Система подъема грузов 4 буквы. Как работают блоки? Как работает обычная блочная конструкция

Главная

Видеонаблюдение

Применение подвижного блока даёт двукратный выигрыш в силе, применение неподвижного - позволяет изменить направление прилагаемой силы. На практике используются комбинации подвижных и неподвижных блоков . При этом каждый подвижный блок позволяет вдвое уменьшить прилагаемое усилие или вдвое увеличить скорость перемещения груза. Неподвижные блоки используют для связи подвижных блоков в единую систему. Такая система подвижных и неподвижных блоков называется полиспаст.

Определение

Полиспаст - система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов.

Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейший полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Рисунок 1. Каждый подвижный блок в полиспасте даёт двукратный выигрыш в силе или скорости

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяются значительно реже. Они используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Это отношение числа ветвей гибкого органа, на котором подвешен груз, к числу ветвей наматываемых на барабан (для силовых полиспастов), либо отношение скорости ведущего конца гибкого органа к ведомому (для скоростных полиспастов). Условно говоря, кратность это теоретически рассчитанный коэффициент выигрыша в силе или скорости при использовании полиспаста. Изменение кратности полиспаста происходит путем введения или удаления из системы дополнительных блоков, при этом конец каната при четной кратности крепится на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности - на крюковой обойме.

Рисунок 2. Крепление каната при чётной и нечётной кратности полиспаста

Выигрыш в силе при применении полиспаста с $n$ подвижных и $n$ неподвижных блоков определяется по формуле: $P=2Fn$, где $Р$ - вес груза, $F$ - сила, прилагаемая на входе полиспаста, $n$ - число подвижных блоков.

В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

Рисунок 3. Одинарные и сдвоенные полиспасты

Рисунок 4. Способы обеспечения вертикальности подъёма груза

Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.

При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.

Вопрос: почему у подъемных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?

Ответ: для обеспечения вертикальности подъёма груза.

На рис.5 изображён степенной полиспаст, в котором несколько подвижных блоков, а неподвижный - только один. Определите, какой вес можно поднять, приложив к неподвижному блоку усилие $F$ = 200 H?

Рисунок 5

Каждый из подвижных блоков степенного полиспаста удваивает прилагаемое усилие. Вес, который может поднять степенной полистпаст третьей степени (без учёта поправок на силы трения и жёсткость троса), определяется формулой:

Ответ: полиспаст может поднять груз весом 800 Н.

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.

Блоки используют для изменения направления тяги при подъеме и перемещении небольших тяжестей или при обтягивании снасти, а также для основывания талей. Блок состоит из деревянного, металлического или литого пластмассового корпуса, внутри которого на оси, называемой нагелем, насажены свободно один или несколько металлических шкивов. Блоки бывают одно-, двух-, трех- и многошкивные. Корпус блока имеет перегородки, которыми один шкив отделен от другого. Наружные поверхности крайних перегородок называются щеками.

Рис. 1. Гордень.

Простейшим по конструкции является одношкивный блок. Трос, пропущенный через такой блок, закрепленный неподвижно, называется горденем (рис. 1). Гордень позволяет при подъеме и перемещении груза изменять направление тяги, но не дает выигрыша в силе, поэтому его используют для подъема небольших тяжестей. Одношкивные блоки с пропущенными через них фалами служат для подъема флагов и вымпелов, сигнальных огней и знаков.

Деревянные и пластмассовые блоки применяют только при работе с растительными и синтетическими тросами. В большинстве судовых устройств используются металлические блоки.

Рис. 2. Металлические блоки.

Двухшкивный металлический блок (рис. 2, а) состоит из корпуса 3, двух стальных или чугунных шкивов 4, втулки 5 с канавкой для смазки или с подшипником, нагеля 6, оковки 7 , крепежных болтов 1 и подвески 2.

Для оснастки блока трос должен быть пропущен между щеками блока и заложен в кип шкива. Оснастка простого блока неудобна, так как надо продевать трос с конца. Поэтому на судах применяют одношкивные блоки с откидной щекой - канифас-блоки (рис. 2, б ). Откидная щека позволяет заводить в такой блок середину троса.

Чтобы не допустить чрезмерного изгиба троса, проходящего через шкив блока, размеры блока должны соответствовать толщине троса. Диаметр шкива металлического блока должен быть не менее 10 - 15 диаметров стального троса, а деревянного - в 2 раза больше длины окружности растительного или синтетического троса.

Блоки надо периодически разбирать, очищать от грязи и ржавчины, смазывать трущиеся части. При обнаружении трещин, значительного износа нагеля или шкива блок следует заменить. Блоки, не находящиеся в эксплуатации, нужно тщательно смазать и хранить в сухом помещении в подвешенном состоянии.

Тали - устройства, позволяющие не только изменить направление тяги, но и получить выигрыш в силе при подъеме и перемещении тяжестей, при обтягивании снастей и в других случаях. По конструкции тали подразделяют на обыкновенные и механические.

Обыкновенные тали состоят из двух блоков, через шкивы которых пропущен трос, называемый лопарем. Один конец лопаря, закрепляемый за блок, называется коренным, другой, выходящий из блока, к которому прилагается внешнее тяговое усилие, - ходовым. Один блок талей, неподвижный, через подвеску закрепляется на месте. Другой блок называется подвижным, так как при работе он поднимается вместе с грузом или перемещается по направлению обтягивания снастей. По числу шкивов в обоих блоках тали разделяют на двух-, трех-, четырех- и многошкивные.

Рис. 3. Обыкновенные двухшкивные тали.

Простейшими являются двухшкивные тали, основанные лопарем между двумя одношкивными блоками. Такие тали могут быть основаны двояко: ходовой конец лопаря сходит с неподвижного (рис. 3, а ) или с подвижного (рис. 3, б ) блока. Рассмотрим, какой выигрыш в силе при подъеме груза массой т будет в том и в другом случаях.

В первом случае масса груза распределяется на две ветви лопаря, выходящие из нижнего, подвижного, блока, а во втором - на все три ветви. Следовательно, для удержания на весу груза массой т к ходовым концам лопарей в первом и втором случаях надо прилагать усилия F 1 и F 2 , равные соответственно 1/2 т и 1/3 т. Значит, выигрыш в силе равен числу нагруженных ветвей лопаря или общему числу шкивов в обоих блоках в первом случае и общему числу шкивов плюс единица во втором. Таким образом, обозначив общее число шкивов в обоих блоках п, получим формулы, выражающие зависимость усилия, прилагаемого к ходовому концу лопаря для удержания груза на весу, и общим числом шкивов в обоих блоках:

F 1 =m / n ; F 2 =m / (n+1)

Для подъема груза к ходовому концу лопаря требуется приложить дополнительное усилие на преодоление сил трения, возникающих в талях. Практически считают, что усилие на преодоление сил трения в каждом шкиве талей, основанных растительным или гибким стальным тросом, составляет соответственно 10 и 5 % массы поднимаемого груза.

Рис. 4. Обыкновенные многошкивные тали.

На судах применяются обыкновенные тали различных конструкций и грузоподъемности. Для обтягивания снастей используют трехшкивные хват-тали (рис. 4, а ). Наряду с ними применяют тали, основанные между двумя блоками с одинаковым числом шкивов, - гинцы (рис. 4, б ). В вооружение тяжеловесных стрел входят многошкивные тали, имеющие блоки со шкивами на шарикоподшипниках, - гини (рис. 4, в).

Способы основывания талей зависят от числа шкивов в блоках (рис. 5). Основывают всегда коренным концом лопаря по часовой стрелке при тросах правого спуска и против часовой стрелки при тросах левого спуска. Основывают тали на палубе, положив один блок напротив другого на некотором расстоянии подвесками наружу. Для основывания двухшкивных талей (рис. 5, а ) за неподвижный блок принимают тот, который имеет приспособление для крепления коренного конца лопаря. Коренной конец проводят через шкив неподвижного блока, затем через шкив подвижного и крепят к неподвижному блоку.

Рис. 5. Способы основывания талей.

При основывании трехшкивных талей (рис. 5, б ) за неподвижный блок принимают двухшкивный, а за подвижный - одношкивный. Коренной конец проводят через нижний (ближайший к палубе) шкив двухшкивного блока, через шкив одношкивного, затем через верхний шкив двухшкивного и крепят к одношкивному блоку.

При основывании четырехшкивных талей (рис. 5, в), состоящих из двух двухшкивных блоков, коренной конец проводят последовательно сначала через нижние шкивы неподвижного и подвижного блоков, затем через верхние шкивы этих блоков, после чего коренной конец подводят к неподвижному блоку и закрепляют на нем.

Основывание между двумя трехшкивными блоками шестишкивных гиней (рис. 5, г ) осуществляют коренным концом лопаря по схеме: средний шкив неподвижного блока - нижний шкив подвижного - нижний шкив неподвижного - средний шкив подвижного - верхний шкив неподвижного - верхний шкив подвижного - к месту крепления на неподвижном блоке. Такая схема проводки коренного конца лопаря предупреждает перекос блоков во время подъема груза.

Во всех случаях после проводки коренного конца лопаря через все шкивы обоих блоков его заделывают огоном с коушем, которым он присоединяется к обушку на соответствующем блоке.

Механические тали позволяют получать многократный выигрыш в силе, возможность плавно поднимать груз и держать его автоматически застопоренным в любом положении.

Рис. 6. Механические дифференциальные тали.

Широкое применение на судах нашли механические дифференциальные тали (рис. 8). В подвеске таких талей помещена обойма неподвижного блока, который состоит из двух жестко соединенных шкивов разного диаметра с соотношением диаметров 7:8 или 11:12. Подвеска с блоком прикреплена к неподвижной опоре или к траверсе тележки, передвигаемой по подвешенному рельсу. Нижний (подвижный) одношкивный блок также помещен в обойму, имеющую гак для подвешивания груза. Замкнутая рабочая цепь охватывает последовательно малый шкив неподвижного блока, шкив подвижного и большой шкив неподвижного блоков. Подъем груза обеспечивается поворотом большого шкива неподвижного блока путем приложения тягового усилия к ветви рабочей цепи, сбегающей с этого шкива.

При подъеме тяжестей дифференциальными талями получают 16-кратный (при соотношении диаметров шкивов неподвижного блока 7:8) и 24-кратный (при соотношении этих диаметров 11:12) теоретический (без учета трения) выигрыш в силе.

Обыкновенные тали, не находящиеся в эксплуатации, хранят в сухом проветриваемом помещении в подвешенном состоянии. Все трущиеся части блоков хорошо смазывают. После окончания работ с переносными талями их аккуратно складывают, не допуская спутывания лопаря. При работе с обыкновенными талями стараются избегать резких рывков, которые могут привести к обрыву лопаря или повреждению блоков. Если при осмотре блоков обнаружится значительный износ нагелей, гаков, скоб или обухов, такие блоки заменяют и основывают тали заново.

Механические тали содержат в чистоте, регулярно смазывают трущиеся части, следят за их исправностью.

Полиспаст - система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов. Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейших полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента. Они применяются значительно реже и используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки. Такие полиспасты применяют в основном в мостовых и козловых кранах, а также в тяжелых башенных кранах для того, чтобы можно было использовать две стандартные грузовые лебедки вместо одной крупногабаритной большой мощности, а также для получения двух или трех скоростей подъема груза.

В силовых полиспастах при увеличении кратности можно использовать канаты уменьшенного диаметра, и как следствие уменьшить диаметр барабана и блоков, снизить массу и габариты системы в целом. Увеличение кратности позволяет снизить передаточное число редуктора, но одновременно требует большей длины каната и канатоемкости барабана.

Разделы