Полиспасты: от расчетов до запасовки

Запасовка – полиспаст

Во время запасовки полиспаста необходимо следить за тем, чтобы узел соединения тонкого и толстого канатов при перемещении свободно проходил через ролики блоков.
 

Во время запасовки полиспаста необходимо наблюдать за тем, чтобы узел соединения тонкого и толстого канатов при перемещении свободно проходил через ролики блоков.
 

Применяют различные виды запасовок полиспастов и отводных блоков в зависимости от массы поднимаемого груза, наличия такелажной оснастки, условий подъема оборудования.
 

На рис. 24 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей. Усилие в сбегающей нитке каната S будет равняться массе поднимаемого груза Q, деленной на число рабочих нитей и коэффициент полезного действия полиспаста.
 

На рис. 85 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей.
 

На рис. 37 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей. Усилие в сбегающей нитке каната будет равняться ориентировочно массе поднимаемого груза, деленной на число рабочих нитей и коэффициент полезного действия полиспаста. Коэффициент полезного действия подбирают по таблицам в зависимости от вида подшипников ( качения или скольжения) и числа роликов в полиспасте.
 

На рис. 27 приведены схемы запасовки полиспастов с двух -, четырех -, пяти – и шестирольными блоками.
 

Для увеличения грузоподъемности полиспастов применена схема запасовки полиспастов ( рис. 14, б) с креплением мертвой нитки, идущей с верхнего блока непосредственно к траверсе, что позволило увеличить грузоподъемность каждого полиспаста на 10 тс. Сбегающие нитки через систему отводных роликов грузоподъемностью 15 тс идут на электролебедки с тяговым усилием 12 5 тс.
 

На рис. 34 приведены различные схемы запасовки полиспастов с двух -, четырех -, пяти – и шестирольными блоками.
 

На рис. 25 приведены наиболее распространенные схемы запасовок полиспастов. Использование полиспаста с верхним отводным роликом ( рис. 25, а) дает возможность увеличить грузоподъемность полиспаста и уменьшить усилие в сбегающей нитке. Применяют также несколько систем полиспастов с уравнительными блоками. На рис. 25, б показан сдвоенный полиспаст с верхним уравнительным роликом.
 

На рис. 49 приведены наиболее распространенные схемы запасовок полиспастов. Использование полиспаста с верхним отводным роликом ( рис. 49, а) дает возможность увеличить грузоподъемность полиспаста и уменьшить усилие в сбегающей нитке.
 

Система блоков — полиспаст

Полиспаст — система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов. Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейших полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента. Они применяются значительно реже и используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Это отношение числа ветвей гибкого органа, на котором подвешен груз, к числу ветвей наматываемых на барабан (для силовых полиспастов), либо отношение скорости ведущего конца гибкого органа к ведомому (для скоростных полиспастов). Условно говоря, кратность это теоретически рассчитанный коэффициент выигрыша в силе или скорости при использовании полиспаста. Изменение кратности полиспаста происходит путем введения или удаления из системы дополнительных блоков, при этом конец каната при четной кратности крепится на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности — на крюковой обойме.

В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки. Такие полиспасты применяют в основном в мостовых и козловых кранах, а также в тяжелых башенных кранах для того, чтобы можно было использовать две стандартные грузовые лебедки вместо одной крупногабаритной большой мощности, а также для получения двух или трех скоростей подъема груза.

В силовых полиспастах при увеличении кратности можно использовать канаты уменьшенного диаметра, и как следствие уменьшить диаметр барабана и блоков, снизить массу и габариты системы в целом. Увеличение кратности позволяет снизить передаточное число редуктора, но одновременно требует большей длины каната и канатоемкости барабана.

Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.

При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.

Как сделать подъемник своими руками ↑

В строительстве во время проведения монтажных работ далеко не всегда есть возможность подогнать подъемный кран. Тогда возникает вопрос, как поднять груз веревкой. И здесь находит свое применение простой полиспаст. Для его изготовления и полноценной работы нужно сделать расчеты, чертежи, правильно подобрать веревку и блоки.

Прежде чем приступать к сооружению полиспаста своими руками, нужно внимательно изучить чертежи и подобрать подходящую для себя схему. Опираться следует на то, как вам будет удобнее разместить конструкцию, какие блоки и трос имеются.

Случается, что грузоподъемности блоков полиспаста недостаточно, а сооружать сложный многократный подъемный механизм нет времени и возможности. Тогда применяют сдвоенные полиспасты, представляющие собой комбинацию из двух одинарных. Этим устройством также можно поднимать груз таким образом, чтобы он двигался строго вертикально, без перекосов.

Важнейшую роль в построении полиспаста своими руками играет веревка

Важно, чтобы она не растягивалась. Такие канаты называют статическими. Растяжение и деформация гибкой связи дает серьезные потери эффективности работы

Для самодельного механизма подойдет синтетический трос, толщина зависит от веса груза

Растяжение и деформация гибкой связи дает серьезные потери эффективности работы. Для самодельного механизма подойдет синтетический трос, толщина зависит от веса груза.

Материал и качество блоков – показатели, которые обеспечат самодельным подъемным устройствам расчетную грузоподъемность. В зависимости от подшипников, которые установлены в блоке, меняется его КПД и это уже учтено в расчетах.

Но как поднять груз на высоту своими руками и не уронить его? Чтобы обезопасить груз от возможного обратного хода, можно установить специальный фиксирующий блок, который позволяет веревке двигаться только в одном – нужном направлении.

Когда веревка и блоки готовы, схема выбрана, а расчет произведен, можно приступать к сборке. Для простого двукратного полиспаста понадобятся:

• ролик – 2 шт.;
• подшипники;
• втулка – 2 шт.;
• обойма для блока – 2 шт.;
• веревка;
• крюк для подвеса груза;
• стропы – если они нужны для монтажа.

Пошагово подъем груза на высоту осуществляется так:

1. Соединяют ролики, втулку и подшипники. Объединяют все это в обойму. Получают блок.
2. Веревку запускают в первый блок;
3. Обойма с этим блоком жестко крепится к неподвижной опоре (железобетонная балка, столб, стена, специально смонтированный вынос и пр.);
4. Затем конец веревки пропускают через второй блок (подвижный).
5. К обойме крепят крюк.
6. Свободный конец веревки фиксируют.
7. Стропят поднимаемый груз и соединяют его с полиспастом.

Самодельный подъемный механизм готов к использованию и обеспечит двойной выигрыш в силе. Теперь, чтобы поднять груз на высоту, достаточно потянуть за конец веревки. Огибая оба ролика, веревка поднимет груз без особых усилий.

Если к самодельному механизму, который вы построите по этой инструкции, присоединить электрическую лебедку, получится самый настоящий подъемный кран, выполненный своими руками. Теперь для подъема груза не придется напрягаться совсем, лебедка все сделает за вас.

Даже ручная лебедка сделает подъем груза комфортнее – не нужно стирать руки о канат и переживать, чтобы веревка не выскользнула из рук. В любом случае, крутить ручку лебедки куда проще.

В принципе, даже вне стройплощадки умение в походных условиях с минимумом инструментов и материалов соорудить элементарный полиспаст для лебедки – очень полезный навык. Особенно оценят его автомобилисты, которым посчастливилось застрять на машине где-нибудь в непроходимом месте. Сделанный на скорую руку полиспаст значительно увеличит производительность лебедки.

Переоценить значение полиспаста в развитии современного строительства и машиностроения сложно. Понимать принцип действия и визуально представлять себе его конструкцию должен каждый. Теперь вам не страшны ситуации, когда нужно поднять груз, а специальной техники нет. Несколько шкивов, веревка и смекалка позволят обойтись без привлечения крана.

Устройство

Простой полиспаст состоит из двух шкивов, связанных верёвкой, тросом, цепью. Шкив изготовляется в виде металлического колеса, вращающегося на оси. По внешнему краю сделан жёлоб для укладки троса. Шкивы, входящие в состав конструкции, называются блоками. Одни из них крепятся неподвижно, другие меняют положение по мере движения груза. Подвижные блоки размещаются со стороны тяжести. Неподвижный блок изменяет направление движения троса и вектор приложения усилия, а подвижные увеличивают усилие, прилагаемое к грузу. Перемещение груза происходит за счёт того, что он через систему блоков подтягивается канатом к закреплённой части полиспаста.

Меры предосторожности при замене

Замена вентиля на газовом баллоне должна проводиться с соблюдением определенных мер безопасности, среди них такие, как:

Замена вентиля газового баллона

1. Удалить из сосуда остатки газа. Газ допустимо стравливать только на открытом пространстве. Исключение можно сделать только для азота, кислорода и ряда других.
2. Рабочее место, на котором будут выполнять работы должно хорошо проветриваться.
3. Маховик надо откручивать плавно и с небольшой скоростью.
4. Замену вентиля можно выполнять только после уравнивания давления снаружи и в баллоне.

При установке вентиля на штатное место в баллоне необходимо использовать фум-ленту и другие типы герметиков, которые обеспечивают надежность соединения. Надо отметить, что уплотнители любого типа могут создавать определенные сложность при извлечении вентиля. Для облегчения этой задачи допустимо использовать строительный фен.

Выполнять нагрев арматуры, устанавливаемой на баллон допустимо только после стравливания содержимого емкости.

Как снизить трение?

Главная проблема полиспаста состоит в том, что в процессе работы ему приходится преодолевать возникающие силы трения. Данную задачу можно частично решить, если использовать высококачественные канаты, блоки-полиспасты, имеющие гладкие ручьи, а также густую смазку.

Также появляются дополнительные возможности при грамотном применении конструкции полиспаста. К примеру, если использовать не один карабин, а два. За счет этого снижается сила трения, а также происходит увеличение радиуса перегиба.

4. ПОЛИСПАСТЫ

Полиспастом

называется устройство, представляющее
собой систему блоков и тросов,
предназначенное для выигрыша в силе
либо в скорости. В грузоподъемных
механизмах применяются силовые полиспасты
для уменьшения усилия в тросе и снижения
передаточного числа редуктора.

В морской практике
полиспасты, которые применяются для
подъема груза, стрелы и другого
оборудования, называются талями. К ним
относятся грузовые тали, тали топенанта,
топрик-тали, шлюп-тали, тали оттяжки и
др.

Ходовой конец
полиспаста (тали), который навивается
на барабан, называется лопарем.

Основным параметром
полиспаста является его кратность u


(передаточное отношение) кратностью
полиспаста называется отношение числа
ветвей троса, которые сбегают c
подвижных блоков к числу лопарей.

Трос, предназначенный
для подъема и опускания груза, называется
шкентелем. Трос, предназначенный для
удержания стрелы и изменения ее вылета,
называется топенантом.

Кратность грузового
полиспаста представляет собой отношение
числа ветвей троса, на которых висит
груз, к числу лопарей

где –число ветвей троса,на который висит
груз;

–число лопарей.

По числу лопарей
полиспасты подразделяются на одинарные
(рис.4.1 а)) (=1)
и сдвоенные (рис.4.1 б)) (=2).

Рис.4.1.

Одинарный
полиспаст кратностью
u

г

=2

Рис.4.2.

Сдвоенный
полиспаст кратностью
u

г

=2

Определим к.п.д.
полиспаста на примере одинарного
полиспаста, изображенного на рис. 4.2,
имеющего кратность u

г

.
В неподвижном полиспасте сила натяжения
во всех одинакова

, (4.2)

где F

Q

– сила
веса груза, Н.

u

г


– кратность грузового полиспаста.

Если полиспаст
начинает поднимать груз, то силы натяжения
в его ветвях распределяется неравномерно.
Это обусловлено потерями к.п.д. в блоках
и от жесткости троса. Усилия распределены
таким образом:

,
,,….,,

где 


– к.п.д., учитывающий потери на трение
в блоке и от жесткости каната.

Система сил
находится в равновесии

Здесь в скобках
указана сумма геометрической прогрессии

,
с учетом этого выражение (4.3) приведется
к виду
.
Откуда получим формулу для определения
тягового усилия в лопаре троса

(4.4)

К.п.д. полиспаста
представляет собой отношение полезной
работы

Рис.4.3.

Распределение
усилий в ветвях полиспаста

при подъеме груза
весом F

Q


на высоту h


к затраченной работе

. (4.5)

Между
скоростью подъема (опускания) груза
V

под

и скоростью
выбирания (травления) лопаря шкентеля
V

л.ш.


существует зависимость

(4.6)

Недостатком
одинарных полиспастов является то, при
подъеме груза он также перемещается
горизонтально. Это затрудняет точную
остановку груза и вызывает неравномерные
реакции в опорах барабана.

При выборе полиспаста также следует учитывать потери на трение. Самые лучшие блоки, используемые на практике, приводят к потерям на трение не менее 10% от прилагаемого усилия. Таким образом, приложив усилие в 1 кг
к простому двукратному полиспасту, можно поднять груз в 2 × 0,9 = 1,8 кг
, а при использовании простого четырёхкратного полиспаста не 4 кг
, как ожидается, а 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 2,92 кг
, то есть выигрыш в силе окажется менее чем в 3 раза, при потерях в скорости в 4 раза. Простой пятикратный полиспаст даёт реальное усиление чуть больше чем в 3 раза. При использовании вместо блоков карабинов, трение ещё больше.

Проведение расчетов

Для того, чтобы сделать в гараже кран-балку своими руками, необходимо рассчитать размеры конструкции и марки металлопроката по грузоподъемности. Подобные расчеты выполняются на специальных онлайн-калькуляторах, которые позволяют с достаточной для кустарного изготовления точностью, подобрать необходимые материалы. В эти калькуляторы необходимо ввести размеры конструкции и максимально допустимый вес, который предполагается поднимать и перемещать. Затем нужно изготовить рабочий чертеж и можно приступать к работе.

Рабочую балку механизма лучше всего сделать из равнополочного двутаврового проката, потому что при использовании сваренных уголков очень трудно добиться единства поверхности катания. Неровность поверхности катания приведет к недозагруженности одних подшипников, и перезагруженности других. Салазки рабочей балки можно изготовить из отрезка швеллера, длина которого будет равна ширине полки двутавра рабочей балки. Размер должен позволять ему свободно скользить по опорам пролетной балки.

Здесь болты применяются как стойки для крепления опорных подшипников.

Назначение и применение полиспаста

В современном строительстве полиспасты применяются очень широко. Крюки крана сложной конструкции со щеками сразу рассчитаны на них.

Конструкция полиспаста может быть заблокирована, если в ней нет необходимости. Применение полиспаста как самостоятельного ГПМ ограничено только одним фактором — отсутствие тормоза, жизненно необходимого в грузоподъемных машинах.

Множество специализированных фирм занимается продажей полиспастов. Прежде чем купить полиспаст убедитесь в правильности подобранных характеристик под ваши нужды и если возникают сомнения — обратитесь к профессионалам.

Кинематика мальтийского механизма

Прежде чем проводить расчеты следует уделить внимание кинематическим особенностям устройства. В качестве основы применяется треугольник с несколькими вершинами, а также цевки, которая формируется при входе в паз и выходе из него

Используя кинематику можно провести следующие расчеты:

Найти углы поворота на первой и второй фазе.
Углы и стороны треугольника также считаются важной информацией.
Угловую скорость и угловое ускорение.

При анализе вращения диска уделяется внимание теореме сложения скоростей и ускорения центра цевки при вращении с равномерной скоростью. Алгоритм расчетов предусматривает применение специальных таблиц

Рычаги и блоки | Сила и движение

Рычаги и блоки — простые механизмы. Рычаг состоит из стержня и точки опоры или вращения. В блоках используется канат, укрепленный в желобе колеса.

Если приложить силу к одному концу рычага, то на втором его конце тоже возникать сила. Рычаг можно использовать, чтобы выиграть в силе, — усилие, действующее на груз, может быть значительно больше, чем приложенное к другому концу рычага. В частности, с помощью лома, используемого как рыча , можно сдвинуть с места огромные глыбы, которые вручную не поднять.

Чтобы увеличить усилие иногда применяют систему с двух или нескольких блоков. Системы блоков не только дают выигрыш в силе, но и дают возможность изменить направление усилия, прикладываемого к канату.

РЫЧАГИ

Рычаг вращается вокруг неподвижной точки, которая называется точкой опоры или ось вращения. От расстояния между точкой опоры и местом, куда прикладывают силу и где размещен груз, зависит, во сколько раз можно выиграть в силе. Применяя монету как рычаг, можно открыть банку с краской. Для этого один конец монеты надо продвинуть в щель между крышкой и банкой, а ободок банки будет выполнять роль точки опоры. Теперь, нажав на монету с другой стороны, можно поднять плотно вставленную крышку. Если не хватает силы открыть банку монетой, можно воспользоваться ручкой ложки. Ее свободный конец размещен дальше от точки опоры, и со стороны второго конца к крышке будет приложена значительно большая сила.

ОДИНОЧНЫЕ БЛОКИ

Блок представляет собой колесо с желобом, вращающийся вокруг оси. В желобе закреплен канат. Подтягивая один конец каната, поднимают груз, закрепленный на другом конце. При использовании одиночного недвижимого блока сила тяги равна силе тяжести груза. Итак, одиночный неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Направление силы, которая передвигает груз, отличается от направления силы тяги.

ПОЛИCПАСТЫ

Можно заставить работать два блока одновременно, если ось одного из них закрепить на высоко расположенной опоре, например балке, а к оси второго подвесить груз. Один конец каната прикрепляют к оси недвижимого блока. Если потянуть за свободный конец каната, груз начнет подниматься. Системы из нескольких подвижных и неподвижных блоков называются полиспастами.

Полиспаст с 2 пар блоков дает выигрыш в силе в 4 раза. Расстояние, на которое тянут канат, в 4 раза больше высоты, на которую поднимается груз. Для подъема очень тяжелых грузов краны и другие грузоподъемные механизмы оснащены полиспастами с несколькими парами блоков.

Использование двойного блока уменьшает усилие, необходимое для подъема груза в два раза, то есть , прикладывая к канату силу 100 Н, можно поднять груз силой тяжести 200 Н. Таким образом, двойной блок дает двойной выигрыш в силе; при этом для перемещения груза на 1 м приходится выбрать 2 м каната. Поскольку работа равна произведению действующей силы на расстояние, то выполненная работа составляет 100 Н х 2 м = 200 Дж, и она равна работе по подъему груза 200 Н x 1 м = 200 Дж. В общем случае выигрыш в силе равно количеству блоков.

techis.ru

Скоростные полиспасты

Скоростной полиспаст — по существу обращённый силовой полиспаст, то есть усилие (обычно от гидравлического или пневматического силового цилиндра) прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к сбегающему концу каната. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза, которая равна произведению хода поршня силового цилиндра на кратность полиспаста.
Во многих кранах по конструктивным соображениям механизм подъёма груза расположен не над крюковой обоймой. В этом случае появляется необходимость в установке между полиспастом и барабаном неподвижных направляющих блоков.
Наибольшее применение в грузоподъёмных машинах находят:

Одинарные силовые полиспасты. В одинарных — один конец каната закреплён на барабане, другой на неподвижной части конструкции крана или крюковой обойме, барабан имеет нарезку в одну сторону.

Отношение скорости в ветви (для одинарных полиспастов) каната, набегающей на барабан, к скорости подъёма груза называют кратностью полиспаста. Её обозначают буквой «а». Недостатком схем одинарных полиспастов является нежелательное изменение нагрузки, действующей на опоры барабана при подъёме или опускании груза.

Сдвоенные силовые полиспасты. Сдвоенные: оба конца закреплены на барабане; барабан имеет нарезку в правую и левую стороны. Такие полиспасты можно рассматривать как два одинарных. Сдвоенный полиспаст имеет верхний блок, называемый уравнительным. Он предназначен для выравнивания длины ветвей каната при неравномерном их вытягивании. Уравнительный блок может быть заменён рычагом. При этом вместо одного каната устанавливаются два, что особенно выгодно в механизмах с большой кратностью, для которых требуются канаты большой длины. При чётной кратности уравнительный блок расположен на неподвижной оси, при нечётной кратности — на подвижной оси крюковой обоймы.