Wie funktionieren Blöcke? Die einfachsten Mechanismen zum Heben von Lasten. Klassifizierung der Modelle nach unterschiedlichen Eigenschaften.

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Der Block besteht aus einem oder mehreren Rädern (Rollen), die von einer Kette, einem Riemen oder einem Kabel umschlossen sind. Genau wie ein Hebel reduziert eine Flaschenrolle die zum Heben einer Last erforderliche Kraft, kann aber auch die Richtung der ausgeübten Kraft ändern.

Der Kraftgewinn geht auf Kosten der Distanz: Je geringer der Kraftaufwand zum Heben einer Last ist, desto länger ist die Distanz, die der Angriffspunkt dieser Kraft zurücklegen muss. Das Flaschenzugsystem erhöht den Kraftzuwachs durch den Einsatz von mehr tragenden Ketten. Solche stromsparenden Geräte haben ein sehr breites Anwendungsspektrum – vom Bewegen massiver Stahlträger über Höhen bis hin zu Baustellen bevor die Fahnen gehisst werden.

Wie bei anderen einfachen Mechanismen sind die Erfinder des Blocks unbekannt. Auch wenn Blöcke möglicherweise schon früher existierten, stammen die ersten Erwähnungen in der Literatur aus dem fünften Jahrhundert v. Chr. und beziehen sich auf die Verwendung von Blöcken durch die alten Griechen auf Schiffen und in Theatern.

Bewegliche Blocksysteme montiert auf einer Hängeschiene (Bild oben) Sie werden häufig an Montagelinien eingesetzt, da sie die Bewegung schwerer Teile erheblich erleichtern. Die aufgebrachte Kraft (F) ist gleich dem Gewicht der Last (W), dividiert durch die Anzahl der Ketten, mit denen sie getragen wird (n).

Einzelne feste Blöcke

Das einfachste Art Der Block verringert nicht die Kraft, die zum Heben der Last erforderlich ist, sondern ändert die Richtung der ausgeübten Kraft, wie in den Abbildungen oben und oben rechts dargestellt. Fester Block an der Oberseite des Fahnenmastes erleichtert das Anheben der Fahne, indem die Schnur, an der die Fahne befestigt ist, nach unten gezogen werden kann.

Einzelne bewegliche Blöcke

Einzelner Block Dank seiner beweglichen Funktion reduziert sich der Kraftaufwand zum Heben der Last um die Hälfte. Allerdings bedeutet eine Halbierung der aufgebrachten Kraft, dass der Angriffspunkt doppelt so weit zurückgelegt werden muss. IN in diesem Fall Kraft ist gleich der Hälfte des Gewichts (F=1/2W).

Blocksysteme

Bei Verwendung einer Kombination aus festem und beweglichem Block beträgt die aufgebrachte Kraft ein Vielfaches der Gesamtzahl der Lastketten. In diesem Fall ist die Kraft gleich der halben Gewichtskraft (F=1/2W).

Ladung, vertikal durch den Block aufgehängt, ermöglicht die Horizontale elektrische Kabel.

Schwebelift(Bild oben) besteht aus einer Kette, die um einen beweglichen und zwei feste Blöcke gewickelt ist. Das Heben einer Last erfordert eine Kraft, die nur der Hälfte ihres Gewichts entspricht.

Flaschenzug, die üblicherweise bei großen Kränen verwendet wird (Bild rechts), besteht aus einem Satz beweglicher Blöcke, an denen die Last aufgehängt ist, und einem Satz stationärer Blöcke, die am Ausleger des Krans befestigt sind. Einen Kraftzuwachs dadurch erhalten große Menge Mit Blöcken kann der Kran sehr schwere Lasten, wie zum Beispiel Stahlträger, heben. In diesem Fall ist die Kraft (F) gleich dem Quotienten aus dem Gewicht der Last (W) geteilt durch die Anzahl der Tragseile (n).

Die Verwendung eines beweglichen Blocks führt zu einem doppelten Kraftgewinn, die Verwendung eines stationären Blocks ermöglicht es Ihnen, die Richtung der ausgeübten Kraft zu ändern. In der Praxis werden Kombinationen aus beweglichen und festen Blöcken verwendet. Darüber hinaus können Sie mit jedem beweglichen Block die aufgebrachte Kraft halbieren oder die Geschwindigkeit der Lastbewegung verdoppeln. Feste Blöcke werden verwendet, um bewegliche Blöcke zu einem einzigen System zu verbinden. Ein solches System aus beweglichen und festen Blöcken wird Flaschenzug genannt.

Definition

Ein Flaschenzug ist ein System aus beweglichen und festen Blöcken, die durch eine flexible Verbindung (Seile, Ketten) verbunden sind und dazu dienen, die Kraft oder Geschwindigkeit beim Heben von Lasten zu erhöhen.

Ein Kettenzug wird dort eingesetzt, wo es darum geht, eine schwere Last mit minimalem Kraftaufwand zu heben oder zu bewegen, für Spannung zu sorgen usw. Der einfachste Kettenzug besteht aus nur einem Block und einem Seil und ermöglicht es Ihnen, die zum Heben der Last erforderliche Zugkraft zu halbieren.

Abbildung 1. Jeder bewegliche Block in der Rolle sorgt für einen doppelten Kraft- oder Geschwindigkeitsgewinn

Typischerweise verwenden Hebemechanismen Kraftrollen, um die Spannung des Seils, das Moment aus dem Gewicht der Last auf der Trommel und das Übersetzungsverhältnis des Mechanismus (Hebezeug, Winde) zu reduzieren. Deutlich seltener werden Schnelllaufrollen eingesetzt, die es ermöglichen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Last bei niedrigen Drehzahlen des Antriebselements zu steigern. Sie werden in hydraulischen oder pneumatischen Aufzügen, Ladern und Teleskopausleger-Ausfahrmechanismen von Kränen eingesetzt.

Das Hauptmerkmal der Riemenscheibe ist die Vielfältigkeit. Dies ist das Verhältnis der Anzahl der Zweige des flexiblen Körpers, an dem die Last hängt, zur Anzahl der auf der Trommel aufgewickelten Zweige (bei Kraftrollen) oder das Verhältnis der Geschwindigkeit des vorderen Endes des flexiblen Körpers zur angetriebenes Ende (für Hochgeschwindigkeits-Riemenscheiben). Relativ gesehen ist die Multiplizität ein theoretisch berechneter Koeffizient des Kraft- bzw. Geschwindigkeitszuwachses beim Einsatz eines Kettenzuges. Die Änderung der Multiplizität des Flaschenzugsystems erfolgt durch das Einführen oder Entfernen zusätzlicher Blöcke aus dem System, wobei das Ende des Seils mit gerader Multiplizität an einem festen Strukturelement und bei ungerader Multiplizität an der Hakenklemme befestigt wird.

Abbildung 2. Seilbefestigung mit gerader und ungerader Vielzahl von Rollensystemen

Der Kraftgewinn bei Verwendung einer Riemenscheibe mit $n$ beweglichen und $n$ festen Blöcken wird durch die Formel $P=2Fn$ bestimmt, wobei $P$ das Gewicht der Last und $F$ die ausgeübte Kraft ist der Eingang der Riemenscheibe, $n$ – Anzahl der beweglichen Blöcke.

Abhängig von der Anzahl der Seilstränge, die an der Trommel des Hubwerks befestigt sind, kann man zwischen einfachen (einfachen) und doppelten Kettenzügen unterscheiden. IN Einzelflaschenzüge Beim Auf- oder Abwickeln eines flexiblen Elements aufgrund seiner Bewegung entlang der Trommelachse kommt es zu einer unerwünschten Änderung der Belastung der Trommelstützen. Auch wenn im System keine freien Blöcke vorhanden sind (das Seil vom Hakenaufhängungsblock geht direkt zur Trommel), bewegt sich die Last nicht nur in der vertikalen, sondern auch in der horizontalen Ebene.

Abbildung 3. Einzel- und Doppelrollen

Um ein strikt vertikales Heben der Last zu gewährleisten, werden Doppelrollen (bestehend aus zwei Einzelrollen) verwendet; in diesem Fall sind beide Enden des Seils an der Trommel befestigt. Um die normale Position der Hakenaufhängung bei ungleichmäßiger Dehnung des flexiblen Elements beider Riemenscheiben sicherzustellen, werden ein Balancer oder Ausgleichsblöcke verwendet.

Abbildung 4. Methoden zum Sicherstellen des vertikalen Hebens der Last

Hochgeschwindigkeits-Riemenscheiben unterscheiden sich von Hochleistungs-Riemenscheiben darin Arbeitskraft, normalerweise durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder erzeugt, wird auf einen beweglichen Käfig ausgeübt und die Last wird am freien Ende des Seils oder der Kette aufgehängt. Der Geschwindigkeitsgewinn bei Verwendung einer solchen Riemenscheibe ergibt sich aus der Erhöhung der Lasthöhe.

Bei der Verwendung von Umlenkrollen ist zu berücksichtigen, dass die im System verwendeten Elemente keine absolut flexiblen Körper sind, sondern eine gewisse Steifigkeit aufweisen, sodass der entgegenkommende Ast nicht sofort in den Strom des Blocks gerät und der laufende Ast nicht sofort aufrichten. Dies macht sich am deutlichsten bei der Verwendung von Stahlseilen bemerkbar.

Frage: Warum haben Baukräne einen Haken, der die Last trägt, nicht am Ende des Kabels, sondern an der Halterung des beweglichen Blocks?

Antwort: um das vertikale Heben der Last sicherzustellen.

Abb. 5 zeigt einen Kraftkettenzug, bei dem es mehrere bewegliche Blöcke und nur einen festen gibt. Bestimmen Sie, wie viel Gewicht gehoben werden kann, indem eine Kraft von $F$ = 200 N auf einen stationären Block ausgeübt wird?

Abbildung 5

Jeder der beweglichen Blöcke der Kraftrolle verdoppelt die aufgebrachte Kraft. Das Gewicht, das eine Power-Polypaste dritten Grades heben kann (ohne Berücksichtigung von Korrekturen für Reibungskräfte und Kabelsteifigkeit), wird durch die Formel bestimmt:

Antwort: Der Kettenzug kann eine Last mit einem Gewicht von 800 N heben.

Hebemaschinen sollen einer Person helfen, etwas Schweres auf eine Höhe zu heben. Die meisten Hebemechanismen basieren auf einfaches System Blöcke - Kettenzug. Archimedes wusste es, aber heute wissen viele Menschen nichts von dieser brillanten Erfindung. Erinnern Sie sich an Ihren Physikkurs und finden Sie heraus, wie ein solcher Mechanismus funktioniert, wie er aufgebaut ist und welchen Umfang er hat. Nachdem Sie die Klassifizierung verstanden haben, können Sie mit der Berechnung beginnen. Damit alles klappt, finden Sie hier eine Anleitung zum Aufbau eines einfachen Modells.

Die Erfindung des Kettenzuges gab der Entwicklung der Zivilisationen enorme Impulse. Das Blocksystem half beim Bau riesiger Bauwerke, von denen viele bis heute erhalten sind und moderne Bauherren vor ein Rätsel stellen. Auch der Schiffbau verbesserte sich und die Menschen konnten große Entfernungen zurücklegen. Es ist an der Zeit, herauszufinden, was es ist – ein Kettenzug – und herauszufinden, wo er heute eingesetzt werden kann.

Einfachheit und Effizienz des Mechanismus

Aufbau des Hebemechanismus

Ein klassischer Kettenzug ist ein Mechanismus, der aus zwei Hauptelementen besteht:

Rolle;
flexible Verbindung.

Das einfachste Diagramm: 1 – beweglicher Block, 2 – fest, 3 – Seil

Eine Riemenscheibe ist ein Metallrad, das an seiner Außenkante eine spezielle Nut für ein Kabel aufweist. Als flexible Verbindung kann ein gewöhnliches Kabel oder Seil verwendet werden. Ist die Last schwer genug, kommen Seile aus Kunstfasern oder Stahlseile und sogar Ketten zum Einsatz. Um sicherzustellen, dass sich die Riemenscheibe leicht dreht, ohne zu springen oder zu klemmen, werden Rollenlager verwendet. Alle beweglichen Elemente sind geschmiert.

Eine Rolle wird als Block bezeichnet. Ein Flaschenzug ist ein Blocksystem zum Heben von Lasten. Die Blöcke im Hubmechanismus können stationär (starr befestigt) und beweglich (wenn die Achse während des Betriebs ihre Position ändert) sein. Ein Teil der Riemenscheibe ist an einer festen Halterung befestigt, der andere Teil an der Last. Auf der Lastseite befinden sich bewegliche Rollen.

Fester Block

Die Aufgabe des stationären Blocks besteht darin, die Bewegungsrichtung des Seils und die Wirkung der ausgeübten Kraft zu ändern. Die Rolle des Mobiltelefons besteht darin, an Stärke zu gewinnen.

Beweglicher Block

Wie es funktioniert – was ist das Geheimnis?

Das Funktionsprinzip eines Flaschenzugs ähnelt einem Hebel: Die aufzuwendende Kraft wird um ein Vielfaches kleiner, während die Arbeit im gleichen Volumen verrichtet wird. Die Rolle des Hebels übernimmt das Kabel. Beim Betrieb eines Kettenzuges kommt es auf den Kraftgewinn an, der daraus resultierende Wegverlust bleibt daher unberücksichtigt.

Je nach Ausführung der Riemenscheibe kann der Kraftgewinn unterschiedlich ausfallen. Der einfachste Mechanismus mit zwei Riemenscheiben ergibt ungefähr eine Verdoppelung der Verstärkung, eine Verdreifachung, eine Verdreifachung usw. Die Entfernungszunahme wird nach dem gleichen Prinzip berechnet. Um einen einfachen Flaschenzug zu betreiben, benötigen Sie ein Kabel, das doppelt so lang ist wie die Hubhöhe. Wenn Sie einen Satz aus vier Blöcken verwenden, erhöht sich die Länge des Kabels direkt proportional auf das Vierfache.

Funktionsprinzip des Blocksystems

In welchen Bereichen wird das Blocksystem eingesetzt?

Ein Kettenzug ist ein treuer Helfer im Lager, in der Produktion und im Transportbereich. Es kommt überall dort zum Einsatz, wo mit Kraft Lasten aller Art bewegt werden müssen. Das System wird häufig im Bauwesen eingesetzt.

Obwohl die meisten schweren Arbeiten von Baumaschinen (Kränen) verrichtet werden, hat der Kettenzug einen festen Platz in der Konstruktion von Lastaufnahmevorrichtungen gefunden. Das Blocksystem (Flaschenzug) ist ein Bestandteil von Hebemechanismen wie Winde, Hebezeug und Baumaschinen (verschiedene Arten von Kränen, Bulldozer, Bagger).

Neben der Bauindustrie erhielten Flaschenzüge Aufzüge Breite Anwendung bei der Organisation von Rettungseinsätzen. Das Funktionsprinzip bleibt gleich, das Design wurde jedoch leicht geändert. Die Rettungsausrüstung besteht aus strapazierfähigem Seil und es werden Karabiner verwendet. Bei Geräten für diesen Zweck ist es wichtig, dass das gesamte System schnell zusammengebaut werden kann und keine zusätzlichen Mechanismen erfordert.

Flaschenzug als Teil eines Kranhakens

Klassifizierung von Modellen nach unterschiedlichen Merkmalen

Es gibt viele Umsetzungen einer Idee – eines Systems aus Blöcken, die durch Seile verbunden sind. Sie unterscheiden sich je nach Art der Anwendung und Design-Merkmale. Kennenlernen verschiedene Typen Informieren Sie sich über den Zweck von Aufzügen und die Unterschiede zwischen den Geräten.

Klassifizierung abhängig von der Komplexität des Mechanismus

Abhängig von der Komplexität des Mechanismus gibt es

einfach;
Komplex;
komplexe Kettenzüge.

Beispiel für gerade Modelle

Ein einfacher Kettenzug ist ein System aus in Reihe geschalteten Rollen. Alle beweglichen und festen Blöcke sowie die Last selbst werden durch ein Kabel verbunden. Man unterscheidet gerade und ungerade einfache Riemenscheiben.

Diese werden gerade genannt Hebemechanismen, dessen Ende des Kabels an einem festen Träger – der Station – befestigt ist. Alle Kombinationen werden in diesem Fall als gerade betrachtet. Und wenn das Ende des Seils direkt an der Last oder an der Stelle befestigt ist, an der die Kraft ausgeübt wird, wird diese Struktur und alle ihre Ableitungen als ungerade bezeichnet.

Diagramm eines ungeraden Kettenzugs

Ein komplexes Flaschenzugsystem kann als Flaschenzugsystem bezeichnet werden. Dabei werden nicht einzelne Blöcke in Reihe geschaltet, sondern ganze Kombinationen, die für sich allein genutzt werden können. Grob gesagt setzt in diesem Fall ein Mechanismus einen anderen, ähnlichen in Gang.

Der komplexe Kettenzug gehört weder dem einen noch dem anderen Typ an. Sein Unterscheidungsmerkmal– Rollen bewegen sich auf die Last zu. Das komplexe Modell kann sowohl einfache als auch komplexe Kettenzüge umfassen.

Durch die Kombination eines zweifachen und eines sechsfachen einfachen Kettenzuges entsteht eine komplexe sechsfache Ausführung

Einteilung nach Zweck des Aufzugs

Je nachdem, was Sie mit einem Kettenzug erreichen möchten, werden sie unterteilt in:

Leistung;
hohe Geschwindigkeit.

A – Power-Version, B – High-Speed

Die Power-Option wird häufiger genutzt. Wie der Name schon sagt, besteht seine Aufgabe darin, für einen Kraftzuwachs zu sorgen. Da erhebliche Gewinne ebenso erhebliche Entfernungsverluste erfordern, sind auch Geschwindigkeitsverluste unvermeidlich. Wenn Sie beispielsweise bei einem 4:1-System eine Last einen Meter heben, müssen Sie 4 Meter Kabel ziehen, was die Arbeit verlangsamt.

Der Hochgeschwindigkeitskettenzug ist prinzipiell eine Rückwärtskraft-Konstruktion. Es bringt keinen Kraftzuwachs, sein Ziel ist Geschwindigkeit. Wird verwendet, um die Arbeit auf Kosten des aufgewendeten Aufwands zu beschleunigen.

Vielfältigkeit ist das Hauptmerkmal

Der wichtigste Indikator, auf den bei der Organisation des Lastentransports geachtet wird, ist die Vielfältigkeit der Riemenscheibe. Dieser Parameter gibt herkömmlicherweise an, wie oft der Mechanismus es Ihnen ermöglicht, an Stärke zu gewinnen. Tatsächlich gibt die Multiplizität an, auf wie viele Äste des Seils das Gewicht der Last verteilt ist.

Kinematisches Verhältnis

Die Multiplizität wird in Kinematik (entspricht der Anzahl der Knicke im Seil) und Kraft unterteilt, die unter Berücksichtigung der Überwindung der Reibungskraft durch das Seil und der nicht idealen Effizienz der Rollen berechnet wird. In den Nachschlagewerken finden sich Tabellen, die die Abhängigkeit des Leistungsfaktors vom kinematischen Faktor bei unterschiedlichen Blockwirkungsgraden darstellen.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weicht die Kraftmultiplizität deutlich von der kinematischen ab. Bei einem niedrigen Rollenwirkungsgrad (94 %) ist der tatsächliche Festigkeitsgewinn einer 7:1-Riemenscheibe geringer als der Gewinn einer Sechsfach-Riemenscheibe mit einem Blockwirkungsgrad von 96 %.

Schemata von Riemenscheiben unterschiedlicher Multiplizität

So führen Sie Berechnungen für einen Kettenzug durch

Auch wenn der Aufbau eines Flaschenzugs theoretisch äußerst einfach ist, ist in der Praxis nicht immer klar, wie man eine Last mit Blöcken anhebt. Wie man versteht, welche Vielfalt benötigt wird, wie man die Effizienz des Aufzugs und jedes Blocks einzeln ermittelt. Um Antworten auf diese Fragen zu finden, müssen Sie Berechnungen durchführen.

Berechnung eines separaten Blocks

Die Berechnung des Kettenzuges muss durchgeführt werden, da die Arbeitsbedingungen alles andere als ideal sind. Der Mechanismus unterliegt Reibungskräften aufgrund der Bewegung des Kabels entlang der Riemenscheibe und aufgrund der Drehung der Rolle selbst, unabhängig davon, welche Lager verwendet werden.

Darüber hinaus werden flexible und biegsame Seile selten auf einer Baustelle oder als Teil von Baumaschinen verwendet. Stahlseile oder -ketten haben eine viel größere Steifigkeit. Da das Biegen eines solchen Kabels beim Laufen gegen einen Block zusätzliche Kraft erfordert, muss diese ebenfalls berücksichtigt werden.

Für die Berechnung wird die Momentengleichung für die Riemenscheibe relativ zur Achse abgeleitet:

SrunR = SrunR + q SrunR + Nfr (1)

Formel 1 zeigt die Momente solcher Kräfte:

Srun – Kraft von der Seite des Fluchtseils;
Srun – Kraft vom entgegenkommenden Seil;
q Srun – Kraft zum Biegen/Entbiegen des Seils unter Berücksichtigung seiner Steifigkeit q;
Nf ist die Reibungskraft im Block unter Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten f.

Um das Moment zu bestimmen, werden alle Kräfte mit dem Arm multipliziert – dem Radius des Blocks R oder dem Radius der Hülse r.

Die Kraft des heran- und auslaufenden Seils entsteht durch die Wechselwirkung und Reibung der Seilfäden. Da die Kraft zum Biegen/Ausdehnen des Kabels deutlich geringer ist als die anderen, wird dieser Wert bei der Berechnung der Wirkung auf die Blockachse oft vernachlässigt:

N = 2 Srun×sinα (2)

In dieser Gleichung:

N – Aufprall auf die Riemenscheibenachse;
Srun – Kraft des entgegenkommenden Seils (angenommen, sie entspricht ungefähr Srun;
α ist der Winkel der Abweichung von der Achse.

Blockblock ziehen

Berechnung der Nutzwirkung des Blocks

Effizienz ist bekanntlich der Koeffizient nützliche Aktion, also wie effektiv die geleistete Arbeit war. Sie errechnet sich aus dem Verhältnis von geleisteter Arbeit und aufgewendeter Arbeit. Bei einem Flaschenzug gilt die Formel:

ηb = Srun/ Srun = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)

In der Gleichung:

3 ηb – Blockeffizienz;
d und D – jeweils der Durchmesser der Buchse und der Riemenscheibe selbst;
q – Steifigkeitskoeffizient der flexiblen Verbindung (Seil);
f – Reibungskoeffizient;
α ist der Winkel der Abweichung von der Achse.

Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass die Effizienz durch die Struktur des Blocks (durch den f-Koeffizienten), seine Größe (durch das d/D-Verhältnis) und das Seilmaterial (q-Koeffizient) beeinflusst wird. Der maximale Wirkungsgrad kann mit Bronzebuchsen und Wälzlagern erreicht werden (bis zu 98 %). Gleitlager sorgen für einen Wirkungsgrad von bis zu 96 %.

Das Diagramm zeigt alle Kräfte S an verschiedenen Seilzweigen

So berechnen Sie die Effizienz des Gesamtsystems

Der Hebemechanismus besteht aus mehreren Blöcken. Gesamt Effizienz des Flaschenzugs nicht gleich arithmetische Summe alle Einzelkomponenten. Für die Berechnung verwenden sie eine viel komplexere Formel bzw. ein Gleichungssystem, bei dem alle Kräfte durch den Wert des primären S0 und die Effizienz des Mechanismus ausgedrückt werden:

S1=ηп S0;
S2=(ηп)2 S0; (4)
S3=(ηп)3 S0;

Sn=(ηп)n S0.

Effizienz eines Kettenzuges bei verschiedenen Vergrößerungen

Da der Effizienzwert immer kleiner als 1 ist, nimmt der Wert von Sn mit jedem neuen Block und jeder neuen Gleichung im System schnell ab. Der Gesamtwirkungsgrad der Riemenscheibe hängt nicht nur von ηb ab, sondern auch von der Anzahl dieser Blöcke – der Multiplizität des Systems. Anhand der Tabelle können Sie ηп für Systeme mit unterschiedlicher Anzahl von Blöcken ermitteln unterschiedliche Bedeutungen Effizienz von jedem.

Wie man mit eigenen Händen einen Aufzug baut

Im Bau während Installationsarbeit Der Einbau eines Krans ist nicht immer möglich. Dann stellt sich die Frage, wie man die Last mit einem Seil anhebt. Und hier findet ein einfacher Kettenzug seinen Einsatz. Damit es voll funktionsfähig ist, müssen Sie Berechnungen und Zeichnungen anfertigen und das richtige Seil und die richtigen Blöcke auswählen.

Verschiedene Schemata einfache und komplexe Aufzüge

Vorbereitung der Basis – Diagramm und Zeichnung

Bevor Sie mit dem Bau eines Kettenzugs mit Ihren eigenen Händen beginnen, müssen Sie die Zeichnungen sorgfältig studieren und ein geeignetes Schema für sich auswählen. Sie sollten sich darauf verlassen, wie Sie die Struktur bequemer platzieren können und welche Blöcke und Kabel verfügbar sind.

Es kommt vor, dass die Tragfähigkeit der Flaschenzüge nicht ausreicht und es zu einer komplexen Mehrfachkonstruktion kommt Hebemechanismus Es gibt keine Zeit und Gelegenheit. Dann kommen Doppelkettenzüge zum Einsatz, die eine Kombination aus zwei Einzelkettenzügen darstellen. Dieses Gerät kann die Last auch so anheben, dass sie sich streng vertikal und ohne Verzerrungen bewegt.

Zeichnungen des Zwillingsmodells in verschiedene Variationen

So wählen Sie ein Seil und einen Block aus

Die wichtigste Rolle beim Bau eines Kettenzuges mit eigenen Händen spielt das Seil. Wichtig ist, dass es sich nicht ausdehnt. Solche Seile werden statisch genannt. Die Dehnung und Verformung einer flexiblen Verbindung führt zu erheblichen Einbußen bei der Arbeitseffizienz. Für einen selbstgebauten Mechanismus eignet sich ein Kunststoffkabel, dessen Dicke vom Gewicht der Ladung abhängt.

Das Material und die Qualität der Blöcke sind Indikatoren, die selbstgebauten Hebegeräten die berechnete Tragfähigkeit verleihen. Abhängig von den im Block verbauten Lagern verändert sich dessen Wirkungsgrad und dies wird bereits in den Berechnungen berücksichtigt.

Aber wie kann man eine Last mit eigenen Händen auf eine Höhe heben und sie nicht fallen lassen? Um die Last vor einer möglichen Rückwärtsbewegung zu schützen, können Sie einen speziellen Sperrblock installieren, der eine Bewegung des Seils nur in eine Richtung – die gewünschte Richtung – ermöglicht.

Rolle, entlang der sich das Seil bewegt

Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Heben einer Last durch einen Block

Wenn das Seil und die Blöcke fertig sind, das Diagramm ausgewählt und die Berechnungen durchgeführt wurden, können Sie mit der Montage beginnen. Für eine einfache Doppelrolle benötigen Sie:

Walze – 2 Stk.;
Lager;
Buchse – 2 Stk.;
Clip für Block – 2 Stk.;
Seil;
Haken zum Aufhängen von Ladung;
Anschlagmittel – sofern diese für die Montage benötigt werden.

Zur schnellen Verbindung dienen Karabiner

Das schrittweise Anheben der Last auf eine Höhe erfolgt wie folgt:

Verbinden Sie die Rollen, Buchsen und Lager. Das alles fassen sie in einem Clip zusammen. Holen Sie sich einen Block.
Das Seil wird in den ersten Block eingeführt;
Der Clip mit diesem Block wird starr an einem festen Träger (Stahlbetonbalken, Pfeiler, Wand, speziell montierte Verlängerung usw.) befestigt;
Das Ende des Seils wird dann durch den zweiten Block (beweglich) geführt.
Am Clip ist ein Haken befestigt.
Das freie Ende des Seils ist fixiert.
Sie schleudern die angehobene Last und verbinden sie mit dem Kettenzug.

Der selbstgebaute Hebemechanismus ist sofort einsatzbereit und bietet doppelte Kraftvorteile. Um die Last nun auf eine bestimmte Höhe anzuheben, genügt es, am Ende des Seils zu ziehen. Durch das Umlaufen beider Rollen hebt das Seil die Last ohne an besondere Anstrengung.

Ist es möglich, einen Kettenzug und eine Winde zu kombinieren?

Wenn Sie an den selbstgebauten Mechanismus, den Sie nach dieser Anleitung bauen, eine elektrische Winde anbauen, erhalten Sie einen echten Heimwerkerkran. Jetzt müssen Sie sich beim Heben der Last überhaupt nicht mehr anstrengen; die Winde erledigt alles für Sie.

Sogar Handwinde macht das Heben der Last komfortabler – Sie müssen Ihre Hände nicht am Seil reiben und müssen sich keine Sorgen machen, dass Ihnen das Seil aus den Händen rutscht. Auf jeden Fall ist das Drehen der Windenkurbel deutlich einfacher.

Flaschenzug für Winde

Grundsätzlich besteht auch außerhalb der Baustelle die Möglichkeit dazu Wanderbedingungen Mit einem Minimum an Werkzeugen und Materialien ist der Bau einer einfachen Riemenscheibe für eine Winde eine sehr nützliche Fähigkeit. Besonders Autofahrer werden es zu schätzen wissen, wenn sie das Glück haben, mit ihrem Auto irgendwo an einer unpassierbaren Stelle stecken zu bleiben. Eine hastig gefertigte Riemenscheibe steigert die Leistung der Winde deutlich.

Überschätzen Sie die Bedeutung des Kettenzugs in der Entwicklung moderne Konstruktion und Maschinenbau ist schwierig. Jeder sollte das Funktionsprinzip verstehen und sich dessen Aufbau visuell vorstellen. Jetzt haben Sie keine Angst mehr vor Situationen, in denen Sie eine Last heben müssen, aber es gibt keine spezielle Ausrüstung. Mit ein paar Flaschenzügen, einem Seil und Einfallsreichtum können Sie dies ohne den Einsatz eines Krans bewerkstelligen.

Eine Person ist nicht sehr stark für das Heben großer Lasten, aber sie hat sich viele Mechanismen ausgedacht, die diesen Vorgang erleichtern. In diesem Artikel werden wir Flaschenzüge besprechen: die Richtung und das Design von Systemen dieser Art, und wir werden es auch versuchen die einfachste Version eines solchen Geräts zu implementieren mit meinen eigenen Händen.

1 Wie erleichtern wir das Heben?

Eine Lastenrolle ist ein System aus Seilen und Blöcken, mit dem Sie effektiv an Kraft gewinnen und gleichzeitig an Länge verlieren können. Das Prinzip ist ganz einfach. An der Länge verlieren wir genau so oft, wie wir an Stärke gewinnen. Aufgrund dieser goldenen Regel der Mechanik ist es möglich, große Lasten ohne großen Kraftaufwand zu heben. Was normalerweise nicht sehr kritisch ist. Geben wir ein Beispiel. Jetzt haben Sie die 8-fache Kraft gewonnen und müssen ein 8 Meter langes Seil herausnehmen, um das Objekt auf eine Höhe von 1 Meter zu heben.

Der Einsatz solcher Geräte ist für Sie günstiger als die Anmietung eines Krans für Hebearbeiten, außerdem können Sie den Kraftzuwachs selbst steuern. Die Riemenscheibe hat zwei gegenüberliegende Seiten: Eine davon ist fest, die an der Stütze befestigt ist, und der Rest ist beweglich, der an der Last selbst haftet. Der Kraftgewinn wird durch die beweglichen Blöcke erreicht, die auf der beweglichen Seite der Riemenscheibe befestigt sind. Der feste Teil dient ausschließlich dazu, die Bewegungsbahn des Seils selbst zu verändern.

Arten von Riemenscheiben werden nach Problem, Parität und Multiplizität unterschieden. Je nach Problem gibt es gewöhnliche und schwierige Mechanismen, und die Multiplizität bedeutet die Vervielfachung der Kraft. Mit anderen Worten: Wenn die Multiplizität 4 ist, dann gewinnt man theoretisch um das Vierfache an Kraft. Auch selten, aber immer noch, wird eine Hverwendet; diese Option sorgt für einen Geschwindigkeitsgewinn beim Bewegen von Lasten bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit der Antriebskomponenten.

2 Wie funktioniert die konventionelle Blockbauweise?

Betrachten wir zunächst eine einfache Montagerolle. Es kann durch Hinzufügen von Blöcken zu einer Stütze und einer Last erhalten werden. Um einen ungeraden Mechanismus zu erhalten, sollten Sie das Ende des Seils an einem beweglichen Punkt der Last befestigen, und um einen gleichmäßigen Mechanismus zu erhalten, befestigen wir das Seil an einer Stütze. Wenn wir einen Block hinzufügen, erhalten wir +2 auf die Stärke und der Bewegungspunkt liefert auf dieser Grundlage +1. Um beispielsweise eine Riemenscheibe für eine Winde mit einer Multiplizität von 2 zu erhalten, sollten Sie das Ende des Seils auf einer Stütze befestigen und einen Block verwenden, der an der Last befestigt wird. Und wir haben eine gleichmäßige Sicht auf das Gerät.

Das Funktionsprinzip eines Kettenzuges mit einer Vielfachheit von 3 sieht anders aus. Hier wird das Ende des Seils an der Last befestigt und es werden zwei Rollen verwendet, von denen wir eine an der Stütze und die andere an der Last befestigen. Diese Art von Mechanismus sorgt für einen dreifachen Kraftzuwachs; das ist eine seltsame Option. Um zu verstehen, wie hoch der Kraftzuwachs sein wird, können Sie eine einfache Regel verwenden: Wie viele Seile kommen aus der Ladung, so groß ist unser Kraftzuwachs. In den meisten Fällen werden Umlenkrollen mit Haken verwendet, an denen im Wesentlichen die Last befestigt wird; es ist falsch zu glauben, dass es sich nur um einen Block und ein Seil handelt.

3 Schwieriges Blocksystem – wie berechnet man den Kraftzuwachs?

Lassen Sie uns nun herausfinden, wie ein Kettenzug des schwierigen Typs funktioniert. Dieser Name bezieht sich auf einen Mechanismus, bei dem mehrere herkömmliche Versionen dieses Lastgeräts zu einem System verbunden sind und sich gegenseitig ziehen. Der Festigkeitsgewinn solcher Strukturen wird durch Multiplikation ihrer Multiplizitäten berechnet. Ziehen wir beispielsweise einen Mechanismus mit einer Multiplizität von 4 und einen anderen mit einer Multiplizität von 2, dann beträgt unser theoretischer Kraftgewinn 8. Alle oben genannten Berechnungen finden nur für wunderbare Systeme statt, die keine Reibungskraft haben , wie die Praxis zeigt, ist das anders.

In jedem der Blöcke kommt es zu einem geringen Leistungsverlust durch Reibung, da dieser immer noch für die Überwindung der Reibungskraft aufgewendet wird. Um die Reibung zu reduzieren, müssen wir bedenken: Je größer der Biegeradius des Seils, desto geringer ist die Reibungskraft. Wo möglich empfiehlt sich der Einsatz von Rollen mit großem Radius. Bei der Verwendung von Karabinern ist es notwendig, einen Block mit ähnlichen Optionen herzustellen, aber Rollen sind viel effektiver als Karabiner, da der Verlust bei ihnen 5-30 % beträgt, bei Karabinern jedoch bis zu 50 %. Es ist auch nützlich zu wissen, dass der effektivste Block näher an der Last platziert werden sollte, um die größte Wirkung zu erzielen.

Wie lässt sich der tatsächliche Leistungsgewinn berechnen? Dafür ist es für uns wichtig, die Effizienz der verwendeten Blöcke zu kennen. Die Effizienz wird durch Zahlen von 0 bis 1 ausgedrückt. Wenn wir ein Seil mit großem Durchmesser oder zu steif verwenden, ist die Wirksamkeit der Blöcke viel geringer als vom Hersteller angegeben. Dies bedeutet, dass dafür gesorgt und die Effizienz der Blöcke angepasst werden muss. Berechnung des tatsächlichen Gewinns an Stärke des regulären Typs Hebemechanismus, müssen Sie die Belastung jedes Seilzweigs berechnen und diese falten. Um den Kraftzuwachs schwieriger Typen zu berechnen, müssen Sie die tatsächlichen Stärken der gewöhnlichen Typen, aus denen er besteht, multiplizieren.

Es ist auch an die Reibung des Seils zu denken, da sich seine Äste untereinander verdrehen können und die Rollen bei hoher Belastung das Seil zusammenziehen und einklemmen können. Um dies zu verhindern, sollten die Blöcke einen Abstand zueinander haben, Sie können beispielsweise eine Leiterplatte dazwischen verwenden. Es ist auch notwendig, nur statische Seile zu kaufen, die sich nicht dehnen, da dynamische Seile zu einem erheblichen Festigkeitsverlust führen. Zur Montage des Mechanismus kann entweder ein separates oder ein Lastenseil verwendet werden, das unabhängig von der Hebevorrichtung an der Last befestigt wird.

Der Vorteil der Verwendung einzelner Seile besteht darin, dass Sie eine Lasthebekonstruktion schnell zusammenbauen oder im Voraus vorbereiten können. Sie können auch die gesamte Länge nutzen, dies erleichtert auch das Durchführen der Knoten. Einer der Nachteile besteht darin, dass keine Möglichkeit zur automatischen Fixierung der angehobenen Last besteht. Die Vorteile eines Lastenseils bestehen darin, dass eine automatische Fixierung des angehobenen Gegenstands möglich ist und kein einzelnes Seil erforderlich ist. Zu den Nachteilen gehört vor allem, dass sich die Knoten während des Betriebs nur schwer bewegen lassen und man außerdem ein Lastseil am Mechanismus selbst verschwenden muss.

Sprechen wir über die Rückwärtsbewegung, die unvermeidlich ist, da sie beim Einklemmen des Seils, beim Entfernen der Last oder beim Anhalten zum Ruhen auftreten kann. Um eine Rückwärtsbewegung zu verhindern, müssen Sie Blöcke verwenden, die den Durchgang des Seils nur in eine Richtung ermöglichen. Gleichzeitig organisieren wir die Struktur so die Feststellrolle ist fixiert zuerst vom Objekt, das angehoben wird. Dadurch vermeiden wir nicht nur ein Zurückverfolgen, sondern ermöglichen uns auch, die Ladung während des Entladens oder einfach beim Umordnen der Blöcke für einen bestimmten Zeitraum zu fixieren.

Wenn Sie ein separates Seil verwenden, dann Blockierrolle wird am Ende der anzuhebenden Last fixiert, wobei die Fixierrolle sehr wirksam sein muss.

5 Möglichkeiten zur Befestigung des Seils am Hebemechanismus

Nun ein wenig zur Befestigung Hebemechanismus zum Lastseil. Es kommt nicht oft vor, dass wir ein Seil in der erforderlichen Länge in der Nähe haben, um den beweglichen Teil des Blocks zu befestigen. Hier sind einige Arten der Mechanismusmontage. Bei der ersten Methode werden Greifknoten verwendet, die aus Schnüren mit einem Durchmesser von 7–8 mm in 3–5 Windungen gestrickt werden. Diese Variante gilt in der Praxis als die beste, da ein Klemmknoten aus 8 mm Kordel an einem Seil mit 11 mm Durchmesser erst bei einer Belastung von 10-13 kN zu rutschen beginnt. Gleichzeitig verformt es das Seil zunächst nicht, aber nach einer Weile schmilzt es das Geflecht und klebt daran fest, wodurch es beginnt, die Rolle einer Sicherung zu spielen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine allgemeine Richtungsklemme zu verwenden. Die Zeit hat gezeigt, dass es auf vereisten und nassen Seilen eingesetzt werden kann. Erst bei einer Belastung von 6-7 kN beginnt es zu kriechen und beschädigt das Seil leicht. Die nächste Methode ist die Verwendung einer Personenklemme, die jedoch als nicht empfehlenswert gilt, da sie mit einer Kraft von 4 kN zu kriechen beginnt und gleichzeitig das Geflecht zerreißt oder sogar das Seil fressen kann. All dies sind Industriedesigns und deren Verwendung, wir werden jedoch versuchen, einen handgefertigten Kettenzug herzustellen.

6 Wir schaffen den einfachsten Aufzug mit unseren eigenen Händen

Wenn aber sofort oder einmalig ein Mechanismus für Lasten benötigt wird, Sie aber nicht genug Zeit haben, ihn im Laden abzuholen, und nicht genug Geld haben, verraten wir Ihnen, wie Sie einen Kettenzug selbst bauen können Hände. Es ist großartig, wenn Sie in Ihrer Werkstatt Gewindestangen, Lager, einen Block, ein Kabel, einen Haken und ein Getriebe haben. Es wird ein wenig Zeit in Anspruch nehmen: Sie müssen die Lager auf dem Bolzen platzieren. Es wäre eine gute Idee, die Mutter vom Bolzen zu sichern, um nicht eine gewisse Energiemenge durch das Drehen der besonderen Welle zu verschwenden. Das Ende des Stifts kann mit einem Zahnrad ausgestattet werden, was einen deutlich komfortableren manuellen Antrieb ermöglicht.

Wir werfen das Kabel über den Block und befestigen es an der Stütze, befestigen aber am anderen Ende einen Haken, an dem wir die Last aufhängen. Sie können auch ein Anschlagsystem am Ende des Kabels befestigen, wenn die Beschaffenheit der Last eine Befestigung am Haken nicht zulässt. In der Regel steht die einfachste Variante des Kettenzuges bereit. Es bleibt nur noch, mit der Arbeit zu beginnen und dabei die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten, die für absolut alle Mechanismen, sowohl gekaufte als auch selbstgebaute, gleich sind. Überprüfen Sie alle Teile vor der Arbeit sorgfältig auf Unversehrtheit. Während der Arbeit sind keine plötzlichen Bewegungen erforderlich. Die Last sollte langsam angehoben werden. Natürlich sollten Sie nicht unter einer schwebenden Last stehen.

Ein Kettenzug wird dort eingesetzt, wo es darum geht, eine schwere Last mit minimalem Kraftaufwand zu heben oder zu bewegen, für Spannung zu sorgen usw. Das einfachste Flaschenzugsystem besteht aus nur einem Block und einem Seil und ermöglicht gleichzeitig die Halbierung der zum Heben einer Last erforderlichen Zugkraft.

Abbildung 1. Jeder bewegliche Block in der Rolle sorgt für einen doppelten Kraft- oder Geschwindigkeitsgewinn

Abbildung 2. Seilbefestigung mit gerader und ungerader Vielzahl von Rollensystemen

Abhängig von der Anzahl der Seilstränge, die an der Trommel des Hubwerks befestigt sind, kann man zwischen einfachen (einfachen) und doppelten Kettenzügen unterscheiden. Bei Einzelscheibenaufzügen kommt es beim Auf- oder Aufwickeln eines flexiblen Elements aufgrund seiner Bewegung entlang der Trommelachse zu einer unerwünschten Belastungsänderung der Trommelstützen. Auch wenn im System keine freien Blöcke vorhanden sind (das Seil vom Hakenaufhängungsblock geht direkt zur Trommel), bewegt sich die Last nicht nur in der vertikalen, sondern auch in der horizontalen Ebene.

Abbildung 3. Einzel- und Doppelrollen

Abbildung 4. Methoden zum Sicherstellen des vertikalen Hebens der Last

Hochgeschwindigkeits-Umlenkrollen unterscheiden sich von Kraft-Umlenkrollen dadurch, dass bei ihnen die Arbeitskraft, die normalerweise von einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder erzeugt wird, auf einen beweglichen Käfig ausgeübt wird und die Last am freien Ende eines Seils oder einer Kette aufgehängt wird. Der Geschwindigkeitsgewinn bei Verwendung einer solchen Riemenscheibe ergibt sich aus der Erhöhung der Lasthöhe.

Frage: Warum haben Baukräne einen Haken, der die Last trägt, nicht am Ende des Kabels, sondern an der Halterung des beweglichen Blocks?

Antwort: um das vertikale Heben der Last sicherzustellen.

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Wie funktionieren Blöcke?

Der Kraftgewinn geht auf Kosten der Distanz: Je geringer der Kraftaufwand zum Heben einer Last ist, desto länger ist die Distanz, die der Angriffspunkt dieser Kraft zurücklegen muss. Das Flaschenzugsystem erhöht den Kraftzuwachs durch den Einsatz von mehr tragenden Ketten. Solche Stromspargeräte haben ein sehr breites Anwendungsspektrum – vom Bewegen massiver Stahlträger über die Höhe von Baustellen bis hin zum Hissen von Fahnen.

Auf einer Hängeschiene montierte bewegliche Flaschenzugsysteme (Bild oben) werden häufig in Montagelinien eingesetzt, da sie die Bewegung schwerer Teile erheblich erleichtern. Die aufgebrachte Kraft (F) ist gleich dem Gewicht der Last (W), dividiert durch die Anzahl der Ketten, mit denen sie getragen wird (n).

Einzelne feste Blöcke

Dieser einfachste Flaschenzugtyp verringert nicht die zum Heben der Last erforderliche Kraft, ändert jedoch die Richtung der ausgeübten Kraft, wie in den Abbildungen oben und oben rechts dargestellt. Ein fester Block an der Oberseite des Fahnenmastes erleichtert das Anheben der Fahne, indem er das Herunterziehen der Schnur, an der die Fahne befestigt ist, ermöglicht.

Einzelne bewegliche Blöcke

Durch die einzelne verschiebbare Umlenkrolle wird der Kraftaufwand zum Heben der Last um die Hälfte reduziert. Allerdings bedeutet eine Halbierung der aufgebrachten Kraft, dass der Angriffspunkt doppelt so weit zurückgelegt werden muss. In diesem Fall ist die Kraft gleich der halben Gewichtskraft (F=1/2W).

Blocksysteme

Ein vertikal durch den Block hängendes Gewicht ermöglicht das Straffen horizontaler elektrischer Leitungen.

Der Deckenlifter (Bild oben) besteht aus einer Kette, die um einen beweglichen und zwei feste Blöcke gewickelt ist. Das Heben einer Last erfordert eine Kraft, die nur der Hälfte ihres Gewichts entspricht.

Eine Riemenscheibe, die üblicherweise in großen Kränen verwendet wird (Bild rechts), besteht aus einem Satz beweglicher Riemenscheiben, an denen eine Last hängt, und einem Satz fester Riemenscheiben, die am Ausleger des Krans befestigt sind. Durch die Kraftgewinnung aus so vielen Blöcken kann der Kran sehr schwere Lasten, wie zum Beispiel Stahlträger, heben. In diesem Fall ist die Kraft (F) gleich dem Quotienten aus dem Gewicht der Last (W) geteilt durch die Anzahl der Tragseile (n).

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Hebel und Blöcke | Kraft und Bewegung

Hebel und Blöcke sind einfache Mechanismen. Ein Hebel besteht aus einer Stange und einem Dreh- oder Drehpunkt. Die Riemenscheiben verwenden ein Seil, das in der Radnut befestigt ist.

Übt man auf ein Ende eines Hebels eine Kraft aus, so entsteht auch am anderen Ende eine Kraft. Um Kraft zu gewinnen, kann ein Hebel eingesetzt werden – die auf die Last wirkende Kraft kann deutlich größer sein als die, die am anderen Ende des Hebels wirkt. Insbesondere mit Hilfe eines Brecheisens, das als Hebel dient, können Sie riesige Felsbrocken bewegen, die nicht manuell gehoben werden können.

Um die Kraft zu erhöhen, wird manchmal ein System mit zwei oder mehr Blöcken verwendet. Flaschenzugsysteme sorgen nicht nur für einen Kraftzuwachs, sondern ermöglichen auch die Richtungsänderung der auf das Seil ausgeübten Kraft.

Der Hebel dreht sich um einen festen Punkt, der als Drehpunkt oder Drehachse bezeichnet wird. Der Abstand zwischen dem Drehpunkt und dem Ort, an dem die Kraft ausgeübt wird und an dem die Last platziert wird, bestimmt, wie oft die Kraft gewonnen werden kann. Mit einer Münze als Hebel können Sie eine Farbdose öffnen. Dazu muss ein Ende der Münze in den Spalt zwischen Deckel und Glas geschoben werden, wobei der Rand des Glases als Drehpunkt dient. Durch Drücken der Münze auf der anderen Seite können Sie nun den festsitzenden Deckel anheben. Wenn Sie nicht genug Kraft haben, um das Glas mit einer Münze zu öffnen, können Sie den Griff eines Löffels verwenden. Sein freies Ende ist weiter vom Drehpunkt entfernt und vom zweiten Ende aus wird eine deutlich größere Kraft auf den Deckel ausgeübt.

EINZELNE BLÖCKE

Der Block ist ein Rad mit einer Rille, das sich um eine Achse dreht. In der Dachrinne ist ein Seil befestigt. Durch Ziehen an einem Ende des Seils heben sie die am anderen Ende befestigte Last an. Bei Verwendung eines einzelnen unbeweglichen Blocks entspricht die Zugkraft der Schwerkraft der Last. Also, Single fester Block bringt keinen Kraftzuwachs. Die Richtung der Kraft, die die Last bewegt, unterscheidet sich von der Richtung der Zugkraft.

HERAUSFORDERUNGEN

Sie können zwei Blöcke gleichzeitig arbeiten lassen, wenn die Achse eines von ihnen an einer hohen Stütze, beispielsweise einem Balken, befestigt ist und an der Achse des zweiten eine Last hängt. Ein Ende des Seils ist an der Achse des unbeweglichen Blocks befestigt. Wenn Sie am freien Ende des Seils ziehen, beginnt die Last zu steigen. Systeme aus mehreren beweglichen und festen Blöcken werden Flaschenzüge genannt.

Durch die Verwendung eines Doppelblocks wird die zum Heben einer Last erforderliche Kraft um die Hälfte reduziert, d. h. wenn Sie eine Kraft von 100 N auf das Seil ausüben, können Sie eine Last mit einer Schwerkraft von 200 N heben. Ein Doppelblock ergibt also einen doppelten Gewinn an Stärke; In diesem Fall müssen Sie zum Bewegen der Last um 1 m ein 2 m langes Seil wählen. Da Arbeit gleich Produkt ist wirkende KraftÜber eine Distanz beträgt die verrichtete Arbeit 100 N x 2 m = 200 J und sie entspricht der Arbeit zum Heben der Last 200 N x 1 m = 200 J. Im Allgemeinen ist der Kraftzuwachs gleich der Zahl von Blöcken.

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Einfache Mechanismen. Block:: Coole Physik

IN Moderne Technologie Für den Gütertransport auf Baustellen und in Betrieben werden häufig Hebevorrichtungen eingesetzt, die unverzichtbar sind Komponenten die man als einfache Mechanismen bezeichnen kann. Darunter sind die ältesten Erfindungen der Menschheit: der Klotz und der Hebel. Der antike griechische Wissenschaftler Archimedes erleichterte dem Menschen die Arbeit, indem er ihm bei der Anwendung seiner Erfindung einen Kraftzuwachs verschaffte und ihn lehrte, die Richtung der Kraft zu ändern.

Ein Block ist ein Rad mit einer umlaufenden Rille für ein Seil oder eine Kette, dessen Achse starr an der Wand oder befestigt ist Deckenbalken. Hebevorrichtungen verwenden normalerweise nicht einen, sondern mehrere Blöcke. Ein System aus Blöcken und Seilen zur Erhöhung der Tragfähigkeit wird als Kettenzug bezeichnet.

Der bewegliche und feste Block sind die gleichen alten einfachen Mechanismen wie der Hebel. Bereits im Jahr 212 v. Chr. erbeuteten die Syrakusaner mit Hilfe von Haken und Greifern, die mit Blöcken verbunden waren, Belagerungsgerät der Römer. Der Bau von Militärfahrzeugen und die Verteidigung der Stadt wurden von Archimedes geleitet.

Archimedes betrachtete einen festen Block als einen gleicharmigen Hebel. Das auf einer Seite des Blocks wirkende Kraftmoment ist gleich dem auf der anderen Seite des Blocks wirkenden Kraftmoment. Auch die Kräfte, die diese Momente erzeugen, sind dieselben. Es gibt keinen Kraftgewinn, aber ein solcher Block ermöglicht es Ihnen, die Richtung der Kraft zu ändern, was manchmal notwendig ist.

Archimedes betrachtete den beweglichen Block als ungleicharmigen Hebel, der einen zweifachen Kraftgewinn ergibt. Relativ zum Rotationszentrum wirken Kraftmomente, die im Gleichgewicht gleich sein müssen.

Archimedes studierte mechanische Eigenschaften beweglichen Block und wendete ihn in der Praxis an. Laut Athenaeus „wurden viele Methoden erfunden, um das gigantische Schiff, das vom syrakusanischen Tyrannen Hieron gebaut wurde, zu Wasser zu lassen, aber der Mechaniker Archimedes allein schaffte es mit einfachen Mechanismen, das Schiff mit Hilfe einiger weniger Leute zu bewegen. Archimedes erfand einen Block.“ und mit seiner Hilfe ließ er ein riesiges Schiff zu Wasser.

Der Block bringt keinen Arbeitsgewinn und bestätigt „ goldene Regel" Mechanik. Dies lässt sich leicht überprüfen, indem man auf die von der Hand zurückgelegten Wege und das Gewicht achtet.

Sport Segelschiffe Ebenso wie die Segelboote der Vergangenheit kommen sie beim Setzen und Steuern der Segel nicht ohne Blöcke aus. Moderne Schiffe benötigen Blöcke zum Heben von Signalen und Booten.

Diese Kombination aus beweglichen und festen Einheiten auf einer elektrifizierten Strecke Eisenbahn um die Drahtspannung anzupassen.

Mit diesem Blocksystem können Segelflieger ihre Geräte in die Luft heben.

Kannst du es herausfinden?

1. Ein Seil wird über einen festen Block geworfen. Ein Ende davon ist am Gürtel des Installateurs befestigt, das andere zieht er mit etwas Kraft nach unten. Wie groß ist diese Kraft, wenn das Gewicht des Arbeiters 700 N beträgt? Vernachlässigen Sie die Reibung im Block und die Masse des Seils.

2. Bei der Überprüfung mit einem Dynamometer stellt sich heraus, dass die Kraft, die die Last auf einem stationären Block hält, etwas geringer als die Schwerkraft der Last ist und bei gleichmäßigem Anstieg größer ist. Was erklärt das?

3. Warum haben Baukräne einen Haken, der die Last trägt, nicht am Ende des Kabels, sondern an der Halterung des beweglichen Blocks?

Antworten./ Aber denken Sie zuerst selbst nach!/

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Berechnung des Kettenzuges, Berechnung des Wirkungsgrades

Es ist Zeit, die Artikelserie über Kranausrüstung fortzusetzen. Im vorherigen Artikel über Kettenzüge wurden die Schemata und Methoden ihrer Verwendung ausführlich besprochen. Aber die mathematischen Grundlagen der Riemenscheibe wurden kaum berührt. Der Reaktion unserer Leser nach zu urteilen, ist dies ein Versäumnis. Schauen wir uns daher in diesem Artikel die Berechnung des Kettenzuges genauer an.

Beginnen wir der Reihe nach.

Betrachten wir einen separaten Flaschenzug und die darin auftretenden Belastungen.

Berechnung des Flaschenzuges

Bild 1

Sn ist die Kraft, mit der die Last auf den Flaschenzug wirkt;
Sc ist die Kraft, mit der der Kranmotor auf den Flaschenzug wirkt;
a (Alpha) – möglicher Abweichungswinkel von der Achse;
d - Durchmesser der Blockhülse des Flaschenzugs;
D ist der Durchmesser des Flaschenzugstroms.

Basierend auf diesem Rollendiagramm erstellen wir eine Gleichung für die Kräftemomente.

Sн*R – Moment der Aufprallkraft der Last;
q*Sн*R – Kraftmoment, das zum Biegen und Strecken des Kabels erforderlich ist;
f ist der Reibungskoeffizient der Riemenscheibenbuchse am Block.

Der Koeffizient q wird experimentell bestimmt und bezeichnet die Steifigkeit eines bestimmten Kabels beim Biegen um eine bestimmte Rollenrolle. Die Kräfte, die beim Auf- und Ablaufen des Kabels entstehen, werden durch die Struktur des Kabels selbst bestimmt, genauer gesagt durch die Reibungskräfte der Fäden im Inneren des Kabels.

Wie Sie selbst wissen, ist die erforderliche Kraft zum Biegen und Entspannen des Kabels im Vergleich zu den Reibungskräften der Buchse des Flaschenzugs äußerst gering. Daher empfehle ich, vorerst nicht zu viel über diesen Koeffizienten nachzudenken.

Lassen Sie uns nun die Last auf der Achse des Flaschenzugs ermitteln. Wir vernachlässigen den Belastungsunterschied auf den zu- und absteigenden Ästen.

Wenn wir alles zusammenfassen, erhalten wir:

Formel zur Berechnung der Effizienz eines Flaschenzugs

Wie immer gibt die Effizienz das Verhältnis der geleisteten Arbeit zur aufgewendeten Arbeit an. Für weitere Berechnungen wenden wir uns ein wenig der Praxis zu.

Erste.
Beim Lesen hatten Sie höchstwahrscheinlich sofort eine Frage zu den Ablenkungswinkeln im Allgemeinen wir reden über? Tatsächlich verfügen moderne Kettenzüge einfach nicht über diese. Diese Ecken haben keine praktische Bedeutung. Sie können den Sinus aus der Formel bedenkenlos durch einen ersetzen.
Zweite.
Wie bereits erwähnt, ist der Wert von q im Verhältnis zu f extrem klein. Unter realen Bedingungen wird darauf verzichtet. Auch der Durchmesser des Kettenzuggewindes spielt keine große Rolle.

Eigentlich haben wir nur die Reibungskraft des Flaschenzugs an seiner Buchse. Daher kommt es bei der Auswahl einer Riemenscheibe vor allem auf die Qualität der Materialien an, aus denen sie hergestellt ist, bzw. auf die Materialien der Buchse.

In den Berechnungen werden folgende Werte des Wirkungsgrades des Flaschenzuges verwendet:

100 % ist ein unerreichbares Ideal;
97 % beträgt der Durchschnittswert beim Einsatz von Bronzebuchsen in Wälzlagern;
95 % – Durchschnittswert bei Verwendung von Gleitlagern;
93 % und weniger – sehr staubige Orte, sehr hohe Temperaturen oder aggressive Einsatzumgebungen.

Vergessen Sie nicht, dass wir uns immer noch ein einzelnes Video ansehen und mehr als ein oder zwei haben.

Berechnung des Kraftflaschenzugsystems

Figur 2

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, wird das gesamte Gewicht der Last gleichmäßig auf alle Zweige der Riemenscheibe und den zur Trommel führenden Zweig des Kabels verteilt. Dies ist aber nur statisch, d.h. in Abwesenheit von Bewegung. In der Dynamik ist das Bild völlig anders.

Beim Heben einer Last nimmt die Kraft des Kranmotors, die durch jeden Flaschenzug läuft, aufgrund von Verlusten bei der Überwindung der Reibungskräfte innerhalb des Blocks ab. Die Höhe der Verluste für jeden Block ist unsere Effizienz, die Sie in den obigen Absätzen finden. Drücken wir alle Lasten innerhalb der Riemenscheibe durch die Last So aus.

Wenn wir alle diese Anstrengungen addieren und die Transformationsformeln für die geometrische Progression anwenden, erhalten wir das Gewicht der Last, das nur von So abhängt. Wenn man nun das Gewicht der Last kennt, ist es einfach, die Last So und damit die Parameter (Qualität) des Kabels zu ermitteln, die zum Heben einer bestimmten Last mit einer bestimmten Rolle erforderlich sind.

Aber das ist noch nicht alles. Zwischen dem Flaschenzug und der Krantrommel befinden sich auf jeden Fall mehrere Bypass-Rollen, und die schwerste Last fällt auf den Ast, der vom letzten Bypass-Block zur Trommel verläuft. Daher müssen wir die Formel verfeinern, um ein genaueres Ergebnis zu erhalten.

k ist die Gesamtzahl der Bypass-Blöcke;
(n+1) – die Gesamtzahl der Threads, an denen die Last hängt.

Das ist eigentlich alles. Wenn Sie die Menge und Qualität aller Rollen in der Riemenscheibe kennen, können Sie die Parameter des benötigten Kabels leicht berechnen.

Aufmerksamkeit! Auf der Website wurde ein Dienst zur Berechnung der Haupteigenschaften der Riemenscheibe und der Parameter des Seils für die Einscherung hinzugefügt.

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Das Schwere ist nicht das Schwere mit dem Hebel und Block

Wir leben in einem Zeitalter der Technologie und aus irgendeinem Grund denken viele Menschen, dass diese Technologie größtenteils elektronisch ist. Nun, im Extremfall elektrisch oder im schlimmsten Fall einfach motorisiert, also mit einer Art Motor ausgestattet. Wo auch immer Sie hinschauen, Sie werden auf jeden Fall einen Computer, ein Radio, einen Fernseher, ein Auto usw. sehen Kran. Mittlerweile gibt es einfachere Technologien, aber es war diese Technologie, die es den Menschen ermöglichte, grandiose architektonische Strukturen zu errichten und Kanäle zu graben, Segelboote zu bauen und damit die Meere und Ozeane zu pflügen, einfach jeden Tag Wasser aus einem Brunnen zu holen und viele andere nützliche Dinge zu tun .

Fast jeder „klassische“ Mechanismus basiert auf einem Hebel oder Block. Der einfachste Hebel ist ein gewöhnlicher Stock, der auf einer Unterlage liegt. Der Hebel hat zwei Arme – einen langen und einen kurzen. Der Arm ist der Abstand vom Drehpunkt des Hebels bis zum Kraftangriffspunkt. Genauer gesagt – bis zur Krafteinleitungslinie (Abb. 1).

Eine bemerkenswerte Eigenschaft eines Hebels besteht darin, dass, wenn eine Kraft auf seinen kurzen Arm ausgeübt wird, beispielsweise beim Aufhängen einer Last, eine Kraft auf den langen Arm ausgeübt werden muss, um ihn anzuheben oder den Hebel im Gleichgewicht zu halten um ein Vielfaches geringer als das Gewicht der Last, je kürzer der lange Arm ist. Das Produkt aus der Größe der auf den Hebel ausgeübten Kraft und der Länge des Arms dieser Kraft wird in der Mechanik als Kraftmoment bezeichnet. Seine Abmessung beträgt Newton×Meter (Nm). Der Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn das auf den langen Arm wirkende Kraftmoment gleich dem Moment auf den kurzen Arm ist und in die entgegengesetzte Richtung gerichtet ist.

Die Menschen haben schon vor sehr langer Zeit gelernt, diese Eigenschaft der Hebelwirkung zu nutzen. Wenn Sie einen schweren Stein anheben müssen, legen Sie einfach einen langen, starken Stock oder ein Brecheisen aus Metall darunter, legen Sie einen kleineren Kieselstein oder Baumstamm unter diesen Hebel und drücken Sie auf das lange Ende. Auf die gleiche Weise können Sie einen Schrank oder Kühlschrank anheben (Abb. 2). Übrigens werden Karren für den Transport von Möbeln in Geschäften unter Ausnutzung der Eigenschaften des Hebels hergestellt.

Der Block ist nicht weniger interessant. Dabei handelt es sich lediglich um eine kleine Rolle, die auf einer starken Achse montiert ist und über die ein Seil geworfen wird. Wenn die Walze auf einer hohen Stütze montiert ist, können kleine Lasten, beispielsweise ein Farbeimer, bequem an einem Seil gehoben werden. Eine spürbare Erleichterung Ihrer Arbeit werden Sie dadurch aber nicht erfahren. Aber wenn Sie zwei Videos aufnehmen, können Sie viel an Kraft gewinnen.

Schauen wir uns das Diagramm an (Abb. 3A). Stellen wir uns vor, dass das Seil an beiden Enden fest an der Decke befestigt ist und an der Unterseite eine Rolle hängt, an deren Achse ein Haken befestigt ist. An einem Haken hängt ein Gewicht. Seil ist ein flexibles Ding und kann nur einer Dehnung standhalten. Wie man über solche Objekte sagt, funktionieren sie nicht zum Biegen und Komprimieren. Und tatsächlich kann man ein Seil so oft biegen, stricken und zerknittern, wie man möchte, aber es zu brechen (wenn es gut ist, natürlich) ist schwierig. Das Seil überträgt also die Kraft vom Gewicht der Last auf die Aufhängepunkte, und jeder seiner Zweige beträgt genau die Hälfte.

Ersetzen wir nun einen der Seilhalter durch einen Block, befestigen dessen Achse fest an der Decke und lassen die Rolle frei rotieren (Abb. 3B). Wenn Sie das Seil nicht festhalten, stürzt die Last natürlich auf den Boden. Was ist, wenn Sie es halten? Und wenn Sie es festhalten, werden Sie überrascht sein, dass die Last nicht herunterfällt, obwohl die auf das Seil ausgeübte Kraft halb so groß ist wie das Gewicht der Last! Schauen Sie sich natürlich das Diagramm an: Um das System im Gleichgewicht zu halten, ist genau diese Art von Kraft erforderlich! Versuchen Sie nun, die Last anzuheben. Es wird sich herausstellen, dass dies viel einfacher zu bewerkstelligen ist, als wenn man einfach ein Seil über einen Block wirft. Der Aufstieg wird zwar länger dauern. Und warum? Ja, denn wenn wir zweimal an Stärke gewinnen, verlieren wir um den gleichen Betrag an Distanz. Und das ist auch im Diagramm deutlich zu erkennen.

Nimmt man statt eines Blockpaares zwei, verdoppelt sich der Kraftzuwachs noch einmal, sind es drei, versechsfacht sich der Kraftzuwachs (Abb. 4). Diese Konstruktion aus mehreren Blöcken wird Kettenzug genannt. Sie werden in Kränen, Aufzügen und auf Segelbooten zum Hissen der Segel eingesetzt. Aus mehreren Blöcken können Sie eine kleine, aber sehr praktische und nützliche Handwinde bauen.

Bildunterschriften für Illustrationen

Reis. 1. Der Hebelarm ist der Abstand vom Drehpunkt (gekennzeichnet durch den Buchstaben A) zur Krafteinleitungslinie F. Die Größe des Arms in der Abbildung kann leicht bestimmt werden, indem man eine Senkrechte vom Drehpunkt zur Kraftlinie konstruiert Wirkung der Kraft und Messung ihrer Länge. Das wird die Schulter sein. Hinweis: Die Länge des Hebels (gekennzeichnet durch den Buchstaben L) ist immer größer (oder im Extremfall gleich) der Schultergröße. Der Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn die auf seine Schultern wirkenden Kraftmomente einander gleich und in entgegengesetzte Richtungen gerichtet sind.

Reis. 2. Die Konstruktion des Möbeltransportwagens orientiert sich an den Eigenschaften des Hebels. Moment aus dem Gewicht der Last: M1 = F1h2. Um eine Last anzuheben, müssen Sie eine Kraft in horizontaler Richtung aufbringen. Wenn der Wagen kippt, muss er stabil gehalten werden. Beachten Sie, dass F"2>F2 aufgrund der Tatsache, dass der Arm h2 zunimmt, während der Arm h3 abnimmt, wenn der Wagen „überwältigt".

Reis. 3. Das Gewicht der Last, die an einem über einen Block geworfenen Seil hängt, wird von jedem seiner Zweige gleichmäßig auf die Aufhängepunkte übertragen. In unserem Fall beträgt die Spannung jedes Astes 1 kg (das Gewicht der Last und des Blocks beträgt 2 kg). Um eine an einem Block hängende Last auszubalancieren, benötigt man ein Gegengewicht mit halber Masse.

Reis. 4. Ein Paar Blöcke, von denen einer auf einer festen Achse und der andere auf einer freien Achse befestigt ist, wird als Kettenzug bezeichnet. Bei zwei Blöcken handelt es sich um eine einfache Riemenscheibe, bei vier Blöcken (also zwei Paaren) handelt es sich um eine doppelte Riemenscheibe, bei acht Blöcken um eine vierfache Riemenscheibe. Wie viele Blöcke sich im Kettenzug befinden, können Sie beim Heben genauso oft an Kraft gewinnen und genauso oft an Distanz verlieren.

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Doppelblockrollen und Umlenkrollen | Produktdatenblätter | Dokumentation | KROK™

PASS-BLOCK-ROLLERS doppelt und Riemenscheiben

1. allgemeine Informationen

Blockrollen und Flaschenzüge (Blöcke) werden zur Reduzierung der Reibungskraft in Lasthebesystemen und Flaschenzugsystemen eingesetzt.

Wird an Seilen oder Stahlseilen mit einem Durchmesser von 8 mm bis 12 mm verwendet.

2. Technische Eigenschaften

Der Block ist ein Gerät mit unabhängigen Rollen auf derselben Achse, die entlang des Außenumfangs eine Rille (Strom) für das Seil aufweisen.

Die Achse des Blocks ist auf einem Lager zwischen den beweglichen Wangen befestigt.

Es werden Blockrollen mit Rollen und Achsen hergestellt verschiedene Durchmesser.

Die Rollen und Wangen der Blockrollen bestehen aus Stahl oder einer Duraluminiumlegierung.

Doppelte Blockrollen

Flaschenzüge

An Stahlkabel Es werden ausschließlich Blöcke mit Rollen aus wärmebehandeltem legiertem Stahl verwendet!

Arbeits- und Höchstlasten, Durchmesser der Rollen und Achsen, Material der Wangen und Rollen sind in der Tabelle des Prüfberichts angegeben, der Bestandteil dieses Passes ist.

Um das Gerät für den Betrieb vorzubereiten, müssen Sie:

1. Fädeln Sie das Seil entlang der Rille der Rolle(n), hängen Sie den Block durch den Karabiner und sichern Sie die Ladung.

NICHT als verwenden individuelle Abhilfe Fallschutz!

Das einfachste Set zum Heben von Lasten, das zum Heben leichter Lasten ausreicht, ist ein Karabiner mit Block (Blockrolle). Durch die Verwendung eines Wirbels wird verhindert, dass sich das Seil verdreht.

Zum Heben schwerer Lasten wird ein Flaschenzugsystem verwendet, das aus zwei oder mehreren Einzel-, Doppel- und Dreifachblöcken zusammengesetzt ist.

Für sichere Operation Vor dem Einsatz ist das Gerät auf mechanische Mängel, Korrosion, Risse, Verformungen und Beschädigungen sowie den festen Sitz der Befestigungsmuttern zu prüfen.

Bei Mängeln oder Verschleiß von mehr als 10 % der ursprünglichen Blockgröße ist der Betrieb des Gerätes VERBOTEN!!!

Der Abstand zwischen den Rollen und den Wangen wird durch die Anzahl der Abstandshalter zwischen ihnen eingestellt. Sollte sich die Rolle aus irgendeinem Grund in Richtung einer der Wangen verschoben haben, kann dies durch den Einbau einer zusätzlichen Distanzscheibe wiederhergestellt werden.

Das Gerät kann sowohl drinnen als auch draußen verwendet werden.

4. Wartungs- und Lagerbedingungen

Nach dem Gebrauch muss das Gerät gründlich gereinigt, getrocknet und die Wälzlager mit Industrieöl geschmiert werden.

Bei Bedarf durchführen technischer Service Produkte.

Bei Wartungsarbeiten unbedingt die selbstsichernden Muttern durch neue ersetzen!

An einem trockenen Ort bei einer Temperatur von +5 bis +25 °C lagern.

Es ist verboten, den Block zusammen mit aggressiven Substanzen zu lagern Chemikalien.

Der Transport ist zulässig, sofern das Gerät geschützt ist mechanischer Schaden, Niederschlag und Einwirkung aggressiver Umgebungen.

Mindestens alle 6 Monate wird das Gerät einer statischen Belastungsprüfung entsprechend der Arbeitslast aus dem Prüfbericht unterzogen.

Geräte, die Stößen standgehalten haben und länger als 1 Jahr im Lager gelagert wurden, unterliegen den gleichen Tests.

5. Herstellergarantie

Der Hersteller garantiert den Erhalt der Grundeigenschaften und des Betriebs des Gerätes ohne mechanischen Verschleiß und sachgemäße Lagerung während der gesamten Lebensdauer.

Eine konkrete Lebensdauer wird daher nicht festgelegt.

Die Lebensdauer hängt von der Intensität der Nutzung ab. Die Gewährleistungspflicht besteht nicht für Geräte, die vom Verbraucher verändert oder unter Verstoß gegen die Vorschriften für Betrieb, Transport oder Lagerung verwendet wurden.

Der Hersteller übernimmt keine Verantwortung für Missbrauch oder Missbrauch des Produkts.

Die Blockwalze wurde auf Einhaltung der behördlichen und technischen Dokumentation geprüft und für den Einsatz geeignet befunden.

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