Drôtené lano

Oceľové lano

Drôtené lano je druh lana, ktoré je vyrobené z viacerých kovových vlákien.

Laná z prírodných materiálov sa používali už v staroveku. Používali sa na dvíhanie nákladov a v námorníctve. Potreba pevnejších lán nastala až koncom osemnásteho storočia s rozvojom priemyslu a hlavne s rozvojom banského priemyslu. Keďže sa kopalo v stále väčšej hĺbke boli na laná kladené väčšie požiadavky, čo sa už nedalo zvládať len zmenou hrúbky lana. Laná z prírodných materiálov mali obmedzenú životnosť a hlavne nízku bezpečnosť.

História

Na európskom kontinente bolo ako prvé vyrobené a použité lano v nemeckých strieborných baniach v Clausthale (pohorie Hartz) (1834). Prvé laná boli tvorené navzájom skrútenými kovanými drôtmi, ktoré tvorili prameň. Z troch prameňov potom bolo stočené lano. Technológia bola prevzatá z výroby konopných lán. Laná sa stáčali ručne. Tieto laná sa tiež nazývali Albertove. (William Albert vrchný banský radca ktorý použitie lán presadil). Keďže drôty mali relatívne veľký priemer, tak aj prierez lana bol veľký a lano bolo málo ohybné. Laná však napriek tomu mali výhodu, že vo vlhkom banskom prostredí netleli, mali vyššiu pevnosť a oproti reťaziam sa neroztrhli „bez varovania“.
Už v roku 1836 bolo oceľové lano v prevádzke na Slovensku, a to na šachte Kristián v Banskej Štiavnici. V roku 1837 bola na šachte Piarg v Banskej Štiavnici zriadená prvá továreň na výrobu oceľových lán na základe podnetu komorného grófa Schweitzera. Laná sa najprv vyrábali ručne, od roku 1840 bol v prevádzke stroj na výrobu prameňov, ktorý si dal v tom istom roku patentovať viedenský mechanik Wurm. Dĺžka prvých lán bola len niekoľko desiatok metrov. Vývoj techniky výroby oceľových lán pokračoval pomerne rýchlo a už v roku 1850 bolo pre potreby železničnej prevádzky vyrobené lano o dĺžke 2 650 m..
V tomto období ako i v nasledujúcich rokoch 19. i 20. storočia až po súčasnosť sa vývoj lán nesie v znamení zlepšenia strojového vybavenia na výrobu lán, zlepšenia vlastností materiálov použitých na laná a zlepšenia konštrukcie lán.

Materiál na výrobu lana

Konštrukcia lana 6x19: Lano(Seil) má okolo jadra(Einlage) navinuté pramene lán(Litze), ktoré sú zvinuté z drôtov (Draht)

Na výrobu lán sa používajú tri základné komponenty

• lanový drôt oceľový, hliníkový, medený
• jadro (vložka) lana
• mazadlo lana

Lanový drôt

Na výrobu mechanicky namáhaných lán najčastejšie používa oceľ. Farebné kovy sa používajú, len ak lano má viesť elektrický prúd. Základnou časťou lana je drôt ktorého vlastnosti ovplyvňujú aj vlastnosti a kvalitu výsledného oceľového lana. Drôt pre oceľové laná je vyrábaný z nelegovaných uhlíkových ocelí triedy 12 (obsah C je v rozmedzí 0,42 – 0,6 %. Na kvalitu drôtu má vplyv:

• veľkosť a množstvo prímesí v drôte
• veľkosť a počet povrchových chýb drôtu vzniknutých pri valcovaní, alebo ťahaní
• štruktúra drôtu,
• teplota pri spracovaní drôtu

Ak sa používa lano vo vonkajšom prostredí, tak sa povrchovo protikorózne upravuje (zinkuje), alebo sa použije nerezové lano.

Vložka lana

Nazýva sa tiež duša lana. Úlohou vložky lana je vytvárať pevnú, ale zároveň pružnú podložku pre pramene lana, ktoré sú okolo vložky špirálovo stáčané. Vložka zabraňuje radiálnemu posúvaniu a bočným tlakom prameňov a súčasne vypĺňa priestor medzi prameňmi. Ďalšími úlohami vložky sú zabezpečovanie kruhového prierezu oceľového lana a zásobovanie lana mastivom.
Materiálom vložky lana bývajú najčastejšie rôzne plastové materiály (Bariflex, Polypropylén...). Sú odolné voči vyšším teplotám, majú väčšiu odolnosť proti oteru a v porovnaní s prírodnými materiálmi používanými v minulosti lepšiu pevnosť v ťahu. Vložka musí mať poréznu štruktúru, kvôli absorbovaniu dostatočného množstva mastiva. V niektorých prípadoch je vložka lana kovová. Je to najmä v prevádzkach s teplotami nad 60 °C a vtedy, keď je požadovaná väčšia nosnosť lana pri danom priereze. Mazacia časť je potom vložená medzi vnútorné lano a jeho oplet vo forme prameňov. Tieto laná sú tuhšie.

Mazivo lana

Mazivo chráni lano pred koróziou, znižuje vzájomné trenie medzi drôtmi a prameňmi, znižuje trenie medzi lanom a kladkou a zabraňuje vnikaniu nečistôt a vody dovnútra lana.
Požadované vlastnosti.

• mazivo nesmie vytekať
• mazivo nesmie byť odstrániteľné vodou a kvapalinami s ktorými prichádza do styku
• mazivo musí byť stále a odolné voči poveternostným a teplotným vplyvom, a tým chrániť proti korózii aj lano
• mazivo nesmie korozívne ani inak chemicky pôsobiť na drôt

Mazivá sa vyrábajú podľa účelu použitia lana, zvláštne mazivá sa používajú na domazávanie lán v prevádzke.

Požadované vlastnosti lana

• Nosnosť lana – je najdôležitejším parametrom, ktorý sa volí na základe veľkosti zaťaženia a požadovanej bezpečnosti.
• Bezpečnosť lana, ktorá je daná pomerom menovitej nosnosti lana a jeho maximálnym statickým zaťažením.
• Modul pružnosti lana, s ktorým súvisí predlžovanie lana, to je dôležité pri lanách s väčšou dĺžkou. Veľkosť modulu pružnosti je možné určiť výpočtom alebo experimentálne, ovplyvňuje ho menovitá pevnosť drôtov a veľkosť zaťaženia.
• Krútiaci moment lana (keďže lano je stáčané vznikajú pri jeho zaťažení zvislou silou krútiace momenty, ktoré sa eliminujú protismerným obtáčaním vo výrobe.

Konštrukcia lana

Je daná hlavne vzájomným usporiadaním drôtov v prameni ako aj prameňov samotných. Základné konštrukcie sú definované v STN 02 43xx. Ak nie je definované inak, údaje sa týkajú oceľových lán.

• laná jednopramenné
• laná klasické, štandardné
• laná súbežné, SEAL
• laná ohybné, Hercules
• laná Warrington
• laná z tvárneného drôtu
• antikorové laná
• elektrické laná
• iné

Smer vinutia lán

a) súbežne vinuté laná b) protibežne vinuté laná

Súbežne vinuté lano

Laná môžu byť navinuté pravotočivo, alebo ľavotočivo. (podobne ako závit). Podobne aj pramene lán môžu byť vinuté ľavotočivo, alebo pravotočivo.

• Súbežne vinuté laná

Ak sa na ľavotočivé laná použijú ľavotočivé pramene, tak sú to jednosmerne, resp. súbežne vinuté laná. Majú vysokú ohybnosť, vysokú životnosť, ale sú náchyľné na rozmotávanie.

• Protibežne vinuté laná

Ak sa na ľavotočivé laná použijú pravotočivé pramene, alebo naopak, tak sú to protismerne vinuté laná. Sú stabilnejšie voči rozmotávaniu.

Jednopramenné laná

Jednopramenné laná sú laná zložené z jedného prameňa, s jadrom, alebo bez jadra. STN 02 431x.

Jednopramenné laná sa používajú ako výplň lán (jadro), nosné lano, bovden. Obvykle mávajú 7 – 19 drôtov.

Štandardné laná

Laná vinuté klasickým spôsobom – malým počet hrubších drôtov rovnakého prierezu. Dobrá odolnosť voči oderu, nízka ohybnosť, jednoduchá a lacná výroba. STN 02432x, DIN 3050, 3060. Obvykle sa vyrábajú ako šesťpramenné.

Používajú sa ako montážne laná, lyžiarske vleky, signálne, na kotvenie a podobne, lanové dráhy a lanovky, ťažné lana, ťažné pre lanovky, posunovacie, výťahové, vrtné zdvíhadlové, rýpadlové, žeriavové, lodné, vlečné a podobne.

Laná typu SEAL

Lana vinuté súbežným spôsobom. Pramene majú vonkajšiu vrstvu drôtu väčších priemerov. Sú odolnejšie proti oteru než lano STANDARD. Laná majú menšiu ohybnosť, a však veľmi dobre znášajú rázové zaťaženie. Ohybnosť sa niekedy vylepšuje drôtmi menších priemerov v prvej a druhej vrstve. STN 02 434x, 02 435x, DIN 3058, DIN 3062.

Príklady využitia lana: výťahové, žeriavové, rýpadlové, vrtné, ťažné, dôlne a lanovky, pre ťažké prepravné podmienky.

Laná typu Hercules

Viacdrôtové laná, rádovo stovky drôtov. Laná vinuté klasickým spôsobom s väčším počtom drôtov vo viacerých prameňoch. Laná sú značne ohybné a prakticky málo točivé. STN 02437x, DIN 3070.

Príklady využitia lana: Tieto laná sa používajú pre špeciálne žeriavy a všade tam, kde je bremeno zavesené na jednom priereze lana bez jeho vedenia. V určitých prípadoch tiež ako nosné laná osobných lanoviek a laná ťažné pri hĺbení.

Laná typu Warrington

Šesť a osempramenné laná. Laná vinuté súbežným spôsobom. Vrstva je tvorená prameňmi so striedavo drôtmi väčšieho a menšieho priemeru, čím sa dosiahlo lepšie využitie prierezu. Sú odolné voči oteru a jadro z tenších drôtov zaisťuje dostatočnú ohybnosť i pri pomerne malom počte drôtov. STN 02 4347, 02 4352, DIN 3059.

Príklady využitia lana: žeriavové, ťažné laná pre lanové dráhy, lyžiarske vleky, banské laná a lanovky, vrtné, výťahové...

Laná s trojbokými prameňmi

Pramene lana nie sú ukladané do kruhu, ale do trojuholníka. Lepšie sa tým využije profil prierezu lana.

Laná z tvárneného drôtu

Zvláštnu skupinu oceľových lán tvoria laná z tvárnených drôtov. Drôty sú vytvarované tak, aby ich zložením bol maximálne využitý prierez lana a dotyková plocha lana. Laná majú hladký povrch, zvýšenú odolnosť proti únave a veľmi nízke krútenie. Ich hlavnou výhodou je lepšie využitie prierezu prameňa, aj celého lana, Laná majú vyššiu tuhosť. Laná s tvárnenými prameňmi vykazujú oproti lanám s kruhovými prameňmi o 12 – 20% vyššiu minimálnu únosnosť pri tom istom priemere lana, nízke predĺženie lana (elongáciu), vysokú odolnosť voči priečnym tlakom a oderu a dobrú spoluprácu s vodiacimi kladkami.

Používajú sa všade tam, kde klasické laná. Používajú sa ako náhrada tam, kde záleží na priemere lana pri danej nosnosti (plnší prierez) a hladkosti povrchu lana.

Antikorové laná

Vyrábajú sa rovnakými postupmi, ako klasické laná, s tým rozdielom že drôt je antikorový. Antikorový drôt má horšie mechanické vlastnosti (hlavne ohybnosť), ako klasický drôt z uhlíkovej ocele (je krehkejší), a hlavne jeho cena je rádovo vyššia.

Používajú sa v korozívnom prostredí (agresívne slané prostredie, dlhotrvajúce poveternostné podmienky (kotviace a zaisťovacie laná), laná inštalované pod vodou...), kde nestačí klasické lano, alebo lano z oceľového galvanicky pozinkovaného drôtu.

Laná pre elektrickú rozvodnú sieť

Hliníkové laná

Vyrábajú sa z hliníka, ktorý má dobrú elektrickú vodivosť. Pretože samotný hliníkový drôt má nízku pevnosť v ťahu, homogénne hliníkové drôty sa používajú len pre malé prierezy. Pre vačšie prierezy majú hliníkové laná ako jadro použité oceľové lano, ktoré je jeho nosnou časťou. EN 50182, STN 024210, DIN 48201

Používajú sa pre vysokonapäťové rozvody (stožiarové) ako vodič. Ak by lano malo mať väčší prierez, použije sa súbežne viacero lán.

Medené laná

Používajú sa len ako vodiče (prepájacie laná tam, kde musí byť zabezpečený prenos veľkého prúdu pri zabezpečení ohybnosti). Ak musí byť použitý medený vodič ako nosný, má oceľové jadro, alebo nosné oceľové lanko v spoločnom obale kábla. Často sa používa s kombinácii s inými materiálmi, ktoré zabezpečujú nosnosť (zapletatie spolu s plastovými vláknami). Vyrábajú sa do priemeru cca 150 mm2.

Ak nemajú vonkajšiu izoláciu, tak sa vačšinou cínujú.

Špeciálne prípady

Príklady špeciálnej konštrukcie lán:

• Laná s integrovanými silovými a/alebo signálnymi káblami, priamo vpletené do konštrukcie prierezu lana. (napríklad lano PAWO F 4e)
• Laná kombinované – oceľové nosné laná v spoločnom plastovom plášti s elektrickými káblami.
• Laná poplastovné s plášťom zlepšujúcim niektoré vlastnosti lana.

Označovanie normalizovaných lán

Laná sa označujú technickou normou a doplnkovým číslom
Príklad označovania: 12 STN 02 4324.45

Číslo pred STN – menovitý priemer lana
Prvá číslica za číslom normy – menovitá pevnosť drôtu
Druhá číslica za číslom normy – povrchová úprava drôtov, smer a spôsob vinutia

Číslica	Menovitá pevnosť drôtu v MPa
2	1270
3	1370
4	1570
5	1770
6	1960
7	1670
0	1770

Číslica	Povrch drôtu	Spôsob vinutia	Smer vinutia
1	holý	protismerný	pravý
2	holý	protismerný	ľavý
3	holý	rovnosmerný	pravý
4	holý	rovnosmerný	ľavý
5	pozinkovaný	protismerný	pravý
6	pozinkovaný	protismerný	ľavý
7	pozinkovaný	rovnosmerný	pravý
8	pozinkovaný	rovnosmerný	ľavý

Priemer lana

Správne odmeraný menovitý priemer lana sa kontroluje ako najväčšia vzdialenosť vrcholov n-uholníka a nie ako najmenšia vzdialenosť strán n-uholníka

Pretože priemer lana je tvorený n-počtom vrchných prameňov, tak prierez lana je tvorený takmer n-uholníkom. Správne odmeraný menovitý priemer lana sa kontroluje ako najväčšia vzdialenosť vrcholov n-uholníka a nie ako najmenšia vzdialenosť strán n-uholníka.

Použitie lán

• ťažné laná pre zvislú dopravu pri ťažbe surovín (súbežné, s trojbokými prameňmi, s tvarovanými prameňmi podľa typu ťažného zariadenia).
• vyrovnávacie laná ťažných zariadení (ploché šité a nitované, ploché pogumované, kruhové viacpramenné nekrútivé),
• vodiace a odrazové laná ťažných zariadení (jednopramenné polouzavreté alebo uzavreté, súbežné s väčším priemerom vonkajších drôtov).
• laná podzemných a povrchových dobývacích zariadení (súbežné, viacpramenné trojvrstvové, z tvárnených prameňov).
• laná pre ropný a plynárenský priemysel (súbežné pre kladkostroje, jednopramenné ako laná kotviace).
• laná zdvíhacích zariadení (súbežné).
• laná lanoviek a vlekov (jednopramenné ako nosné, súbežné s väčším priemerom vonkajších drôtov, ako laná ťažné a viacpramenné viacvrstvové ako laná napínacie).
• výťahové laná (súbežné, z tvárnených prameňov).
• laná pre stavebný priemysel (7-drôtové pramence do predpätého betónu, jednopramenné súbežné, viacpramenné s oceľovou vložkou).
• laná pre lodiarenský priemysel (klasické i súbežné s dobrou protikorozívnou ochranou).
• laná pre iné priemyselné odvetvia – automobilový priemysel, letecký priemysel, do dopravných pásov a pneumatík, tzv. kordy, elektrické vedenia, ochranné siete (klasické, často s oceľovou vložkou a s vyššou menovitou pevnosťou).

Zdroje

• Lanap Slovakia, s.r.o.: Oceľové laná – výrobný program.
• Drumet a.s.: Oceľové laná – výrobný program.
• Laná s.r.o. – hliníkové laná, výrobný program
• Normy STN, EN, DIN pre jednotlivé typy lán.
• Obrázky: self made podľa technických noriem