Полиспасты

Общие сведения о полиспастах

Полиспаст состоит из 2-х и более шкивов (блоков), связанных при помощи веревочных канатов или цепей:

1. Неподвижный шкив. Этот блок крепится к крепким статичным элементам или спецтехнике. Он включает в себя несколько роликов. По каждому из них проводятся веревки, металлические канаты или железные цепи. Неподвижный шкив распределяет давление между элементами конструкции. Величина давления на каждый канат определяется числом роликов.
2. Подвижный шкив. Этот блок прикрепляется к грузу и используется для поддержания работоспособности грузоподъемного механизма. Он оборудован крюком, карабином и магнитом. Подвижный шкив, прикрепляясь к грузу, способен выиграть в усилиях.

Простые полиспасты могут состоять из 1 шкива и веревки. В них ролик располагается над грузом: на потолке, балке или опоре. Первый конец веревки связан с крюком и спускается к поднимаемому грузу. Человек тянет второй конец веревки, поднимая тяжелый объект. Сложные устройства для подъема груза включают в себя несколько простых блоков и дают больший выигрыш в силе.

Принцип действия полиспастов основан на правиле рычага. Через неподвижный шкив перекидывается веревка. Груз поднимается на высоту посредством прикладывания усилий, соразмерных с весом поднимаемого объекта. Длина каната или цепи должна быть сопоставима с высотой, на которую поднимается груз. Для снижения количества затрачиваемых усилий необходимо, чтобы подвижный блок осуществлял движение параллельно грузу.

Существуют следующие разновидности полиспастов:

1. По предназначению: силовые и скоростные. Силовые механизмы предназначены для транспортировки тяжелых объектов. Они обеспечивают выигрыш в силе за счет потерь в расстоянии и скорости. Скоростные полиспасты позволяют ускорить процесс транспортировки легких грузов за счет уменьшения прикладываемых усилий.
2. По сложности схемы. В простых схемах подъема груза при помощи блоков все ролики соединены последовательно при помощи 1 цепи или каната. Сложные системы отличаются высокой производительностью. Выигрыш в силе обеспечивается при меньшем количестве блоков.

Полиспасты используются для следующих операций:

1. Для натяжения кабелей, силовых линий и подвесных конструкций.
2. Совместно с лебедкой для вытаскивания автомобиля или иного вида транспорта, застрявшего в грязи или грунте.
3. Для проведения такелажных работ при транспортировке тяжелых конструкций.

Полиспастами оснащаются различные виды кранов, гидравлические и электрические приводы. Они также применялись в старых прототипах лифтов.

Изготовление системы с универсальным приводом

Система с ручным приводом проста в изготовлении. Из особых навыков от мастера требуется только владение сварочным аппаратом. Для работы подойдёт любой металл. Внешний вид устройства не столь важен, главное — это работоспособность и устойчивость к большой нагрузке. Рама не должна деформироваться.

Материалы и инструменты:

• Прямоугольная труба для рамы.
• Вал для барабана, можно использовать трубку круглого сечения.
• Лист металла толщиной не менее 3 мм для изготовления дисков барабана.
• Шпильки с резьбой М10-М12 длиной 24 см – 6 штук, гайки.
• Трубка диаметров 14 мм – 6 одинаковых отрезков 20 см.
• Звёздочки — большая и малая. Цепь.
• Ступицы, чтобы закрепить барабан на валу, а вал закрепить на раме.
• Рычаг для привода.
• Трос с карабином.
• Сварка и электроды.
• Болгарка и шлифовальный диск к ней.
• Краска и грунтовка.
• Гаечные ключи в наборе.

Некоторые материалы лучше приобрести — например, трубки для шпилек и вала. Остальное можно подобрать со старых механизмов — автомобилей или мотоциклов. Металл сгодится любой, даже бывший в употреблении.

Порядок изготовления:

Набрасывают чертёж, поскольку так будет проще ориентироваться при сборке — не нужно будет стоять в догадках над полуготовым изделием и думать о том, как поступить дальше. Вырезают детали рамы из трубы сечением 2 на 2 см. Соединяют между собой части рамы строго перпендикулярно. Срез на заготовках выполняют под углом в 45 градусов. Укладывают заготовки рамы на ровной поверхности. Места соединений точечно прихватывают сваркой, после чего проверяют, правильно ли всё установлено. Углы соединений должны быть строго 90 градусов. При отсутствии точности делают поправки, а затем приваривают детали. Окалину удаляют болгаркой со шлифовальным кругом. Готовую раму зашкуривают, а затем покрывают грунтовкой. После высыхания последней металл красят эмалью в 2 слоя. Можно использовать обычную краску. Цель — защитить металл от коррозии, поскольку условия эксплуатации будут непростыми, с грязью и влагой. Создание барабана. Берут лист металла и вырезают 2 круга, их диаметр около 30 см. На каждом круге необходимо делать 7 отверстий:Одно в центре. Диаметр должен соответствовать размеру вала. 6 отверстий на расстоянии 7 см. Скрепляют диски между собой при помощи шпилек. Шпильку просовывают в отверстие одного диска в вертикальном положении. На шпильки надевают трубки диаметром 14 см, а на них устанавливают второй диск. Шпильки необходимо не просто закрепить гайками, а дополнительно усилить контргайками — для надёжности соединений. Барабан готов, теперь монтируют вал. Его делают из металлической трубы, но можно взять готовое изделие от любого механизма. Последний вариант предпочтительнее: поскольку точность заводской детали выше, вибрации барабана будут маленькими или отсутствовать вовсе. С внешней стороны барабана на вал монтируют звёздочку большого диаметра. Подойдёт звёздочка из КПП мотоцикла. Чтобы закрепить барабан на раме, внешние стороны вала должны быть со ступицами. Барабан в сборе с валом монтируют через ступицы на раму. Закрепляют конструкцию болтами. Перед монтажом барабана следует подготовить на раме площадку. На неё будет установлен привод — ручной или электрический. При использовании электропривода на площадку ставят двигатель, на валу которого закреплена малая звёздочка. Часто ставят универсальный привод: с обратной стороны выходного вала электромотора ставят рукоятку

При отсутствии электричества лебёдку можно будет крутить вручную

Важно правильно натянуть цепь. Провисать она не должна, но и сильное натяжение недопустимо — так звёздочки будут быстрее изнашиваться, а возможен и разрыв цепи

Проверяют натяжение цепи прокруткой барабана — цепь не должна сдерживать его вращение, когда разматывают трос. Закрепляют конец троса на валу и наматывают его на барабан. На другой, свободный конец троса, вешают карабин. На один из концов рамы крепят хвостовик. С его помощью лебёдку закрепляют на раме автомобиля.

Лебёдка создаётся за день. Поскольку она будет установлена на внедорожник, то и условия эксплуатации будут соответствующие. Чтобы на барабан не попала грязь и осадки, его закрывают кожухом. Так механизм дольше прослужит, а трос не будет изнашиваться.

Конструкция простая, надёжная, её легко сделать самостоятельно. Да, в ней отсутствует возможность изменения передаточного числа, нет реверса и иных дополнительных функций. Созданная своими руками электролебёдка способна перетащить тяжёлый груз по местности, будь то автомобиль или иная тяжесть.

Система блоков – теория ↑

Изобретение полиспаста дало огромный толчок развитию цивилизаций. Система блоков помогла построить огромные сооружения, многие из которых сохранились по сей день и вызывают недоумение у современных строителей. Также совершенствовалось судостроение, люди смогли путешествовать на огромные расстояния. Пора разобраться, что это такое – полиспаст и выяснить, где можно найти ему применение сегодня.

Простота и эффективность механизма

Строение грузоподъемного механизма ↑

Классический полиспаст представляет собой механизм, который состоит из двух основных элементов:

• шкив;
• гибкая связь.

Простейшая схема: 1 – подвижный блок, 2 – неподвижный, 3– канат

Шкив – это металлическое колесо, которое по внешнему краю имеет специальный желоб для троса. В качестве гибкой связи может применяться обычный трос или канат. Если груз будет достаточно тяжелый, используют тросы из синтетических волокон или стальные канаты и даже цепи. Для того чтобы шкив вращался легко, без скачков и заедания, используют роликовые подшипники. Все элементы, которые движутся, смазывают.

Один шкив называют блоком. Полиспаст – это система блоков для подъема грузов. Блоки в составе подъемного механизма могут быть неподвижными (жестко закрепленными) и подвижными (когда ось в процессе работы меняет положение). Одна часть полиспаста крепится к неподвижной опоре, другая – к грузу. Подвижные ролики располагаются на стороне груза.

Неподвижный блок

Роль неподвижного блока – изменение направления движения каната и действия прикладываемой силы. Роль подвижных – получение выигрыша в силе.

Подвижный блок

Принцип работы – в чем секрет ↑

Принцип работы полиспаста подобен рычагу: усилие, которое необходимо приложить, становится меньше в несколько раз, при этом работа выполняется в том же объеме. Роль рычага играет трос

В работе полиспаста важен выигрыш в силе, поэтому возникающий проигрыш в расстоянии не принимается во внимание

В зависимости от конструкции полиспаста, выигрыш в силе может быть разным. Простейший механизм из двух шкивов дает примерно двукратный выигрыш, из трех – трехкратный и так далее. По тому же принципу рассчитывается и увеличение расстояния. Для работы простого полиспаста нужен трос в два раза длиннее высоты подъема, а если используют комплекс из четырех блоков – то и длина троса увеличивается прямо пропорционально в четыре раза.

Принцип работы системы блоков

В каких областях применяется система блоков ↑

Полиспаст – верный помощник на складе, на производстве, в транспортной сфере. Его используют везде, где нужно применять силу для перемещения всевозможных грузов. Система широко применяется в строительстве.

Несмотря на то что большую часть тяжелой работы выполняет строительная техника (подъемный кран), полиспасту нашлось место в конструкции грузозахватных механизмов. Система блоков (полиспаст) является составляющей таких подъемных механизмов, как лебедка, таль, строительная техника (краны разных типов, бульдозер, экскаватор).

Помимо строительной отрасли, полиспасты получили широкое применение в организации спасательных работ. Принцип работы остается прежним, но конструкция немного видоизменяется. Спасательное оборудование изготавливается из прочного троса, используются карабины

Для устройств такого назначения важно, чтобы вся система быстро собиралась и не требовала дополнительных механизмов

Полиспаст в составе крюка подъемного крана

5.4. Полиспасты

Полиспастом называют систему подвижных и неподвижных блоков, огибаемых грузовым канатом. Силовой полиспаст уменьшает усилие в канате и момент сопротивления на грузовом барабане от поднимаемого груза. Основной характеристикой полиспаста является его кратность а, равная отношению общего числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей каната одновременно наматываемых на барабан. Благодаря тому, что полиспаст снижает усилие в канате, появляется возможность существенно уменьшать диаметр грузового каната и как следствие, диаметр барабана и канатных блоков, массу и габариты грузо­подъемного механизма.

Кроме того полиспаст позволяет изменять передаточное отношение грузоподъемного механизма. Диапазон рабочих скоростей подъема груза и частоты вращения приводных двигателей так широк, что редуктор со стандартным значением передаточно­го числа порой оказывается не пригодным. В таких случаях про­блема решается за счет изменения кратности полиспаста. Увеличивая кратность полиспаста а, можно уменьшить необходимое передаточное число редуктора ip и наоборот. Таким образом выбор полиспаста является ответственным этапом конструирования грузоподъемного механизма, так как от его кратности зависят практически все технические показатели механизма.

Полиспасты подразделяются на одинарные и сдвоенные. В практике известны также случаи применения счетверенных полиспастов. В одинарном полиспасте один конец каната крепится на барабане, а второй конец – при четной кратности на неподвижном элементе конструкции (рис.5.7 сх.о), а при нечетной кратности на крюковой подвеске. На указанной схеме канат к барабану проходит от полиспаста через направляющие блоки, так как механизм расположен в стороне от полиспаста и грузозахватного устройства. Так устроен, например, башенный кран, у которого механизм установлен в основании башни, а полиспаст намного выше на конце стрелы. На других типах кранов применяют схемы полиспастов без направляющих блоков (схема 4), когда канат от крюковой подвески непосредственно навивается на расположенный сверху барабан.

Рис. 5.7. Схемы запасовки полипастов

Одинарные полиспасты часто используются на кранах, но имеют ряд недостатков. Как можно видеть на схеме 4 подъем груза сопровождается перемещением каната при его навивке вдоль оси барабана и «уводом» груза в сторону по горизонтали, что недопустимо при выполнении монтажных операций. Кроме того, наматывание или сматывание каната с барабана ведет к неравномерному и постоянно меняющемуся нагружению опор барабана и пролетных балок металлоконструкций крана.

С целью обеспечения строго вертикального подъема и опускания груза при постоянной величине нагрузок на опоры барабана применяют сдвоенные полиспасты, состоящие из двух работающих совместно одинарных (схемы 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9). В сдвоенном полиспасте оба конца каната закреплены на барабане, а в систему блоков введен так называемый уравнительный блок, который в отличие от других блоков не вращается при подъеме или опускании груза, а лишь слегка временами проворачивается, выравнивая длины ветвей обоих полиспастов. Этот блок может иметь уменьшенный по сравнению с остальными диаметр и располагаться как сверху среди группы неподвижных блоков так и снизу в крюковой подвеске вместе с подвижными блоками. Иногда вместо уравнительного блока и с той же целью в полиспаст встраивается балансир (схема 9), что позволяет в случаях, когда необходим канат особенно большой длины, вместо одного целого каната оснащать полиспаст двумя короткими его кусками.

За что цеплять (не цеплять) лебедке

Чаще всего приходится лебедиться именно за дерево. Конечно же для якоря лебедке могут отлично послужить и камни и пеньки и лежащие бревна и искусственные сооружения…

Из деревьев лучше всего подходят березы и сосны. Плохо лебедиться за елки – их корневая система слабая для лебедки и даже двадцатисантиметровые в диаметре елки выкорчевываются!

На пеньки и камни нужно вешать голый трос (без корозащитки) удавкой – он так надежнее зацепится и не будет соскакивать.

Категорически не допускается использовать для лебежения опоры ЛЭП. Как деревянные столбы, так и бетонные легко падают! Кроме того, что столб сильно повредит автомобиль можно получить электрошок и возникнут проблемы с правоохранительными органами: ЛЭП объект стратегический!

В принципе можно тянуться за бетонные фундаменты больших опор или за железные конструкции и столбы… но я вам этого не говорил

Особенности выбора полиспаста

В идеальном случае, для каждого грузоподъемного механизма подобная система должна проектироваться индивидуально. При этом учитывают следующие факторы:

• общая грузоподъемность механизма;
• число обводных блоков, влияющих на итоговые потери на постоянное трение (зависят от типа опорных подшипников, способе смазки);
• диаметры отдельных элементов полиспаста;
• углы допустимого возможного отклонения от плоскости обводных барабанов;
• материал изготовления грузоподъемного каната;
• характер и вид опор, способы смазки для снижения трения осей;
• скорость движения подвижных блоков.

На практике обычно используют типовые решения, что позволяет сэкономить время на производстве, проектировании подобных систем, их сертификации. Дополнительно они обходятся значительно дешевле для конечного покупателя.

Назначение

Учитывая тот факт, что этому изобретение больше двух тысяч лет, оно применялось для выполнения невообразимого количество работ и задач. За частую это строительная сфера, где полиспасты используются в подъемных кранах, лебедках и тому подобное. Также механизму нашли применения на суднах, для спуска и подъема спасательных шлюпок. Некоторое время использовался в первых прототипах лифта, до появления гидравлических и электрических приводов.

Полиспасты, назначение и устройство, кратность их менялось и находило применение в спорте, а именно, в скалолазание и других экстремальных занятиях на больших высотах. Также долгое время спасательные отряд в горных местностях были оснащены устройствами, чтобы вытаскивать пострадавших из труднодоступных мест. Еще часто можно встретить использование блоков в электрических проводках, а точнее для создания натяжения кабельной сети.

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.

3.2. Полиспасты

Скрыть рекламу в статье

Скрыть рекламу в статье

Полиспаст – это система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых гибким тяговым элементом (канатом). Бывают полиспасты прямого действия (рис. 3.1 а), которые служат для выигрыша в силе, и обратного действия (рис. 3.1 б) – для выигрыша в скорости. По числу закреплений концов каната на барабане полиспасты прямого действия бывают одинарные (рис. 3.1 а) и сдвоенные (рис. 3.1 в).

В ГПМ широкое применение нашли полиспасты прямого действия, где груз подвешен на i-ветвях гибкого элемента. Тяговое усилие, приложенное к свободному концу гибкого элемента, без учета сил сопротивления в блоках определяется:

,

(3.1)

где G – масса груза поднимаемого груза, (грузоподъемность) кг;

g – ускорение свободного падения ( ≈ 10 м/с2);

gG – вес поднимаемого груза, Н;

i – кратность полиспаста;

Р и с. 3.1. Полипасты:

а – для выигрыша в силе; б – для выигрыша в скорости; в – сдвоенный полипаст; 1 – уравнительный блок.

При этом скорость v_k каната и скорость v_Г перемещения груза связаны зависимостью:

,

(3.2)

Полиспаст обратного действия предназначен для выигрыша в скорости. В этом случае груз подвешен к свободному концу каната, тяговое усиление F приложено к оси подвижных блоков. Этот тип полиспастов применяют в гидравлических подъемниках, когда в результате проигрыша в силе стремятся уменьшить ход поршня.

Кратность полиспаста i при различных грузоподъемностях представлена в табл. 3.2.

При непосредственном подвешивании грузов к канату, а также в одинарных полиспастах прямого действия канат, перемещаясь на вращающемся барабане, создает изменяющиеся давления на его опоры. Это особенно нежелательно для механизмов, установленных на передвижных тележках, так как вызывает неравномерную нагрузку на колеса. Кроме того, при наматывании каната на барабан груз перемещается не строго вертикально, а получает горизонтальное движение, что обусловливает его раскачивание.

Таблица 3.2

Кратность полиспаста і при различных грузоподъемностях

Характер навивки каната на барабан	Тип полиспаста	і при грузоподъемности, т
до 1	2-6	10-15	20-30
Непосредственно (например: мостовые краны, тали)	сдвоенный (простой)	2 (1)	2 (2)	2-3 (—)	3-4 (—)
Через направляющий блок (например: стреловые краны)	простой (сдвоенный)	1-2 (2)	2-3 (2)	3-4 (2-3)	5-6 (—)

Эти недостатки устраняются при использовании сдвоенного полиспаста (рис. 3.1, в). Для выравнивания натяжения обеих ветвей канат огибает уравнительный блок 1, который поворачивается только в момент, когда необходимо выровнить усилия в обеих ветвях каната.

Сдвоенный полиспаст следует рассматривать как два независимых одинарных полиспаста с нагрузкой gG/2 на каждый, считая, что уравнительный блок является как бы местом закрепления концов каната. Недостаток сдвоенного полиспаста – вдвое меньше выигрыш в силе натяжения каната, что отражается на размерах механизма и передаточном числе промежуточных передач. Поэтому сдвоенные полиспасты применяют главным образом в механизмах, установленных на передвижных тележках кранов, где канат поступает с полиспаста непосредственно на барабан.

Натяжение ветвей каната полиспаста, на которых подвешен груз, в момент подъема неодинаково из-за сопротивлений, возникающих в блоках полиспаста. При подъеме груза в случае применения одинарного полиспаста натяжение (Н) в последней ветви каната определяется:

,

(3.3)

где сумма сопротивлений вращению блоков полиспаста, Н.

Если все блоки однотипны и КПД блока равен , можно записать

,	(3.4)
,	(3.5)

откуда

,

(3.6)

При расчетах для кратности полиспаста i = 2…6 принимают = 0,96…0,98 (для подшипников качения), = 0,9…0,98 (для подшипников скольжения). При наличии отклоняющих блоков:

,

(3.7)

где n – число отклоняющих блоков.

При сдвоенном полиспасте в уравнения (3.5) и (3.6) следует подставить G/2 вместо G, понимая по-прежнему под i кратность одинарного полиспаста с нагрузкой gG/2.

Другие статьи из раздела “3. Элементы и узлы механизмов подъема”:
· 3.1. Грузозахватные органы. Крюки   > · 3.2. Полиспасты· 3.3. Канаты· 3.4. Крепление каната. Крюковые подвески· 3.5. Блоки и барабаны· 3.6. Тормозные и остановочные устройства· 3.7. Электродвигатели, редукторы и соединительные элементы

Навигация: Начало         |     Другие книги     |  Отзывы: