Схема полиспаста с кратностью 4. Полиспасты. Назначение и устройство. Простые и сложные полиспасты – разбираемся в их конструкции

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.

    Такой полиспаст есть смысл использовать при подъёме грузов весом до 700 кг. Очень хорошее качество подшипников и большие шкивы при сравнительно низкой стоимости блоков, делают этот полиспаст одним из самых оправданных и разумных выриантов. Единственный минус такого комплекта - достаточно высокий вес.

    Рабочая длина полиспаста 20 метров, но может быть изменена по вашему требованию.

    Состав комплекта

    • Блок Промальп двойной: 2 шт.
    • Карабин Высота 513: 3 шт.
    • Верёвка Промтекс 10 мм: 100 м
  • Напишите конструктивный отзыв о товаре, который у вас был или есть с публикацией в любой социальной сети. А мы вам подарим купон, позволяющий получить скидку 5% на один товар из будущего заказа. Напишите пять отзывов и мы вам подарим пять таких купонов.

  • Вы можете задать вопрос по товару в этой форме.

    Наши менеджеры получат этот вопрос и постараются ответить на вашу электропочту или позвонив по указанному вами телефону.

  • в нашем каталоге для частных и юридических лиц доступна для приобретения как в розницу в нашем магазине, так и оптом в нашем отделе работы с корпоративными клиентами.

    Купить оптом

    Оптовые цены

    Оптовые цены

    Мы предлагаем оптовые цены для постоянных покупателей, с которыми у нас сложились партнёрские отношения и для юридических лиц, для которых у нас работает отдельный офис и склад. Коммерческое предложение можно получить, отправив нам запрос через форму обратной связи. Также можно воспользоваться системой электронного каталога интернет-магазина, добавив желаемые товары в корзину и оформив заказ. Наши менеджеры обработают его, при необходимости проконсультируют вас о специфике и целесообразности покупки того или иного снаряжения и передадут для дальнейшей обработки в оптовый отдел.

    • Покупки на общую сумму от 10 тыс. рублей - скидка 5%
    • Покупки на общую сумму от 30 тыс. рублей - скидка 10%
    • Покупка на общую сумму от 90 тыс. рублей - скидка 15%
    • Покупка на общую сумму от 150 тыс. рублей - скидка 20%
    Накопление автоматически начисляется по факту выполнения заказа и учитывается в будущих покупках.

Полиспаст (от греч. polyspastos - натягиваемый многими верёвками) - это грузоподъёмное устройство, работающее по принципу рычага, и предназначенное для перемещения различных грузов, как по вертикали, так и по горизонтали, или для натягивания тетивы, например, переправы.

Любой полиспаст даёт определённый выигрыш в усилии для поднятия груза.

Степень увеличения прикладываемого тягового усилия в полиспасте называется передаточным числом или кратностью полиспаста и обозначается латинской буквой «I» .

Конструктивно полиспаст состоит из двух типов блоков:

  • неподвижных , прикреплённых к анкерной станции (балке, мачте, треноге и т. п.);
  • и подвижных , которые крепятся к поднимаемому грузу.

Блоки соединяются между собой верёвкой (канатом, тросом, цепью и т. д.), которая, последовательно огибая все ролики блоков, одним концом обычно крепится к неподвижному блоку (при подъёме грузов - верхнему), а другой его конец (тяговый) через отводные блоки направлен к месту приложения силы (физической или механической).

Ролик неподвижного блока, с которого сбегает конец каната, считается отводным. Нижний блок полиспаста, как правило, имеет грузовой крюк (или соединительный элемент: карабин, шакл и т. п.), к которому подвешивают поднимаемый груз. А верхний - за который подвешивают сам полиспаст (см. рис. 1).

Рис. 1. Полиспаст в общем виде (а), в стянутом состоянии с крюком на блоках (б) и в стянутом состоянии с серьгами на блоках (в)

Условные обозначения:

1 - блок подвижный;
2 - канат;
3 - блок неподвижный;
4 - тяговый канат;
5 - серьга;
6 - крюк.

Основное достоинство полиспаста заключается в том, что он позволяет получить значительный выигрыш в силе. Поэтому использование полиспастов целесообразно в тех случаях, когда тяговое усилие имеющихся тяговых средств меньше усилия, необходимого для подъёма или перемещения объекта.

Что касается выигрыша в усилии, то его дают только подвижные блоки, закреплённые непосредственно на грузе или на верёвке, идущей от груза. Неподвижные (стационарные) блоки служат лишь для изменения направления движения верёвки и выигрыша в усилии не дают.

Например, полиспасты 3:1 и 4:1 можно получить такими вариантами (см. рис. 2):

Рис. 2. Схемы полиспастов

Скорость и путь, пройденный перемещаемым объектом, уменьшаются (по отношению к скорости и пройденному пути тягового конца троса) прямо пропорционально увеличению силы, т. е. во сколько раз выиграешь в усилии, во столько же раз проигрываешь в расстоянии, и чем «сильнее» полиспаст - тем он «медленнее».

Исходя из этого полиспасты подразделяются на силовые (прямые) и скоростные (обратные) . Первые являются наиболее часто используемыми, поэтому далее речь будет идти о них.

Что до конструктивных особенностей, то полиспаст может конфигурироваться в самых различных сочетаниях из соответствующих составных элементов (подвижных и неподвижных блоков, канатов, анкеров, фиксаторов, вспомогательных зажимов, тормозов для плавного снятия нагруженных систем). Вследствие данной особенности полиспасты по конструктивному устройству дифференцируются на простые и сложные :

  • в простом полиспасте все блоки огибаются одним тросом;
  • в сложном - несколько простых полиспастов последовательно соединены между собой, т. е. один простой полиспаст тянет за другой простой полиспаст и т. д. В них последний блок нагружает не поднимаемый груз, а проходящий через блок канат. Т. е. происходит последовательное соединение полиспастов (например, соединение полиспастов 2:1 и 3:1 - теоретически обеспечивает повышение усилия в 6 раз).

В зависимости от того, где закреплён конец грузовой верёвки (на станции или на грузе), простые полиспасты подразделяются на чётные и нечётные. Если конец верёвки закреплён на станции, то все последующие полиспасты будут чётные (2:1, 4:1, 6:1 и т. д.). Если же конец грузовой верёвки закреплён на грузе, то будут получаться нечётные полиспасты (3:1, 5:1 и т. д.).

В отдельный вид выделены комплексные полиспасты, которые не являются ни простыми, ни сложными. Отличительной их особенностью есть наличие в системе блок-роликов, движущихся навстречу грузу. В этом заключается главное преимущество комплексных полиспастов в тех случаях, когда станция расположена выше и надо тянуть полиспаст вниз. Существуют и другие схемы.

Процесс расчёта теоретического выигрыша в усилии в полиспастах достаточно прост и строится на следующих правилах, согласно которым:

  • каждый подвижный ролик (закреплённый на грузе), добавленный в систему, даёт двукратный теоретический выигрыш в силе;
  • при простом полиспасте добавочное усилие складывается с предыдущим;
  • при использовании сложного полиспаста необходимо умножать значения простых полиспастов, из которых он состоит.

При этом расчёт усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного, производится по правилу простых полиспастов. Количество прядей считается от точки крепления полиспаста к грузу или грузовой верёвке, выходящей из другого полиспаста.

Рассмотрим наиболее часто используемые системы полиспастов, подчёркивая, что существуют и другие, более сложные, системы полиспастов, но редко применяемые.

Ниже на рисунке изображены самые популярные схемы простых и сложных полиспастов, приведённые в натуральном и схематичном виде (см. рис. 3, 4 и 5).

Рис. 3. Схемы простых полиспастов различной конфигурации

Рис. 4. Схемы сложных полиспастов различной конфигурации

Рис. 5. Условные схемы простых и сложных полиспастов различной конфигурации

Процесс подбора полиспаста имеет определённые особенности. Изначально схема полиспаста выбирается исходя из параметров объекта перемещения (в основном, его силы тяжести) и тяговых возможностей субъекта данного процесса (физических возможностей человека или параметров используемого оборудования).

В любой подвижной системе, состоящей из верёвки и блоков, неизбежны потери на трение. Теоретически можно до бесконечности добавлять стационарные блоки на станцию и подвижные блоки на груз с целью получения простых полиспастов различных усилий. Однако на практике этому мешает сила трения. Из-за силы трения невозможна чистая передача усилия и за счёт потерь на трение эффективность работы полиспаста может быть существенно ниже теоретически возможной. А увеличение количества блоков имеет определённый предел, за которым возможен и обратный эффект. Таким образом из вышесказанного можно сделать вывод, что основной проблемой полиспаста является преодоление силы трения. Основным решением проблемы трения является использование качественных блок-роликов на шарикрподшипниках с большими диаметрами ручьёв и мягких канатов. Известно, что КПД для блоков с опорой на подшипниках скольжения η=0,95÷0,96; для блоков на подшипниках качения η=0,97÷0,98.

А при использовании конструкции полиспаста без роликов, например, поставить рядом два карабина вместо одного. Благодаря этому увеличивается радиус перегиба верёвки и уменьшается сила трения.

ТМ «КРОК»,
август 2015 г.

Полиспаст – это подъемная конструкция, которая была изобретена еще во времена великого мыслителя Архимеда. Сейчас нельзя точно установить, кто был тем самым гением, но уже упомянутый философ также прикладывал свою руку к развитию этой конструкции. Иначе еще называют системой блоков, из-за основного назначения и имеющихся в то время противовесов, в виде блоков известняка.

Блоки и полиспасты, назначение и устройство которых сейчас для обычного человека, привыкшего к высоким технологиям, выглядит довольно примитивно. Но стоит учесть тот факт, что именно благодаря этому механизму были построены великие исторические сооружения, такие как пирамиды, Пантеон, Колизей и тому подобные. Но технология не осталась на страницах учебников, а продолжала свое развитие, адаптируясь под появляющуюся технику и нужды людей.

Описание и устройство полиспастов

Сама по себе конструкция представляет устройство для поднятия грузов с использованием специальных блоков соединения и канатами между ними. Используя правило рычага и силу трения конструкция приходит в действие увеличивая силу или скорость подъема объекта . Имеются разные типы полиспастов, которые различаются по количеству блоков, канатных соединений, грузоподъемности и прочим конфигурациям.

Система в свою очередь состоит из подвижных и неподвижных элементов, по которым проведены канаты, создающие натяжение и обеспечивающие транспортировку груза. Неподвижный элемент представляет собой основную конструкцию, которая крепится к технике или статичной планке, а подвижный элемент присоединяется к грузу. Поэтому первый должен быть способен выдержать большое давление, а второй равномерно его распределить.

Нижний или подвижный блок обычно оснащен специальным креплением, в виде крюка, мощного магнита, карабина и так далее. Верхний блок имеет специальные ролики, по которым проводится канат и от количество роликов зависит оказываемое давление на каждый канат в отдельности. А это означает что для подъема больших тяжелых грузов требуется соответствующие количество роликов и рабочих ветвей.

В видео рассказывается и демонстрируется, как работает полиспаст, а также раскрываются его преимущества

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.

Разновидности полиспастов

Все полиспасты можно разделить на две категории:

  • силовые;
  • скоростные.

Исходя из названия определяется и основе назначение каждого вида. Первый самый распространённый и используется для поднятия грузов, в точности, каким и был изобретен. Скоростной вариант — это видоизменённая конструкция, где большие усилия направлены на увеличение скорости транспортировки. По этому принципу создаются канатные дороги на горнолыжных курортах.

Кроме этого различие заключается в количестве роликов и рабочих ветвей, а также прочими модификациями. К конструкции может быть подключен электрический привод и стоппер. Еще разница заключается в материала каната, ведь он может быть представлен в виде:

  • веревки;
  • металлического каната;
  • железной цепи;
  • электрического кабеля.

В строительной технике чаще всего используется второй вариант, из-за прочности материала. Веревочные канаты используются чаще всего в туризме, спасательных операциях и так далее. Использование железной цепи встретить можно очень редко, это узконаправленные разновидности для определенных работ.

Подъемник с в домашних условиях

Порой в быту появляется нужда в поднятии тяжелого груза, но не у всех людей есть возможность подогнать к порогу строительный кран, от чего приходится выкручиваться. И тут на помощь как раз сможет прийти система блоков. Полиспасты, назначение и устройство которых может показаться довольно сложной в конструировании, но при должной подготовки, создание такой конструкции в домашних условиях не составит проблем. Все производится в четыре этапа:

  • Расчеты. Они производятся с учетом ваших целей и задач, а именно, параметры рабочего помещение, наличие в нем ограничений, вес груза и расстояние на которое нужно произвести транспортировку. Нужно зафиксировать все эти данный для составления чертежа и выбора конструкции.
  • Создание чертежа. Если в этом деле нет опыта, то лучше обратится к человеку с опытом и инженерным образованием, который сможет сократить время на создание модели на бумаге. Если помощи взять неоткуда, то лучше обратится в интернет и посмотреть рабочие чертежи базовых конструкций. Каждая из типов будет эффективна в определённых условиях, замеры которых вы сделаете ранее.
  • Подбор материалов. Подбор стоит начинать уже на первых этапах, а именно отталкиваться от уже имеющих вещей и тех, что можно приобрести. От вашего чертежа и расчетов зависит, какие детали будут нужны и какой материал лучше использовать. Покупайте в силу своего бюджета и с заделом на дальнейшее использование. Сильно экономить не стоит, иначе конструкция может подвести в самый ответственный момент.
  • Конструирование. Этот шаг самый простой из всех, потому что здесь нужно лишь соблюдать план и делать на совесть.

При определённой сноровке и подготовленности может получится очень добротная рабочая модель, которая не будет уступать строительным аналогам. Но если задачи не слишком амбициозные, то сильных затрат это не потребует. Для надежности можно в создании использовать уже готовый части из строительных полиспастов.

Заключение

Полиспасты просты в устройстве, но их назначение важно, потому что благодаря им можно изводить сложнейшие грузоподъемные манипуляции. Строительство зданий, проведение линий электрических кабелей, установка фуникулера или спасательная операция, в любой из этих ситуациях надежность исполнения может гарантировать система блоков.


Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал множество механизмов, которые упрощают этот процесс, и в этой статье мы обсудим полиспасты: назначение и устройство таких систем, а также попытаемся сделать простейший вариант такого приспособления своими руками.

Грузовой полиспаст – это система, состоящая из веревок и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффективной силе при потере в длине. Принцип довольно прост. В длине мы проигрываем ровно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. Благодаря этому золотому правилу механики можно большой массы, не прилагая при этом больших усилий. Что в принципе не так критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам придется вытянуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Применение таких приспособлений обойдется вам дешевле, чем аренда подъемного крана, к тому же, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста есть две разные стороны: одна из них неподвижная, которая крепится на опоре, а другая – подвижная, которая цепляется на самом грузе . Выигрыш в силе происходит благодаря подвижным блокам, которые крепятся на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит только для изменения траектории движения самой веревки.

Виды полиспастов выделяют по сложности, четности и кратности. По сложности есть простые и сложные механизмы, а кратность обозначает умножение силы, то есть, если кратность будет равна 4, то теоретически вы выигрываете в силе в 4 раза. Также редко, но все же применяется скоростной полиспаст, такой вид дает выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем малой скорости элементов привода.

Рассмотрим для начала простой монтажный полиспаст. Его можно получить при добавлении блоков на опору и груз. Чтобы получить нечётный механизм, необходимо закрепить конец верёвки на подвижной точке груза, а чтобы получить чётный, то крепим веревку на опоре. При добавлении блока получаем +2 к силе, а подвижная точка дает +1, соответственно. Например, чтобы получить полиспаст для лебедки с кратностью 2, необходимо закрепить конец верёвки на опоре и использовать один блок, который крепится на грузе. И у нас будет чётный вид приспособления.

Принцип работы полиспаста с кратностью 3 выглядит по-другому. Здесь конец веревки крепится на грузе, и используются два ролика, один из них мы крепим на опоре, а другой – на грузе. Такой тип механизма дает выигрыш в силе в 3 раза, это нечётный вариант. Чтобы понять, каков выигрыш в силе получится, можно воспользоваться простым правилом: сколько веревок идет от груза, таков наш выигрыш в силе. Используются обычно полиспасты с крюком, на котором, собственно говоря, и крепится груз, ошибочно думать, что это только блок и веревка.

Теперь узнаем, как работает полиспаст сложного типа. Под этим названием подразумевается механизм, где соединены в одну систему несколько простых вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе таких конструкций рассчитывается путем перемножения их кратностей. Например, мы тянем один механизм с кратностью 4, а другой с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равен 8. Все вышеуказанные расчеты имеют место быть только у идеальных систем, у которых нет силы трения, на практике же дела обстоят иначе.

В каждом из блоков происходит небольшая потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо помнить: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Лучше всего использовать ролики с большим радиусом там, где это возможно. При использовании карабинов следует делать блок из одинаковых вариантов, но ролики гораздо эффективнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффективный блок необходимо располагать ближе к грузу для получения максимального эффекта.

Как же нам рассчитать реальный выигрыш в силе? Для этого нам необходимо знать КПД применяемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы используем веревку большого диаметра или слишком жесткую, то эффективность от блоков будет значительно ниже, чем указана производителем. А значит, необходимо это учесть и скорректировать КПД блоков. Чтобы рассчитать реальный выигрыш в силе простого типа грузоподъемного механизма, необходимо рассчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе сложных типов необходимо перемножить реальные силы простых, из которых он состоит.

Не стоит забывать еще и о трении веревки, так как ветви ее могут перекручиваться между собой, а ролики от больших нагрузок могут сходиться и зажимать веревку. Дабы этого не происходило, следует разнести блоки относительно друг друга, например, можно между ними использовать монтажную плату. Следует также приобретать только статические веревки, не растягивающиеся, так как динамические дают серьёзный проигрыш в силе. Для сбора механизма может использоваться как отдельная, так и грузовая веревка, присоединенная к грузу независимо от подъемного устройства.

Преимущества использования отдельной веревки состоит в том, что вы можете быстро собрать или приготовить заранее грузоподъемную конструкцию. Вы также можете использовать всю ее длину, это также облегчает проход узлов. Из минусов можно упомянуть то, что нет возможности автоматической фиксации поднимаемого груза. Преимущества грузовой веревки в том, что возможна автофиксация поднимаемого объекта, и нет необходимости в отдельной веревке. Из минусов важно то, что при работе сложно проходить узлы, а также приходится затрачивать грузовую веревку на сам механизм.

Поговорим об обратном ходе, который неизбежен, так как он может возникнуть при прихватывании веревки, или же в момент снятия груза, или при остановке на отдых. Чтобы обратного хода не возникало, необходимо использовать блоки, которые пропускают веревку только в одну сторону. При этом организовываем конструкцию так, что блокирующий ролик крепится первым от поднимаемого объекта. Благодаря этому, мы не только избегаем обратного хода, но также позволяем закрепить груз на время разгрузки или же просто перестановки блоков.

Если вы используете отдельную веревку, то блокирующий ролик крепится последним от поднимаемого груза, при этом фиксирующий ролик должен обладать высокой эффективностью.

Теперь немного о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Редко, когда у нас под рукой находится веревка нужной длины, чтобы закрепить подвижную часть блока. Вот несколько видов крепления механизма. Первый способ – с помощью схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Данный способ, как показала практика, является наиболее эффективным, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом вначале он не деформирует веревку, а спустя какое-то время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.

Другой способ заключается в использовании зажима общего назначения. Время показало, что его можно использовать на обледенелых и мокрых веревках. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно травмирует веревку. Еще один способ заключается в использовании персонального зажима, но он является не рекомендуемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, или даже может перекусить веревку. Это все промышленные образцы и их применение, мы же попробуем создать самодельный полиспаст.

 

Возможно, будет полезно почитать: