Закон идеального газа. Экспериментальный: Основными параметрами газа являются...
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.
Подъем тяжелого груза даже на небольшую высоту без применения специальных инструментов возможен не всегда. Речь идет не только про подъемные краны, автокраны и погрузчики - есть и другие приспособления для решения этой задачи.
Одним из механизмов для подъема грузов является полиспаст.
Полиспаст - блочная система с цепной или канатной передачей. Ее задача - упростить и ускорить подъем любого тяжелого груза, используя человеческую силу. Такие схемы (или их близкие аналоги) использовались еще до нашей эры - при строительстве египетских пирамид и Великой Китайской стены.
Стационарно подъемники применяются на складах и в производственных помещениях, в которых необходимо поднимать разные тяжести. Переносные блочные системы используются в строительстве, логистике, для спасательных работ.
Устройство и принцип работы
Полиспаст позволяет поднимать тяжесть, используя меньшее усилие человека. Принцип похож на действие рычага для подъема груза, только вместо рычага используется трос.
Конструктивно, самый простой полиспаст являет собой 1 блок и веревку. Ролик закрепляется над грузом (на потолке, балке, или перемещаемой специальной опоре). Один конец веревки с крюком спускается к грузу. Второй конец веревки человек держит в руках и тянет за него, поднимая тяжесть.
На выигрыш в силе влияют такие факторы:
- Количество роликов.
- Длина веревки.
1 блок увеличивает силу примерно в 2 раза (примерно - потому что какие-то потери спишутся из-за силы трения). То есть если человек без подъемника сможет поднять 30 кг на высоту 1 метр, то с полиспастом - это будут уже 60 кг. Если роликов будет больше - то и вес можно будет поднимать больший.
Что касается длины веревки: чем она длиннее, тем больше вес сможет поднять человек, но и тем больше времени на это придется тратить.
Виды полиспастов
Полиспасты делятся по нескольким признакам:
- По назначению. Бывают силовые, а бывают скоростные схемы. Силовые позволяют поднимать больше груза, но медленнее. Скоростные позволяют поднимать тяжесть быстрее, но «осилят» меньший вес.
- По количеству блоков. Самый простой вариант - 1 ролик. Но их может быть и 2, и 3, и 4, и больше. Чем больше их - тем больший вес получится поднять.
- По сложности схемы. Бывают простые схемы (когда ролики объединены последовательно 1 канатом) и сложные (когда используется 2 или больше отдельных полиспастов). Сложные системы более производительны, дают больше результата при меньшем количестве блоков. К примеру, если объединить 2 полиспаста (из 1 и из 2 блоков) - получится выигрыш в силе в 6 раз. Тогда как простая схема даст выигрыш в 6 раз только при использовании 6 роликов.
Что влияет на эффективность подъемника?
Выше упоминалась кратность (выигрыш в силе) очень приблизительная, округленная в большую сторону. На практике она меньше.
На эффективность подъемника (на то, какой точный выигрыш в силе он даст) влияют такие факторы:
- количество блоков;
- материал троса;
- тип подшипников;
- качество смазки всех осей;
- диаметр и длина каната;
- угол между канатом и средней плоскостью ролика.
Как крепится веревка к механизму?
Закрепить грузоподъемный механизм к тросу можно следующими способами:
- Узлами, связанными из репшнуров. Количество оборотов - 3-5.
- Зажимом общего назначения.
Что такое запасовка, как она делается и какой бывает?
Запасовкой называют изменение положения блоков и расстояния между ними. Ее проводят, чтобы изменить скорость или высоту подъема тяжести.
Схемы запасовки бывают:
- Однократная: крюк вешают за 1 канат, который затем проводится последовательно через каждый неподвижный блок и наматывается на барабан.
- Двукратная. Для балочных кранов 1 конец веревки крепят на корне стрелы, а второй конец пускают через обводной барабан, все блоки, после чего крепят к лебедке. Для подъемных кранов канат крепится к лебедке, а неподвижные блоки находятся на головке стрелы.
- Четырехкратная. Используется сочетание схем, перечисленных выше, для каждого блока крюковой подвески.
- Переменная. Подвижные ролики дополняются 1 или 2 подвижными обоймами.
Как сделать полиспаст своими руками?
Рассмотрим схему создания двукратного полиспаста.
Понадобится:
- 2 втулки.
- 2 ролика.
- 2 обоймы.
- Подшипники.
- Крюк (чтобы цеплять груз).
- Канат.
Пошаговая конструкция:
- Втулки, ролики и подшипники соединяются и вставляются в обойму. В результате получается 2 вращающихся блока.
- Трос пропускают через блок.
- Обойма с пропущенным канатом крепится к опоре, под которой будет располагаться груз.
- Второй конец каната пропускается через второй блок.
- Ко второй обойме крепят крюк.
- Оставшийся висеть конец каната фиксируют (за него необходимо будет тянуть для подъема груза).
После этого останется только закрепить груз (подцепить его крюком), и можно начинать подъем.
Всегда являлась приоритетом. В связи с этим уже достаточно давно было изобретено приспособление, которое поспособствовало значительному облегчению физического труда рабочих, задействованных в проведении операций по подъему или опусканию различных предметов. Название этого устройства - полиспаст. Что это такое, мы рассмотрим в данной статье.
История создания и определение
Никто достоверно не знает, когда же именно появились и стали эксплуатироваться механизмы для перемещения в пространстве тяжестей. В первую очередь отметим: полиспаст (что это такое, может также подсказать техническая литература) - система блоков и канатов, позволяющая значительно упростить и ускорить проведение запланированных работ с тяжеловесными объектами.
Изучение таких архитектурных памятников, как пирамиды Хеопса в Египте, Великая Китайская стена и прочих стародавних сооружений однозначно подтверждает, что полиспасты, назначение и устройство которых будет рассмотрено ниже, были изобретены несколько тысяч лет назад. Вполне очевидно, что изначально они характеризовались примитивностью.
Общая информация
Давайте попытаемся как можно более детально изучить полиспаст. Что это такое с технической точки зрения? По своей сути он представляет собой группу блоков, собираемых в специальные обоймы, через которые проходит либо цепь, либо канат. Самый простой полиспаст - один блок с протянутым через него тяговым элементом. Такой вариант схемы позволяет снизить в два раза усилие тяги, которое требуется для перемещения груза.
Классификация
Полиспасты делятся на две большие группы: силовые и скоростные. Зачастую на практике используются силовые аналоги, позволяющие значительно снизить натяжение троса. Кстати, это усилие можно вычислить достаточно просто. Для этого потребуется разделить массу груза на имеющуюся кратность полиспаста. Возникает вопрос: что же такое кратность? Ответ: кратность - отношение количества ветвей органа, на котором расположился груз, к числовому значению ветвей, которые наматываются уже на барабан. Такое определение применимо к силовым полиспастам. Что касается скоростных полиспастов, то здесь кратностью является значение, получаемое от деления скорости ведущего конца каната на скорость ведомого.
В скоростных полиспастах рабочее усилие прилагается к подвижной обойме, груз же, в свою очередь, закрепляют на свободном конце троса. Выигрыш в скорости во время эксплуатации полиспаста такого типа возникает благодаря наращиванию расстояния подъема предмета.
Изменение кратности
Полиспасты (назначение и устройство их за годы существования в своей основе остались неизменными) допускают введение или удаление из системы дополнительных блоков. За счет этого и обеспечивается получение требуемой кратности. Если кратность четная, то в таком случае свободный конец каната закрепляется на стационарном конструктивном элементе. Если же кратность является нечетной, то этот же конец присоединяют к обойме с крюком.
В силовых полиспастах увеличение кратности позволяет уменьшить диаметр каната и, соответственно, габариты барабана и блоков. Все это в итоге приводит к снижению общей массы всей системы, уменьшению Но в то же время потребуется большая длина каната.
Разделение по количеству ветвей
Полиспаст (что это такое, теперь вы уже, очевидно, поняли) может быть одинарным или сдвоенным в зависимости от количества ветвей. В первом случае гибкий элемент перемещается вдоль оси барабана. Такой вариант имеет недостаток, который заключается в нежелательном изменении нагрузки на опоры барабана, а при отсутствии свободных блоков (то есть канат с подвески сразу же наматывается на барабан) предмет будет перемещаться не только по вертикали, но и по горизонтали.
Сдвоенный полиспаст предусматривает закрепление обоих концов каната на барабане. Примером может служить полиспаст для лебедки. С целью исключения перекоса применяют уравнительные блоки или балансиры. Чаще всего такая система эксплуатируется в козловых или мостовых или тяжелых кранах башенного типа.
Особенности
Абсолютно любой полиспаст, принцип действия которого в целом схож с работой рычага, хорош тем, что не требует от пользователя каких-либо специальных навыков, однако обязывает быть крайне осторожным, поскольку, как и любой другой таит в себе опасность и способен травмировать. Кроме того, эксплуатация полиспастов показывает, что применяемые в их системах тяговые элементы не обладают идеальной гибкостью и наделены некоторой жесткостью. Именно поэтому набегающая ветвь каната не способна моментально лечь в ручей блока или барабана, а сбегающая ветвь не может сразу же выпрямиться. Лучше всего это видно в момент использования канатов из стали.
Правила полиспастов
Каждый полиспаст ручнойработает на основе законов физики, и потому его функционирование соответствует нескольким достаточно простым правилам, с которыми желательно ознакомиться.
Отдельного внимания заслуживает сложный полиспаст. Сам по себе он представляет совокупность простых полиспастов, каждый из которых тянет за собой другой. Таким образом между собой могут быть смонтированы несколько полиспастов. Данная разновидность наиболее часто применяется в момент проведения спасательных работ.
В заключение будет правильным сказать следующее: полиспаст (принцип действия его достаточно легко понять при внимательном изучении вопроса) был, остается и, скорее всего, будет еще очень долгое время верным помощником человека в решении множества насущных вопросов, связанных со строительством, монтажом, погрузкой, разгрузкой и прочими операциями, которые являются достаточно трудоемкими. Основной проблемой, устранение которой полностью на сегодняшний день не представляется возможным по причине опять-таки идеально работающих физических законов, является наличие силы трения в системе.
5. Грузовые полиспасты: назначение, типы, кратность, примеры схем.
Полиспасты- система блоков, огибаемых тяговым органом (канатом или цепью). Самостоятельно полиспаст применяется для подъёма (опускания) небольших грузов(например,шлюпокнасудах). Различают полиспасты прямого или обратного действия. Прямого действия –дают выигрыш в силе, обратного – в скорости. Бывают полиспасты простые, у которых один конец каната закреплён неподвижно, а второй наматывается на барабан. И сдвоенные – у которых оба конца каната наматывается на барабан.
Кратность полиспаста прямого действия – это отношение числа ветвей каната, на который подвешен груз к числу ветвей каната, который наматывается на барабан. Отношение скорости наматывания к скорости подъема грузов.
Схемы грузовых полиспастов:
6.Канаты:назначение, материалы изготовления, типы конструкций, параметры и выбор стальных канатов.
Канаты грузоподъёмной техники применяются в роли подъёмного и тягового.Канаты изготовляются из углеродистой стали (стальные проволоки свиваются в пряди). Материалы: с органическим сердеечником из натуральных или синтетических материалов и с металлическим сердечником.
По назначению:ГЛ, служащ для подъёма и перемещения людей и грузов и Г-грузовые, служащие для транспортировки грузов.
Стальные
пряди могут свиваться между собой вокруг
сердечника. В качестве сердечника
используются: органический сердечник,
пропитанный смазкой для повышения
долговечности, асбестовые сердечники
принимают при работе в условиях повышенной
температуры, стальные сердечники
применяются в условиях повышенной темп
и резких толчковых движений. Конструкция
каната определяется числом прядей,
структурой прядей, типом сердечника(сердечник
прядью не считают).Могут быть одинарной,
двойной и тройной свивки.Параметры:
S max *k зп 7.Колодочные тормоза для крановых механизмов: назначение, схема, описание работы, параметры и регулировка, основы выбора параметров.
Тормозные устройства применяют для: принудительного замедления механизма, его остановки и удержании в состоянии покоя.Оп раб: при подаче питания на электрогидротолкатель(1) его шток двигается и поворачивает косынку(2), которая воздействует на рычаги (3и4).Закреплённые на рычагах (4) колодки(5) отходят от шкива(6), при этом механизм растормаживается.Одновременно рычал(8)поднимается и сжимает пружину(7).При отключении питания пружина(7) распрямляясь возвращает механизм в исходное состояние.Колодки прижимаются к шкиву. Регулировки:Величину отхода рычагов(4) устанавливают ограничителями(9).Равномерность отхода колодок от шкива устанавливается ограничителями(10).Величину зазора между колодками и шкивом устанавливают с помощю винтовой стяжки(11), которая изменяет длину рычага(3).Тормозной момент устанавливается начальным сжатием пружины(7). Требуемый тормозной момент: Мт=Кт*Q*D Б *ƞ 0 /2n*m*ipp (Н*м), Кт- коэффициент запаса торможения, который зависит от режима работы.Тормоз подбирается из каталога в зависимости от требования тормозного момента.Схема в тетради.
Полиспаст – это специальное приспособление для подъема грузов, состоящее из двух и более блоков, которые последовательно обвиваются канатом либо цепью. Схема полиспаста может быть рассчитана на выигрыш в подъемной скорости или силе. Интернет-магазин «Ленсталь» представляет большой выбор блоков и готовых многоблочных систем различных параметров. У нас можно купить полиспаст с доставкой по Санкт-Петербургу и области, а также в регионы России.
Изначально полиспастная система возникла для обеспечения подъема и перемещения груза. Именно с появления устройства можно отсчитывать эпоху развития грузоподъемных механизмов. Позже приспособление получило широкое распространение в различных сферах – от парусного такелажа до устройства переправ альпинистами.
Устройство и виды полиспастов
В зависимости от конструкции устройства обеспечивают прирост силы или скорости при подъеме и погрузке тяжелых объектов. Существуют такие виды механизмов:
- силовой;
- скоростной.
В первом груз крепится к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к тросу со стороны последнего блока, который последовательно огибается им. Сила, которую необходимо прикладывать для подъема рассчитывается, как частное от деления веса поднимаемого объекта на кратность полиспаста (количество ветвей каната). Увеличение скорости возможно при приложении усилия к подвижной обойме и подвешивании груза к сбегающему канатному концу. Подъем происходит быстрее за счет значительного увеличения его высоты. Ее простой расчет –произведение хода поршня силового привода на кратность механизма.
В кранах и грузоподъемных механизмах применяются:
- одинарные (концы троса крепятся на неподвижной части конструкции и на барабане);
- сдвоенные (концы каната крепятся на барабане, на котором предусмотрена двойная нарезка – влево и вправо).
В зависимости от мощности и применяемого аксессуара для обвития подвижных элементов устройства бывают:
- канатные;
- веревочные.
Схема полиспаста
Схема простого полиспаста выглядит так:
Большой круг на рисунке изображает барабан привода. Маленькие круги – блоки системы. На левой схеме запасовка троса (веревки) такова: один конец фиксируется на неподвижном элементе, второй – на тяговом механизме (барабане привода). Правый вариант предусматривает крепление каната на приводе и к оси подвижного блока.
В более сложных схемах полиспастных систем участвуют три, четыре и больше подвижных и неподвижных элементов, последовательно обвитых канатом.
На рисунке схематически представлено сдвоенное устройство. Два его блока неподвижно зафиксированы к поверхности, два – движутся. В таком исполнении нагрузка на привод, оказывающий тяговое усилие на трос, приблизительно вчетверо ниже, чем необходимое усилие для подъема объекта напрямую двигателем. Такая разница примерна, так как не учитывает КПД механизма, показатель которого обычно колеблется от 93 до 97% и зависит от качества применяемых блоков и сложности схемы.
Расчет полиспаста
Расчетные операции для определения усилий, действующих на элементы системы в ходе работы, нужно начинать с определения параметров и сил, воздействующих на блок:
- сила воздействия груза (Sн);
- тяговая сила мотора (Sc);
- α – угол отклонения;
- D – диаметр блока (ручья);
- d – диаметр втулки.
Стоит сразу отметить, что современные устройства такого типа фактически не имеют углов отклонения. Поэтому (ввиду отсутствия практического смысла) ими можно пренебречь, а в дальнейших расчетах принять синус этого угла за единицу.
Для блока уравнение моментов сил выглядит так:
Sс*R = Sн*R + q*Sн*R + N*f*d/2
- SнR – это момент силы, с которой на систему воздействует груз;
- q – это коэффициент, определяющий жесткость троса при огибании ролика (определяется экспериментально), он учитывает силы, обусловленные структурой витков самого троса или каната;
- f – коэффициент, определяющий силу трения втулки блока.
Для реального практического расчета показатель q не имеет значения. Точнее, его показатель настолько мал в сравнении с силой трения во втулке, что его можно не учитывать. В таком случае формула выглядит так:
Sс*R = Sн*R + N*f*d/2
Находим нагрузку N. Она определяется разницей в нагрузках на трос с разных сторон блока:
N = 2*Sн*R*sin(α)
А поскольку мы опускаем углы, упрощаем формулу до:
Объединив все получим формулу определения КПД подъемного устройства:
Убрав незначительные параметры, формула упрощается до:
ηп = 1/(1+2*f*d/D)
Эта формула показывает, что для КПД системы самое важное значение имеет качество применяемых в ней блоков и их материалов. Чем ниже их сила трения, тем выше показатель КПД.
Как правило, в расчетах применяются такие уровни коэффициэнта полезного действия блочной системы:
- 97% – принимаемое среднее, если в элементах используются бронзовые втулки и подшипники качения;
- 95% – применяются подшипники скольжения;
- 93% и ниже – запыленные места, агрессивные природные условия работы механизма, высокая температура.
Теперь расчет сил на один блок нужно применить на соответствующее их количество в системе.
S2 = S1*ηп = S0* ηп * ηп = S0*(ηп)2
Сумма усилий с формулой преобразования геометрической прогрессии позволит получить показатель S0 в прямой зависимости от веса поднимаемого груза (Р).
S0 = P*(1 - ηп)/(1 - (ηп)n+1
Кроме того, в зависимости от конструкции системы вероятно придется учитывать нагрузки на остальные обводные ролики, КПД работы каких также стоит учитывать при расчете.
Назначение и применение полиспаста
Одним из наиболее частых применений подъемного механизма из последовательно соединенных блоков выступает использование в качестве составной части механизмов подъема и вылета стрелы кранов, такелажных приспособлений. Система применяется самостоятельно для подъема и перемещения небольших грузов, например, на малых судах. Кроме того, устройства активно применяются в разных сферах:
- сдвоенные часто выступают деталью мостовых, козловых или консольных кранов, где нужно поддерживать постоянное давление на опоры при подъеме и опускании тяжелых объектов;
- натяжение подвесных силовых линий и кабелей связи, несущих тросов при организации подвесных конструкций;
- вытаскивание застрявшего в грязи автомобиля, перемещение тяжелых предметов;
- в альпинизме и горном туризме для натяжения переправ, перил, подъема пострадавших.
В каталоге интернет-магазина «Ленсталь» представлен большой выбор блочных систем. Выбирайте самостоятельно или обратитесь за помощью к нашим менеджерам. Они подберут оптимальное оборудование с учетом ваших целей, необходимых параметров, стоимости и производителя.
