Полиспасты. назначение и устройство

Введение

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.

Запасовка полиспастов

На практике может появиться необходимость изменить расстояние между основными грузовыми блоками и расположение последней. Подобная процедура называется запасовкой и она позволяет изменить скорость либо высоту подъема груза. В грузовых кранах с ее помощью можно подкорректировать нарушенную прямолинейность подъема, что повышает общую безопасность работ и предсказуемость поведения.

Всего существует четыре вида запасовки:

• Однократная, которую используют на стреловых подъемных механизмах, оснащенных гуском. В этом случае крюк подвешивают на одной нити каната и проводят через все блоки с последующим наматыванием на жестко закрепленный барабан.
• Двухкратная, которую используют на различных кранах, имеющих балочную и подъемную стрелу. В 1-м случае конец каната крепят на корне, а 2-й прогоняют через обводные барабаны, крюковые и стреловые блоки, вершину башни с подводом к лебедке. Во 2-м случае неподвижно жестко закрепленные блоки размещают прямо на головке стрелы, а канат крепят сразу в грузовую лебедку.
• Четырехкратная, которую применяют обычно на кранах и механизмах с высокой грузоподъемность. В ее основе лежит однократная или двухкратная запасовка, но ее реализуют отдельно по каждому из имеющихся блоков.
• Переменная, в основе которой лежит желание изменить рабочую грузоподъемность механизма. Для этого в подвижные блоки монтируют подвижные обоймы, которые удерживает сам канат либо цепь. Изменение же кратности проведенной по итогу запасовки идет за счет опускания подвески на специальную опору, которое происходит при сматывании каната.

Приобрести полиспасты, а также блоки для них можно оставив заявку по телефону +7 (812) 44-989-11 либо электронной почте

Травматизм при работе с лебедкой.

Из наиболее частых травм можно назвать следующие:

– удары по ногам и рукам прослабленным тросом при резко рывке (обычно при лебежении в горку и неграмотной помощи колесами («в букс»), кроме того, при таких рывках и трос легко оборвать и редуктор лебедки).

Чаще всего заканчивается ушибами, хотя известны и более опасные случаи – открытые переломы.

– удары тросом при его разрыве. Кстати не имеет значение стальной трос или синтетический… разве что характер травм может быть разным… Чаще всего переломы костей кисти рук и глубокие ссадины.

– втянутые в барабан руки. При не согласованных действиях нятягивающего трос и управляющего лебедкой или при зацеплении руки за трос и крюк. В лучшем случае ушибы рук и пальцев, в худшем отрезанные пальцы и тяжелые переломы рук.

– Травмы соскользнувшей вверх корозащиткой – ушибы царапины. На деревьях которые слегка прогибаются под нагрузкой стропа, содрав кору, может резко взметнуть вверх. Следовательно: Не рекомендуется держаться за ствол дерева, да и вообще лучше стоять поодаль! Не следует стоять на тросе и корозащитке! Конечно иногда такие действия необходимы, но обязательно отдавайте себе отчет в том риске которому вы подвергаете себя и тем более других.

– травмы упавшими ветками и стволами деревьев. Во время лебежения могут возникать переменные, скачкообразные нагрузки вызывающие раскачивание ствола и падение крупных веток и самого ствола! Известны случаи серьезных повреждений автомобиля, но возможны и тяжелые травмы! Снова напрашивается вывод: стоять как можно дальше от деревьев за которые прикреплена лебедка.

Как поднять тяжёлый груз на высоту?

В мифе о Сизифе главный герой долго и безуспешно толкал камень в гору. К сожалению, зачастую попытки пронести рояль на пятый этаж становятся таким же сизифовым трудом.

Существует несколько способов поднять негабаритный, тяжёлый груз на высоту:

1. С помощью грузчиков-такелажников, поднимая его по ступенькам. Это как раз тот самый сизифов труд. Разумеется, можно донести и вручную. Но узкие лестничные пролёты не входят в трудное положение грузчиков. Поэтому крупный груз обязательно будет застревать, его придётся всячески толкать и вертеть, чтобы он как-то вписался в очередной поворот. Заодно этот предмет будет задевать перила, стены, двери. То есть наносить ущерб всему, что заденет, при этом и сам груз будет страдать от ударов. К тому же всё это и просто опасно для здоровья, ведь гравитация — сила бессердечная и непреодолимая. Представить, чем закончится для человека падение на лестнице вместе с грузом в 500 кг, не так уж и сложно. К грузам до 1000 кг, которые допустимо поднимать на этаж вручную, относятся cейфы, банкоматы, музыкальные инструменты (арфа, фортепиано, рояль, орган), печатная техника, мебель, телевизоры, холодильники (домашние, промышленные, витринные), музейные экспонаты, мототехника, кондиционеры, серверные стойки, стеклопакеты, строительные материалы и прочее.
2. С помощью автокрана и другой тяжелой техники. Такой способ применяется, когда нужно произвести такелажные работы повышенной категории сложности. Например, когда требуется доставить груз весом больше 1000 кг. Поднимать с помощью автокрана технику, музыкальные инструменты, мебель и другие предметы весом меньше тонны нерационально. В первую очередь, по той причине, что автокраны обычно задействуют, когда существует необходимость поднять на высоту действительно очень тяжёлые и крупногабаритные предметы: например, заводские станки, крупное военное или медицинское оборудование. Использовать же автокран, чтобы поднять пианино, равносильно попыткам прочитать книгу с помощью бинокля — это возможно, но неудобно. Кроме всего этого, аренда спецтехники стоит немалых денег. И, наконец, соседи явно не обрадуются, что выезд из дворовой территории перекрыт спецтехникой.
3. С помощью промышленных альпинистов. Это оптимальный метод, который был неоднократно проверен нашими сотрудниками. Для поднятия груза используются лебёдки и верёвочные полиспасты. Груз на высоту поднимают через окно. Нанести какой-либо ущерб зданию или же самому грузу наши специалисты не могут — все работы производятся крайне внимательно и тщательно, и варианта, что предмет врежется в стену, просто не существует (что, кстати, может произойти при работе с автокраном). Каждый этап работы по подъёму груза на высоту контролируется специалистами. Все работы ведутся по предварительным расчётам, и груз проходит в окно с ювелирной точностью. При этом работы проводятся быстро и качественно.

Промышленный альпинизм

был востребован и необходим всегда, во многих отраслях и сферах нашей жизни. Если вам необходимы подобные услуги, то изначально следует обращаться только к хорошим и проверенным специалистам, которые знают все тонкости и нюансы данной работы. В настоящее время услуги по подъёму разнообразных грузов с помощью промышленных альпинистов всё более и более востребованы в силу высокого уровня безопасности, большой скорости проведения работ и лёгкости организации всего процесса по сравнению с использованием тяжёлой техники и различных механизмов. Зачастую поднять груз на высоту верёвками гораздо дешевле «классического» способа подъёма.

Создаем простейший подъемный механизм своими руками

А вот если механизм для грузов нужен срочно или на один раз, а выбирать по магазинам его нет времени и жалко денег, мы расскажем, как сделать полиспаст своими руками. Хорошо, если у вас в мастерской имеются резьбовые шпильки, подшипники, блок, трос, крюк, шестеренка. Понадобится немного времени: нужно подшипники насадить на шпильку. Гайку от шпильки желательно зафиксировать, чтобы не тратить некоторую часть сил впустую на прокручивание своеобразного вала. Конец шпильки можно снабдить шестеренкой, сделав таким образом более удобный ручной привод.

Через блок перекидываем трос и крепим его на опоре, а вот на другой конец цепляем крюк, на который будем вешать груз. Также на конце троса можно зафиксировать систему строп, если характер груза не позволит его насадить на крюк. В принципе, самый простейший вариант полиспаста готов. Остается приступить к работе, соблюдая технику безопасности, которая одинакова для всех механизмов, как покупных, так и самодельных. Внимательно проверяйте все элементы на целостность перед работой, а во время работы не делайте резких движений, поднимать груз следует плавно, и, конечно, не стоит стоять под подвешенным грузом.

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

Запасовка полиспастов

Запасовка – технологическая операция изменения расположения основных грузовых блоков полиспаста, а также расстояний между ними. Целью запасовки является изменение скорости или высоты подъёма грузов путём определённой схемы прохождения канатов по блокам устройства.

Схемы запасовки определяются типом грузоподъёмной техники. Известно, в частности, что механизмы изменения вылета стрелы различны для ручной или электротали – с одной стороны, и для кранов – с другой. Поэтому для лебёдок запасовка производится изменением расположения оси направляющего блока, и предназначается только для изменения длины вылета стрелы. В грузовых кранах запасовкой исправляют возможную криволинейность перемещения груза. Кроме грузовых канатов, запасовку применяют также и для канатных устройств перемещения рабочей тележки.

Различают следующие схемы запасовок:

Однократная, которая применяется для грузоподъёмных механизмов стрелового типа с гуськом. Крюк при этом подвешивается на одной нитке каната, последовательно проводится через все неподвижные блоки, после чего наматывается на барабан. Такой способ запасовки наименее эффективен.
Двухкратная, которая может быть применена на кранах, как с подъёмной, так и балочной стрелой. В первом случае неподвижные блоки располагаются на головке стрелы, а противоположный конец каната закрепляется в грузовой лебёдке. Во втором случае один из концов каната закрепляют на корне стрелы, а второй последовательно пропускают через обводной барабан, блоки крюковой подвески, стреловые блоки, блоки оголовка башни и затем подводят к грузовой лебёдке.
Четырёхкратная, используемая для механизмов большой грузоподъёмности. Здесь реализуется одна из схем, описанных выше, но отдельно по каждому из блоков крюковой подвески. Две рабочих ветви каната при этом направляются на блоки рабочей стрелы. Соединение смежных полиспастов производится через дополнительный неподвижный блок, который устанавливается на стойке платформы поворота крана.
Переменная, суть которой состоит в изменении грузоподъёмности крана. При таком виде запасовки (она может быть и двух-, и четырёхкратной) возможно соответствующее увеличение массы поднимаемого груза. Для этого в подвижные блоки дополнительно устанавливают по одной или две подвижных обоймы. Удержание обойм производит сам грузовой канат из-за разницы в усилиях, которые создаются наличием крюковой подвески. Изменение кратности запасовки выполняется опусканием крюковой подвески на опору при продолжающемся сматывании каната.

Двух- и особенно – четырёхкратная запасовка позволяет производить безопасный подъём груза, который практически вдвое превышает тяговое усилие, развиваемое лебёдкой. При этом проворот канатов под нагрузкой исключается, что существенно снижает их износ.

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.

Полиспаст
– система подвижных и неподвижных блоков, соединённых гибкой связью (канатом или цепью), применяемая для увеличения силы (силовой полиспаст) или скорости (скоростной полиспаст) . Отличительной особенностью подвижных блоков является то, что их ось имеет возможность перемещения в пространстве относительно неподвижных блоков.

Обычно в грузоподъёмных машинах применяют силовые полиспасты
, позволяющие уменьшить усилие по подъёму груза, момент от веса груза на барабане, передаточное число механизма и т.д.

Скоростные полиспасты
, позволяющие получить повышение скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяют значительно реже, например, в гидравлических или пневматических подъёмниках.

Основным параметром полиспаста является его кратность
, под которой понимают отношение скорости движения подвижной ветви гибкого тягового органа к скорости подъёма груза или отношение числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей каната, навиваемых на барабан. Кратность полиспаста характеризует выигрыш в силе.

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.

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.

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.

5 Варианты крепежа веревки к грузоподъемному механизму

Сейчас немножко о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Нечасто, когда у нас рядом пребывает веревка необходимой длины, чтобы зафиксировать подвижную часть блока. Вот пару видов крепления механизма. Первый метод – при помощи схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Этот вариант, на практике, считается самым лучшим, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом сначала он не деформирует веревку, а через некоторое время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.

Иной вариант состоит в применении зажима общего направления. Время показало, что его можно применить на обледенелых и мокрых канатах. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно повреждает веревку. Очередной метод состоит в применении личного зажима, но он считается не предлагаемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, либо даже может покушать веревку. Все это промышленные образцы и их использование, мы же попробуем сделать рукодельный полиспаст.

https://youtube.com/watch?v=cW0dnaxdkEQ

Расчет полиспаста

Для сгибания и разгибания каната к его сбегающей ветви необходимо приложить дополнительную силу W, которая зависит от размеров и конструкции каната и блока, а также от натяжения каната. Ее можно определить из уравнения моментов сил относительно оси блока без учета сил трения в опоре блока:

где R = D/2 — радиус ручья блока; q — коэффициент жесткости (его значение определяют экспериментально). Уравнение моментов всех действующих сил относительно оси блока (рис. 1, а) имеет вид:

где N — нагрузка на ось блока, равная геометрической сумме сил Sнаб и Sсбег; do — диаметр оси блока; f — коэффициент трения в опоре блока.

При определении величины N с некоторым допущением можно принять Sнаб≈Sсбег и тогда при угле обхвата блока канатом 2α:

Подставив это соотношение в выше приведенное уравнение моментов, получим:

КПД блока

Коэффициент полезного действия блока (КПД блока) — это отношение полезной работы Sнабh при подъеме груза весом Gгр на высоту h к полной работе, совершенной при этом силой Sсбег на том же пути h с учетом преодоления потерь на трение и жесткости каната.

КПД неподвижного блока

Поэтому для неподвижного блока, у которого перемещение набегающей и сбегающей ветвей каната одинаково, КПД неподвижного блока выражается формулой:

Анализ этой формулы показывает, что чем больше угол обхвата блока канатом и чем больше жесткость каната и трение в опоре блока, тем меньше значение КПД блока и тем больше дополнительная сила, которую необходимо приложить к канату, чтобы обеспечить равномерное движение груза. На КПД блока наиболее существенное влияние оказывают потери на трение в опоре блока, зависящие от конструкции и состояния опоры, поэтому при практических расчетах с достаточной степенью точности КПД блока принимают независящим от диаметра и конструкции каната, от размеров блока и от угла обхвата его канатом. Для блоков с опорой на подшипниках скольжения η = 0,95÷0,96; для блоков на подшипниках качения η = 0,97÷0,98. Меньшие значения принимают для блоков, работающих при повышенной температуре или в запыленной или загазованной среде. Тогда натяжение ветви тягового органа, набегающей на блок:

При обегании канатом неподвижного блока скорости движения набегающей и сбегающей ветви равны между собой (рис. 1, в). Если же набегающая ветвь каната со скоростью υ1 (рис. 1, г) набегает на подвижный блок, ось которого перемещается со скоростью υо, то скорость сбегающей ветви каната равна υ1 + 2υо.

Силовой полиспаст

Рис. 2

Развернутая схема обегания канатом блоков одинарного (простого) силового полиспаста приведена на рисунке 2. Если пренебречь сопротивлением в полиспасте, то есть когда система является неподвижной, сила в любой точке каната полиспаста:

где Gгр — вес груза; a — число перерезов каната, на которых подвешен груз (в сечении К-К на рис. 2); для одинарного полиспаста это число называется кратность полиспаста.

При подъеме или опускании груза, если учитывать силы сопротивления от жесткости каната и от трения в опорах блоков, натяжение отдельных ветвей каната различно. Обозначим через S1 натяжение ветви каната, идущей на обводной блок А1, S2 — натяжение следующей ветви и т. д. В общем случае при кратности полиспаста а натяжение последней неподвижно закрепленной ветви каната равно Sа. Отсюда следует равенство:

Если ветви каната в полиспасте расположены под углом к направлению силы тяжести, то надо брать проекции сил натяжения на вертикальную ось.

Соотношение между натяжениями отдельных ветвей каната при подъеме груза:

где η — КПД блока.

Используя эти соотношения, получаем:

Вычислив сумму геометрической прогрессии (выражение в скобках), определим соотношение между весом груза Gгр и натяжением каната S1 при параллельном расположении ветвей полиспаста без учета динамических нагрузок:

Натяжение Sбар каната, подводимого к барабану Б (рис. 2), больше натяжения S1, поскольку необходимо преодолевать сопротивление в обводных блоках А1, А2, А3. Если число обводных блоков равно t, максимальное натяжение каната при подъеме груза:

При опускании груза максимальное натяжение Sа будет в последней ветви, оно равно:

КПД полиспаста

КПД полиспаста, имеющего кратность а, в целом определяется как отношение полезной работы при подъеме груза Gгр на высоту h к затраченной при этом работе Sбарah, то есть:

При этом максимальное натяжение в системе полиспаста при подъеме груза может быть определено по зависимости:

Схема полиспаста

Вот простейшая схема полиспаста.

Кружки это блоки. Большой круг привод, а вернее барабан, грузоподъемного крана. Конец троса закреплен не на крюке крана, а на неподвижной относительно крана поверхности. Такой поверхностью может быть стрела крана или, если говорить про башенные краны, каретка. Нижний блок никак не закреплен на кране и является подвижным относительно него. Это две простейшие схемы устройства полиспаста.

Какие же нагрузки возникают в этом случае?

Расчет полиспаста

Вернее будет спросить, как изменится нагрузка на двигатель и на сам канат. В нашем случае она уменьшится в два раза. Конечно, можно приводить формулы и школьные примеры известные еще со времен Архимеда, но можете поверить на слово. Но это относительно простой пример. Как произвести расчет полиспаста более сложного я расскажу в другой статье. А теперь рассмотрим какие-же бывают полиспасты.