испытаний более 100 различных опытных образцов нового каната, общая длина которых составила около 85 000 м. Первоначально образцы испытывались на обычном стенде для испытания канатов на выносливость путем изгиба на 90° и разгибания. Затем был разработан специальный испытательный стенд с высотой подъема грузов 42 м. Он позволял испытывать канаты толщиной до 31 мм с нагрузкой до 45 т на барабан для многослойной навивки каната. Компания Liebherr также построила климатическую камеру, в которой опытные образцы канатов подвергались воздействию множества климатических факторов и температур от +80 до –25 °С. В воздух добавлялись песок и пыль, чтобы искусственно воссоздать условия эксплуатации в запыленной атмосфере. В результате создано синтетическое волокно, характеристики которого соответствуют сложным условиям работы на современных стройках.

Эксплуатационные испытания канатов Liebherr

После стендовых лабораторных испытаний был проведен ряд испытаний опытных образцов нового каната в условиях реальной эксплуатации. Канаты из искусственного синтетического волокна различного диаметра общей длиной 2035 м использовались на 15-ти строительных объектах на 11-ти башенных кранах, работавших в пяти странах Европы. Эксплуатационные испытания начались в 2016 г., длились в общей сложности 318 недель и к настоящему времени завершены.

По словам представителей Liebherr, результаты испытаний показали, что критическая длина (длина, при которой подвешенный канат разрывается только под действием собственного веса) нового волоконного каната в 4 раза больше, чем у обычного стального, и с ним намного проще работать. Специалисты подчеркивают, что особенно ярко преимущества более легкого волоконного каната проявляются во время сборки и разборки кранов, так как волоконный канат можно устанавливать и заправлять вручную, без использования вспомогательных заправочных лебедок. Установка каната в крюковые блоки также выполняется быстрее и проще.

Характеристики башенных кранов Liebherr новой серии ЕС-В

Первые четыре модели в новой линейке безоголовочных башенных кранов EC-B имеют грузоподъемность от 10 до 12 т. При максимальном вылете стрелы, который составляет от 68 до 78 м, краны могут поднимать грузы от 2,4 до 2,85 т (в зависимости от модели). Краны оснащаются комфортными кабинами типа LiCAB, доступными в трех вариантах исполнения. Новый 12-дюймовый дисплей в кабине позволяет одновременно контролировать все показатели системы управления.

Модели кранов этой серии 240 EC-B Fibre, 278 EC-B Fibre и 370 EC-B Fibre оснащаются канатами из усиленных синтетических волокон Liebherr.

Современная система управления обеспечивает сокращение времени выполнения циклов подъема/ опускания грузов, корректируя скорость работы крановых механизмов в соответствии с уменьшившимся весом канатов увеличивает таким образом количество рабочих циклов в единицу времени или сокращает энергопотребление. Если количество рабочих циклов не увеличилось, башенные краны с волоконными канатами обеспечивают уменьшение потребления энергии до 5% в денежном выражении. Чтобы обеспечить контролируемый износ волоконного каната, Liebherr использует барабаны лебедок с канавками для равномерной укладки троса без перехлестов. В результате обеспечивается минимальный износ каната, и срок его службы увеличивается. Новинки стали доступны для приобретения в России уже в апреле 2019 г.

Обслуживание волоконных канатов Liebherr

В компании Liebherr есть отдел послепродажного обслуживания башенных кранов Tower Crane Customer Service, который предлагает клиентам сервисные контракты на обслуживание кранов с волоконными канатами, в сервисный пакет входит и ряд услуг по обслуживанию волоконных канатов.

Следует заметить, что волоконные канаты компании Liebherr могут появиться на российском рынке только в составе новых башенных кранов.