TOY ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ
Τα συρματόσχοινα συνιστούν ένα εύκαμπτο φορέα μετάδοσης δυνάμεων και ροπών που έχει μεγάλη σημασία για τις κατασκευές και συναντά πληθώρα εφαρμογών. Συνηθέστερα χρησιμοποιούνται κατά τη διαδικασία ανέγερσης μηχανολογικών εγκαταστάσεων, ως μέσα έλξης ή ανύψωσης βαρέος μηχανολογικού εξοπλισμού. Ωστόσο πολλές και εξαιρετικά καθοριστικές για δύσκολα τεχνικά έργα εφαρμογές συναντούν τα συρματόσχοινα ως στατικοί εύκαμπτοι φορείς.
Αναφορικά με αυτό το κοινότυπο αλλά και εξαιρετικά σημαντικό στοιχείο των μηχανολογικών κατασκευών ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν εκτός από την ποικιλία των εφαρμογών του, η διαδικασία κατασκευής του και η στατική του συμπεριφορά ως εύκαμπτος φορέας στοιχείο μιας μόνιμης κατασκευής.
Κατασκευή
Η διαδικασία κατασκευής ενός συρματόσχοινου ξεκινάει από την κατασκευή του σύρματος. Η μέθοδος κατασκευής ενός σύρματος είναι η ψυχρή διέλαση. Αυτή συνίσταται στο πέρασμα μέσα από κατάλληλες μήτρες μεταλλικών ράβδων (π.χ σιδερένιες ή χαλύβδινες ράβδοι) και στην τύλιξή τους στην άλλη άκρη της συρματουργικής μηχανής σε κατάλληλα στροφεία. Η πρώτη ύλη των μηχανών συρματουργίας είναι είτε μεταλλικές ράβδοι, είτε εύκαμπτα μεταλλικά «καλώδια» (όχι ηλεκτρικά) τυλιγμένα σε στροφεία τα οποία παράγονται σε πρωτογενή μεταλλουργική διαδικασία π.χ σε μια χαλυβουργία.
Όταν μια μεταλλική ράβδος (ή ένα εύκαμπτο «καλώδιο») συγκεκριμένης διατομής περνάει μέσα από κυκλική μήτρα με διατομή οπής αρκετά μικρότερη υφίσταται εφελκυσμό και μετατρέπεται σε μεταλλική ράβδο μεγαλύτερου μήκους και διατομής που έχει διάμετρο ίση με τη διάμετρο της οπής(μήτρας). Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει επανειλημένα προκειμένου με αλλεπάλληλους υποβιβασμούς της διατομής του σύρματος να κατασκευάσουμε σύρμα της επιθυμητής διαμέτρου. Στη μηχανή συρματουργίας που συνιστά μια διαμήκη διάταξη καθοριστικά στοιχεία για τη σωστή παραγωγή είναι η ποιότητα και οι κατασκευαστικές ανοχές των μητρών διέλασης, η ρύθμιση της δύναμης έλξης του παραγόμενου σύρματος, η ψύξη του εξερχόμενου από τη μήτρα σύρματος μέσα σε κατάλληλα μπάνια κατά μήκος της διάταξης καθώς και η σωστή τάνυση του κατά τη τύλιξή του πάνω στο στροφείο που το παραλαμβάνει.
Οι προηγμένες συρματουργικές μηχανές διαθέτουν σύστημα on line ποιοτικού ελέγχου. Αυτό συνίσταται στη μέτρηση της διαμέτρου του εξερχόμενου από τη μήτρα σύρματος με κατάλληλη δέσμη (μετρώνται δύο κάθετες διάμετροι και καταγράφεται ο μέσος όρος). Σε περίπτωση που η διάμετρος αποκλίνει από τη ζητούμενη τότε γίνεται διόρθωση των κατάλληλων παραγωγικών παραμέτρων (ταχύτητα έλξης του σύρματος από τη μήτρα, τάνυση στο στροφείο εξόδου κ.λ.π).
Τα σύρματα που παράγονται από τις συρματουργικές μηχανές συμπλέκονται σε μια ενιαία δέσμη για να φτιάξουν τα συρματόσχοινα. Οι μηχανές παραγωγής των συρματόσχοινων είναι στρεπτικές μηχανές τύπου ρουμπανέζας.
Οι μηχανές αυτές συνιστούν επίσης διαμήκεις διατάξεις και διαχειρίζονται τον αναγκαίο αριθμό και τύπο συρμάτων ο οποίος καθορίζει και τον ακριβή τύπο του συρματόσχοινου που θα κατασκευάσουν. Κατασκευάζουν τα συρματόσχοινα συστρέφοντας τα σύρματα με κατάλληλο τρόπο. Τα σύρματα τα οποία θα συστραφούν για να διαμορφώσουν μια ενιαία δέσμη οδηγούνται μέσα από κατάλληλα διαταγμένες μήτρες οδήγησης(οπές), οι οποίες είναι τοποθετημένες περιφερειακά μιας στρεφόμενης στεφάνης. Έτσι λοιπόν τα συνιστώντα το συρματόσχοινο σύρματα υπόκεινται αφενός σε περιστροφή γύρω από τον οριζόντιο άξονα, αφετέρου δε σε έλξη κατά τον ίδιο άξονα καθώς διατρέχουν τη στρεπτική μηχανή από το στροφείο του εκάστοτε σύρματος μέχρι το στροφείο παραλαβής του συρματόσχοινου. Η σύνθετη αυτή κίνηση έχει σαν αποτέλεσμα τη διαμόρφωση μιας περιέλιξης. Το βήμα της περιέλιξης εξαρτάται από τη γραμμική ταχύτητα μετατόπισης και από τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής των συρμάτων.
Ανάλογα με τη φορά περιστροφής της στεφάνης(ρουμπανέζα) τα συρματόσχοινα μπορούν να είναι δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα. Είναι δυνατόν η στρεπτική μηχανή να διαθέτει περισσότερες στρεφόμενες στεφάνες, εκάστη των οποίων να διαχειρίζεται μέρος των συστρεφόμενων συρμάτων. Αυτό μας δίνει τη δυνατότητα ένας αριθμός συρμάτων να έχει συστραφεί κατά μια φορά και ένας άλλος αριθμός συρμάτων κατά την αντίθετη. Και σε αυτή τη μηχανή παίζουν σημαντικό ρόλο παράμετροι όπως η τάνυση στο στροφείο παραλαβής, οι δυνάμεις και ροπές επί των συρμάτων κατά τη σύνθετη κίνησή τους γιατί οι τάσεις που τελικά θα εφαρμοστούν στη διατομή των συστρεφόμενων συρμάτων μπορεί να επηρεάσουν τη διάμετρό τους.
Τεχνικά στοιχεία
Τα συρματόσχοινα χαρακτηρίζονται καταρχήν από τον αριθμό και το είδος των συρμάτων που τα συνιστούν καθώς και από το πως έχουν αυτά συστραφεί. Έτσι λοιπόν έχουμε μια μεγάλη γκάμα τυποποιημένων διατομών για τα διάφορα συρματόσχοινα. Ενδεικτικά αναφέρουμε τις δέσμες του τύπου Ν Χ 19 (π.χ 1Χ19, 6Χ19, κ.λ.π), τις δέσμες τύπου Ν Χ 7 (π.χ 7Χ7, 18Χ7, 36Χ7 κ.λ.π) αλλά και άλλες παρεμφερείς δέσμες όπως η 6Χ37 ή η 7Χ36. Η διατομή των συρμάτων ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του συρματόσχοινου και τη χρήση του. Πάντως γενικά κυμαίνεται σε μια ευρεία γκάμα από 0,50 ως και 15 χιλιοστά. Με βάση τον τρόπο συστροφής των συρμάτων τους τα συρματόσχοινα χαρακτηρίζονται με δύο τρόπους. Αριστερόστροφα ή δεξιόστροφα ανάλογα με τη φορά της κοινής περιστροφής τους και ομόστροφα ή ετερόστροφα ανάλόγα με το αν έχουν κοινή φορά περιστροφής ή όχι.
ʼλλα μεγέθη που χαρακτηρίζουν ένα συρματόσχοινο είναι το όριο θραύσης τους, το ελάχιστο φορτίο θραύσης τους και ονομαστικό φορτίο εργασίας τους. Το όριο θραύσης τους σε συρματόσχοινα που χρησιμοποιούνται σε ανυψωτικά συστήματα είναι συνήθως 6:1 της ονομαστικής ανυψωτικής ονομαστικής ικανότητας, δηλαδή του ονομαστικού φορτίου θραύσης. Αυτό συμβαίνει γιατί κρίσιμες κι επικίνδυνες ανυψωτικές εργασίες είναι αναγκαίο να υπάρχει ένας μεγάλος συντελεστής ασφαλείας. Το ελάχιστο φορτίο θραύσης είναι μέγεθος αντίστοιχο του όριου θραύσης για το οποίο εκδίδεται πιστοποιητικό από γραφείο πιστοποίησης κατόπιν ειδικά προδιαγεγραμμένης δοκιμής. Το ονομαστικό φορτίο εργασίας είναι το φορτίο για το οποίο θεωρητικά είναι σχεδιασμένος ένα συρματόσχοινο και το οποίο λαμβάνεται υπόψη από τους υπεύθυνους τεχνικούς κατά την επιλογή του συρματόσχοινου για μια οποιαδήποτε εφαρμογή.
Αναφορικά με την πληθώρα των εφαρμογών των συρματόσχοινων η βασικότερη αφορά τα ανυψωτικά συστήματα. Ωστόσο σημαντικότατος είναι ο ρόλος τους σε μηχανισμούς έλξης (κι όχι απαραίτητα ανύψωσης) βαρέος εξοπλισμού όπως τα παλάγκα και οι κιθάρες. Τα συρματόσχοινα συναντώνται στην αγορά σε μια πολύ μεγάλη γκάμα. Μπορεί να είναι χαλύβδινα ή ανοξείδωτα, γαλβανισμένα ή όχι. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα ασύστροφα συρματόσχοινα των οποίων τα συνιστώντα σύρματα κατά τη διαμόρφωσή τους συστρέφονται σε διαφορετική φορά. Έτσι η στρεπτική ροπή της μιας στρώσης εξουδετερώνεται από την αντίθετης φοράς ροπή της άλλης και έτσι δεν συστρέφονται όταν υπόκεινται σε κάποιο φορτίο.
