Як працюють блоки? Найпростіші механізми для підйому вантажів Варіанти кріплення мотузки до вантажопідйомного механізму.

Поліспаст - система рухомих і нерухомих блоків, з'єднаних гнучким зв'язком (канати, ланцюги), що використовується для збільшення сили або швидкості підйому вантажів. Використовується поліспаст у випадках, коли необхідно докладаючи мінімальних зусиль підняти або перемістити важкий вантаж, забезпечити натяг тощо. Найпростіший поліспаст складається всього з одного блоку та каната, при цьому дозволяє вдвічі знизити тягове зусилля, необхідне для підйому вантажу.

Зазвичай у вантажопідйомних механізмах застосовують силові поліспасти, що дозволяють зменшити натяг каната, момент від ваги вантажу на барабані та передатне число механізму (талі, лебідки). Швидкі поліспасти, що дозволяють отримати виграш у швидкості переміщення вантажу при малих швидкостях приводного елемента. Вони використовуються значно рідше і використовуються в гідравлічних або пневматичних підйомниках, навантажувачах, механізмах висування телескопічних стріл кранів.

Основною характеристикою поліспасту є кратність. Це відношення числа гілок гнучкого органу, на якому підвішений вантаж, до гілок намотуваних на барабан (для силових поліспастів), або відношення швидкості провідного кінця гнучкого органа до веденого (для швидкісних поліспастів). Умовно кажучи, кратність це теоретично розрахований коефіцієнт виграшу в силі чи швидкості під час використання поліспасту. Зміна кратності поліспаста відбувається шляхом введення або видалення системи додаткових блоків, при цьому кінець каната при парній кратності кріпиться на нерухомому елементі конструкції, а при непарній кратності - на крюковой обоймі.

Залежно від кількості гілок каната, закріплених на барабані вантажопідіймального механізму, можна виділити одинарні (прості) та здвоєні поліспасти. У одинарних поліспастах, при намотуванні або змотуванні гнучкого елемента внаслідок його переміщення вздовж осі барабана створюється небажана зміна навантаження на опори барабана. Також у разі відсутності у системі вільних блоків (канат з блоку гакової підвіски безпосередньо переходить на барабан) відбувається переміщення вантажу не тільки у вертикальній, а й у горизонтальній площині.

Для забезпечення строго вертикального підйому вантажу застосовують здвоєні поліспасти (що складаються з двох одинарних), у цьому випадку на барабані закріплюються обидва кінці каната. Для забезпечення нормального положення гакової підвіски при нерівномірній витяжці гнучкого елемента обох поліспастів застосовують балансир або зрівняльні блоки. Такі поліспасти застосовують в основному в мостових і козлових кранах, а також у важких кранах баштових для того, щоб можна було використовувати дві стандартні вантажні лебідки замість однієї великогабаритної великої потужності, а також для отримання двох або трьох швидкостей підйому вантажу.

У силових поліспастахпри збільшенні кратності можна використовувати канати зменшеного діаметра, і як наслідок зменшити діаметр барабана та блоків, знизити масу та габарити системи в цілому. Збільшення кратності дозволяє знизити передатне число редуктора, але водночас вимагає більшої довжини каната та канатоємності барабана.

Швидкісні поліспасти відрізняються від силових тим, що в них робоча сила, що зазвичай розвивається гідравлічним або пневматичним циліндром, прикладається до рухомої обойми, а вантаж підвішується до вільного кінця каната або ланцюга. Виграш у швидкості при використанні такого поліспасту виходить внаслідок збільшення висоти підйому вантажу.

При використанні поліспастів слід враховувати, що використовувані в системі елементи не є абсолютно гнучкими тілами, а мають певну жорсткість, тому гілка, що набігає, не відразу лягає в струмок блоку, а гілка, що збігає, не відразу випрямляється. Це найбільше помітно при використанні сталевих канатів.

Вантажопідйомні машини покликані допомогти людині підняти щось важке на висоту. В основі більшості підйомних механізмів лежить проста системаблоків – поліспаст. Він був знайомий ще Архімеду, але зараз про цей геніальний винахід багато хто не знає. Згадуючи курс фізики, з'ясуйте, як працює такий механізм, його будова та сфера застосування. Розібравшись у класифікації, можна братися до розрахунку. Щоб все вийшло – до вашої уваги інструкція з конструювання простої моделі.

Винахід поліспасту дало величезний поштовх розвитку цивілізацій. Система блоків допомогла побудувати величезні споруди, багато з яких збереглися досі і викликають подив у сучасних будівельників. Також удосконалювалося суднобудування, люди змогли мандрувати на величезні відстані. Настав час розібратися, що це таке – поліспаст і з'ясувати, де можна знайти йому застосування сьогодні.

Простота та ефективність механізму

Будова вантажопідйомного механізму

Класичний поліспаст є механізмом, що складається з двох основних елементів:

• шків;
• гнучкий зв'язок.

Найпростіша схема: 1 – рухомий блок, 2 – нерухомий, 3 – канат

Шків - це металеве колесо, яке по зовнішньому краю має спеціальний жолоб для троса. Як гнучкий зв'язок може застосовуватися звичайний трос або канат. Якщо вантаж буде досить важким, використовують троси із синтетичних волокон або сталеві канати і навіть ланцюги. Для того, щоб шків обертався легко, без стрибків і заїдання, використовують роликові підшипники. Усі елементи, що рухаються, змащують.

Один шків називають блоком. Поліспаст – це система блоків для підйому вантажів. Блоки у складі підйомного механізму можуть бути нерухомими (жорстко закріпленими) та рухомими (коли вісь у процесі роботи змінює положення). Одна частина поліспаста кріпиться до нерухомої опори, інша – до вантажу. Рухливі ролики розташовуються за вантажу.

Нерухомий блок

Роль нерухомого блоку - зміна напрямку руху каната і дії сили, що прикладається. Роль рухливих – отримання виграшу чинності.

Рухомий блок

Принцип роботи – у чому секрет

Принцип роботи поліспаста подібний до важеля: зусилля, яке необхідно докласти, стає менше в кілька разів, при цьому робота виконується в тому ж обсязі. Роль важеля відіграє трос. У роботі поліспасту важливий виграш у силі, тому програш, що виникає, у відстані не береться до уваги.

Залежно від конструкції поліспасту, виграш у силі може бути різним. Найпростіший механізм із двох шківів дає приблизно дворазовий виграш, із трьох – триразовий і так далі. За принципом розраховується і збільшення відстані. Для роботи простого поліспаста потрібен трос вдвічі довший за висоту підйому, а якщо використовують комплекс із чотирьох блоків – то і довжина троса збільшується прямо пропорційно в чотири рази.

Принцип роботи системи блоків

В яких областях застосовується система блоків

Поліспаст - вірний помічник на складі, на виробництві, у транспортній сфері. Його використовують скрізь, де потрібно застосовувати силу для переміщення усіляких вантажів. Система широко застосовується у будівництві.

Незважаючи на те, що більшу частину важкої роботи виконує будівельна техніка ( підйомний кран), поліспасту знайшлося місце у конструкції вантажозахоплювальних механізмів. Система блоків (поліспаст) є складовою таких підйомних механізмів, як лебідка, таль, будівельна техніка (крани різних типів, бульдозер, екскаватор).

Окрім будівельної галузі, поліспасти отримали широке застосуванняв організації рятувальних робіт. Принцип роботи залишається незмінним, але конструкція трохи видозмінюється. Рятувальне обладнання виготовляється із міцного троса, використовуються карабіни. Для таких пристроїв важливо, щоб вся система швидко збиралася і не вимагала додаткових механізмів.

Поліспаст у складі гака підйомного крана

Класифікація моделей за різними характеристиками

Існує безліч виконань одного задуму - системи блоків, об'єднаних канатом. Їх диференціюють залежно від способу застосування та конструктивних особливостей. Познайомтеся з різними типамипідйомників, з'ясуйте, у чому полягає їх призначення та чим відрізняється пристрій.

Класифікація залежно від складності механізму

Залежно від складності механізму виділяють

• прості;
• складні;
• комплексні поліспасти.

Приклад парних моделей

Простий поліспаст є системою послідовно з'єднаних роликів. Всі рухомі та нерухомі блоки, а також сам вантаж об'єднуються одним тросом. Диференціюють парні та непарні прості поліспасти.

Парними називають ті вантажопідйомні механізми, чий кінець троса кріпиться до нерухомої опори – станції. Усі комбінації в такому разі вважатимуться парними. А якщо кінець мотузки прикріплений безпосередньо до вантажу або місця докладання зусилля, ця конструкція та всі похідні від неї будуть називатися непарними.

Схема непарного поліспасту

Складний поліспаст можна називати системою поліспастів. І тут послідовно з'єднуються не окремі блоки, а цілі комбінації, які можуть використовуватися власними силами. Грубо кажучи, в цьому випадку один механізм рухає інший подібний.

Комплексний поліспаст не відноситься до жодного, ні до іншого виду. Його відмінна риса- ролики, що рухаються назустріч вантажу. До складу комплексної моделі можуть входити як прості, і складні поліспасти.

Об'єднання дворазового та шестиразового простого поліспасту дає складний шестиразовий варіант

Класифікація за призначенням підйомника

Залежно від того, що хочуть отримати під час використання поліспасту, їх поділяють на:

• силові;
• швидкісні.

А – силовий варіант, Б – швидкісний

Силовий варіант використовується найчастіше. Як випливає з назви, його завдання – забезпечити виграш у силі. Так як для значного виграшу потрібні такі ж значні втрати на відстані, неминучі й втрати у швидкості. Наприклад, для системи 4:1 при піднятті вантажу на один метр необхідно натягнути 4 метри троса, що уповільнює роботу.

Швидкісний поліспаст за своїм принципом є зворотною силовою конструкцією. Він не дає виграшу у силі, його мета – швидкість. Застосовується для прискорення роботи на шкоду зусиллю, що прикладається.

Кратність – основна характеристика

Основний показник, який звертають увагу під час організації підйому вантажів –кратность полиспаста. Цей параметр умовно позначає, скільки разів механізм дозволяє виграти в силі. Фактично, кратність показує, на скільки гілок каната розподілено вагу вантажу.

Кінематична кратність

Кратність поділяють на кінематичну (рівну кількості перегинів каната) та силову, яка розраховується з урахуванням подолання тросом сили тертя та неідеальним ККД роликів. У довідниках наведені таблиці, що відображають залежність силової кратності від кінематичної при різних ККД блоків.

Як очевидно з таблиці, силова кратність істотно відрізняється від кінематичної. При низькому ККД ролика (94%) фактичний виграш у силі поліспасту 7:1 буде меншим за виграш шестиразового поліспасту з ККД блоків 96%.

Схеми поліспастів різної кратності

Як проводити розрахунки для поліспасту

Незважаючи на те, що теоретично конструкція поліспасту гранично проста, на практиці не завжди ясно, як підняти вантаж за допомогою блоків. Як зрозуміти, яка кратність знадобиться, як з'ясувати ККД підйомника та кожного блоку окремо. Щоб знайти відповіді ці питання, потрібно виконати розрахунки.

Розрахунок окремого блоку

Розрахунок поліспасту потрібно виконувати через те, що умови роботи далекі від ідеальних. На механізм діють сили тертя внаслідок руху троса по шківу, внаслідок обертання самого ролика, які б підшипники не застосовувалися.

Крім того, на будмайданчику та у складі будівельної техніки рідко застосовується гнучка та податлива мотузка. Сталевий канат або ланцюг мають набагато більшу жорсткість. Так як для згинання такого троса при набіганні на блок потрібно додаткове зусилля, його потрібно обов'язково враховувати.

Для розрахунку виводять рівняння моментів для шківа щодо осі:

SзбігR = SнабігR + q SнабігR + Nfr (1)

У формулі 1 показані моменти таких сил:

• Sсбег - зусилля з боку каната;
• Sнабіг - зусилля з боку каната, що набігає;
• q Sнабіг – зусилля, для згинання/розгинання каната з урахуванням його жорсткості q;
• Nf – сила тертя у блоці, з урахуванням коефіцієнта тертя f.

Для визначення моменту всі сили множаться на плече – радіус блоку R або радіус втулки r.

Сила троса, що набігає і збігає, виникає в результаті взаємодії і тертя ниток каната. Оскільки сила для згинання/розгинання троса істотно менша від інших, обчислюючи вплив на вісь блоку, цим значенням часто нехтують:

N = 2 Sнабіг×sinα (2)

У цьому рівнянні:

• N – вплив на вісь шківа;
• Sнабіг - зусилля з боку каната, що набігає (приймається приблизно рівним Sсбіг;
• α – кут відхилення від осі.

Блок поліспасту

Розрахунок корисної дії блоку

Як відомо, ККД – коефіцієнт корисної дії, тобто наскільки результативною була виконана робота. Його розраховують як ставлення виконаної та витраченої робіт. У випадку з блоком поліспасту застосовується формула:

ηб = Sнабіг/Sзбіг = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)

У рівнянні:

• 3 ηб - ККД блоку;
• d і D – відповідно, діаметр втулки та самого шківа;
• q – коефіцієнт жорсткості гнучкого зв'язку (канату);
• f – коефіцієнт тертя;
• α – кут відхилення від осі.

З цієї формули видно, що на ККД впливає будова блоку (за допомогою коефіцієнта f), його розмір (через відношення d/D) та матеріал канату (коеф. q). Максимальне значення ККД можна отримати, використовуючи втулки із бронзи та підшипники кочення (до 98%). Підшипники ковзання дадуть до 96% коефіцієнт корисної дії.

На схемі зображені всі сили S на різних гілках каната

Як вирахувати ККД усієї системи

Підйомний механізм складається з кількох блоків. Сумарний ККД поліспастуне дорівнює арифметичній сумівсіх окремих складових. Для обчислення використовують куди складнішу формулу, а точніше – систему рівнянь, де всі сили виражаються через значення первинної S0 та ККД механізму:

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

• Sn=(ηп)n S0.

ККД поліспасту при різній кратності

Оскільки значення ККД завжди менше 1, з кожним новим блоком та рівнянням у системі значення Sn стрімко зменшуватиметься. Сумарний ККД поліспасту залежатиме не лише від ηб, а й від кількості цих блоків – кратності системи. За таблицею можна знайти ηп для систем з різною кількістю блоків при різних значенняхККД кожного.

Як зробити підйомник своїми руками

У будівництві під час проведення монтажних робітдалеко не завжди є можливість підігнати підйомний кран. Тоді постає питання, як підняти вантаж мотузкою. І тут знаходить своє застосування простий поліспаст. Для його виготовлення та повноцінної роботи потрібно зробити розрахунки, креслення, правильно підібрати мотузку та блоки.

Різні схемипростих та складних витягів

Підготовка бази – схема та креслення

Перш ніж приступати до спорудження поліспасту своїми руками, потрібно уважно вивчити креслення та підібрати потрібну для себе схему. Спиратися слід на те, як вам буде зручніше розмістити конструкцію, які блоки та трос є.

Трапляється, що вантажопідйомності блоків поліспасту недостатньо, а споруджувати складний багаторазовий підйомний механізмнемає часу та можливості. Тоді застосовують здвоєні поліспасти, що є комбінацією з двох одинарних. Цим пристроєм можна піднімати вантаж таким чином, щоб він рухався строго вертикально, без перекосів.

Креслення здвоєної моделі в різних варіаціях

Як підібрати мотузку та блок

Найважливішу роль у побудові поліспасту своїми руками грає мотузка. Важливо, щоб вона не розтягувалася. Такі канати називають статичними. Розтягування та деформація гнучкого зв'язку дає серйозні втрати ефективності роботи. Для саморобного механізму підійде синтетичний трос, товщина залежить від ваги вантажу.

Матеріал та якість блоків – показники, які забезпечать саморобним підйомним пристроям розрахункову вантажопідйомність. Залежно від підшипників, встановлених у блоці, змінюється його ККД і це вже враховано у розрахунках.

Але як підняти вантаж на висоту своїми руками і не впустити його? Щоб убезпечити вантаж від можливого зворотного ходу, можна встановити спеціальний фіксуючий блок, який дозволяє мотузці рухатися тільки в одному напрямку.

Ролик, яким рухається канат

Покрокова інструкція для підйому вантажу через блок

Коли мотузка та блоки готові, схема обрана, а розрахунок зроблений, можна приступати до збирання. Для простого дворазового поліспасту знадобляться:

• ролик – 2 шт.;
• підшипники;
• втулка – 2 шт.;
• обойма для блоку – 2 шт.;
• мотузка;
• гак для підвісу вантажу;
• стропи - якщо вони потрібні для монтажу.

Для швидкого з'єднання використовують карабіни

Покроково підйом вантажу на висоту здійснюється так:

1. З'єднують ролики, втулку та підшипники. Об'єднують все це в обойму. Отримують блок.
2. Мотузку запускають у перший блок;
3. Обойма з цим блоком жорстко кріпиться до нерухомої опори (залізобетонна балка, стовп, стіна, спеціально змонтований винос тощо);
4. Потім кінець мотузки пропускають через другий блок (рухомий).
5. До обойми кріплять гачок.
6. Вільний кінець мотузки фіксують.
7. Крокують вантаж, що піднімається, і з'єднують його з поліспастом.

Саморобний підйомний механізм готовий до використання та забезпечить подвійний виграш у силі. Тепер, щоб підняти вантаж на висоту, достатньо потягнути за кінець мотузки. Огинаючи обидва ролики, мотузка підніме вантаж без особливих зусиль.

Чи можна об'єднати поліспаст та лебідку

Якщо до саморобному механізму, який ви побудуєте за цією інструкцією, приєднати електричну лебідку, вийде справжнісінький підйомний кран, виконаний своїми руками. Тепер для підйому вантажу не доведеться напружуватись зовсім, лебідка все зробить за вас.

Навіть ручна лебідказробить підйом вантажу комфортніше - не потрібно прати руки об канат і переживати, щоб мотузка не вислизнула з рук. У будь-якому випадку, крутити ручку лебідки куди простіше.

Поліспаст для лебідки

В принципі, навіть поза будмайданчиком вміння в похідних умовахз мінімумом інструментів та матеріалів спорудити елементарний поліспаст для лебідки – дуже корисна навичка. Особливо оцінять його автомобілісти, яким пощастило застрягти на машині десь у непрохідному місці. Зроблений нашвидкуруч поліспаст значно збільшить продуктивність лебідки.

Переоцінити значення поліспасту у розвитку сучасного будівництвата машинобудування складно. Розуміти принцип дії і візуально уявляти його конструкцію повинен кожен. Тепер вам не страшні ситуації, коли потрібно підняти вантаж, а спеціальної техніки немає. Декілька шківів, мотузка і кмітливість дозволять обійтися без залучення крана.

Блоки використовують для зміни напрямку тяги при підйомі та переміщенні невеликих тягарів або при обтягуванні снасті, а також для заснування талів. Блок складається з дерев'яного, металевого або литого пластмасового корпусу, всередині якого на осі, що називається нагелем, вільно насаджені один або кілька металевих шківів. Блоки бувають одно-, дво-, три-і багатошківні. Корпус блоку має перегородки, якими один шків відокремлений від іншого. Зовнішні поверхні крайніх перегородок називаються щоками.

Мал. 1. Гордень.

Найпростішим за конструкцією є одношківний блок. Трос, пропущений через блок, закріплений нерухомо, називається горденем (рис. 1). Гордень дозволяє при підйомі та переміщенні вантажу змінювати напрямок тяги, але не дає виграшу в силі, тому його використовують для підйому невеликої ваги. Одношківні блоки з пропущеними через них фалами служать для підйому прапорів та вимпелів, сигнальних вогнів та знаків.

Дерев'яні та пластмасові блоки застосовують тільки при роботі з рослинними та синтетичними тросами. Більшість суднових пристроїв використовуються металеві блоки.

Мал. 2. Металеві блоки.

Двошківний металевий блок (рис. 2, а)складається з корпусу 3, двох сталевих або чавунних шківів 4, втулки 5 з канавкою для змащення або з підшипником, нагелю 6, окування 7 , кріпильних болтів 1 та підвіски 2.

Для оснащення блоку трос має бути пропущений між щоками блоку і закладений у кіп шківа. Оснащення простого блокунезручна, тому що треба просувати трос з кінця. Тому на судах застосовують одношківні блоки з відкидною щокою - каніфас-блоки (рис. 2, б). Відкидна щока дозволяє заводити у такий блок середину троса.

Щоб не допустити надмірного згинання троса, що проходить через шків блоку, розміри блоку повинні відповідати товщині троса. Діаметр шківа металевого блокуповинен бути не менше 10 - 15 діаметрів сталевого троса, а дерев'яного - в 2 рази більше за довжину кола рослинного або синтетичного троса.

Блоки треба періодично розбирати, очищати від бруду і іржі, змащувати частини, що труться. При виявленні тріщин, значного зносу нагелю або шківа слід замінити блок. Блоки, що не перебувають в експлуатації, потрібно ретельно змастити і зберігати у сухому приміщенні у підвішеному стані.

Талі - пристрої, що дозволяють не тільки змінити напрямок тяги, але й отримати виграш у силі під час підйому та переміщення тягарів, при обтягуванні снастей та інших випадках. По конструкції талі поділяють на прості та механічні.

Звичайні талі складаються з двох блоків, через шківи яких пропущено трос, який називають лопарем. Один кінець лопаря, що закріплюється за блок, називається корінним, інший, що виходить з блоку, до якого додається зовнішнє тягове зусилля - ходовим. Один блок талів, нерухомий, через підвіску закріплюється дома. Інший блок називається рухомим, тому що при роботі він піднімається разом з вантажем або переміщається за напрямом обтягування снастей. За кількістю шківів в обох блоках талі поділяють на дво-, три-, чотири-і багатошківні.

Мал. 3. Звичайні двошківні талі.

Найпростішими є двошківні талі, засновані лопарем між двома одношківними блоками. Такі талі можуть бути засновані двояко: ходовий кінець лопаря сходить з нерухомого (рис. 3, а) або з рухомого (рис. 3, б) блоку. Розглянемо, який виграш у силі під час підйому вантажу масою тбуде в тому та в іншому випадку.

У першому випадку маса вантажу розподіляється на дві гілки лопаря, що виходять з нижнього, рухомого блоку, а в другому - на всі три гілки. Отже, для утримання на вазі вантажу масою тдо ходових кінців лопарів у першому та другому випадках треба докладати зусиль F 1і F 2 ,рівні відповідно 1/2 тта 1/3 т.Значить, виграш у силі дорівнює числу навантажених гілок лопаря або загальному числу шківів в обох блоках у першому випадку та загальному числу шківів плюс одиниця у другому. Таким чином, позначивши загальну кількість шківів в обох блоках п,отримаємо формули, що виражають залежність зусилля, що додається до ходового кінця лопаря для утримання вантажу на вазі, та загальною кількістю шківів в обох блоках:

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

Для підйому вантажу до ходового кінця лопаря потрібно докласти додаткових зусиль на подолання сил тертя, що виникають у талях. Практично вважають, що зусилля на подолання сил тертя в кожному шківі талей, заснованих рослинним або гнучким сталевим тросомстановить відповідно 10 і 5 % маси вантажу, що піднімається.

Мал. 4. Прості багатошківні талі.

На судах застосовуються прості талі різних конструкційта вантажопідйомності. Для обтягування снастей використовують тришківні хват-талі (рис. 4, а). Поряд із ними застосовують талі, засновані між двома блоками з однаковим числом шківів, - гінці (рис. 4, б). У озброєння великовагових стріл входять багатошківні талі, що мають блоки зі шківами на шарикопідшипниках, - гіні (рис. 4, в).

Способи заснування талей залежать від числа шківів у блоках (рис. 5). Засновують завжди корінним кінцем лопаря за годинниковою стрілкою при тросах правого спуску та проти годинникової стрілки при тросах лівого спуску. Заснують талі на палубі, поклавши один блок навпроти іншого на деякій відстані підвісками назовні. Для заснування двошківних талей (рис. 5, а) за нерухомий блокприймають той, який має пристрій для кріплення корінного кінця лопаря. Корінний кінець проводять через шків нерухомого блоку, потім через шків рухомого і кріплять до нерухомого блоку.

Мал. 5. Способи заснування талей.

При заснуванні тришківних талей (рис. 5, б) за нерухомий блок приймають двошківний, а за рухомий - одношківний. Корінний кінець проводять через нижній (найближчий до палуби) шків двошківного блоку, через шків одношківного, потім через верхній шків двошківного і кріплять до одношківного блоку.

При заснуванні чотиришківних талей (рис. 5, в),що складаються з двох двошківних блоків, корінний кінець проводять послідовно спочатку через нижні шківи нерухомого та рухомого блоків, потім через верхні шківи цих блоків, після чого корінний кінець підводять до нерухомого блоку і закріплюють на ньому.

Основування між двома тришківними блоками шестишківних гіней (рис. 5, г) здійснюють корінним кінцем лопаря за схемою: середній шків нерухомого блоку - нижній шків рухомого - нижній шків нерухомого - середній шків рухомого - верхній шків нерухомого - верхній шків рухомого - до місця кріплення на нерухомому блоці. Така схема проведення корінного кінця лопаря попереджає перекіс блоків під час підйому вантажу.

У всіх випадках після проведення корінного кінця лопаря через всі шківи обох блоків його закладають вогоном з коушем, яким він приєднується до обушку на відповідному блоці.

Механічні талі дозволяють отримувати багаторазовий виграш у силі, можливість плавно піднімати вантаж та тримати його автоматично застопореним у будь-якому положенні.

Мал. 6. Механічні диференціальні талі.

Широке застосування суднах знайшли механічні диференціальні талі (рис. 8). У підвісці таких талей вміщена обойма нерухомого блоку, який складається з двох жорстко з'єднаних шківів різного діаметра із співвідношенням діаметрів 7:8 або 11:12. Підвіска з блоком прикріплена до нерухомої опори або траверси візка, що пересувається по підвішеній рейці. Нижній (рухливий) одношківний блок також поміщений в обойму, що має гак для підвішування вантажу. Замкнений робочий ланцюг охоплює послідовно малий шків нерухомого блоку, шків рухомого і великий шків нерухомого блоків. Підйом вантажу забезпечується поворотом великого шківа нерухомого блоку шляхом докладання тягового зусилля до гілки робочого ланцюга, що збігає з цього шківа.

При підйомі ваги диференціальними талями отримують 16-кратний (при співвідношенні діаметрів шківів нерухомого блоку 7:8) і 24-кратний (при співвідношенні цих діаметрів 11:12) теоретичний (без урахування тертя) виграш у силі.

Звичайні талі, що не знаходяться в експлуатації, зберігають у сухому приміщенні, що провітрюється, в підвішеному стані. Всі частини блоків, що труться, добре змащують. Після закінчення робіт із переносними талями їх акуратно складають, не допускаючи сплутування лопаря. Працюючи зі звичайними талями намагаються уникати різких ривків, які можуть призвести до обриву лопаря чи пошкодження блоків. Якщо при огляді блоків виявиться значне зношування нагелів, гаків, скоб або обухів, такі блоки замінюють і заново основують талі.

Механічні талі містять у чистоті, регулярно змащують частини, що труться, стежать за їх справністю.

Для підйому великих вантажів людина не дуже сильна, але вона вигадала безліч механізмів, які спрощують цей процес, і в цій статті ми обговоримо поліспасти: призначення та влаштування таких систем, а також спробуємо зробити найпростіший варіант такого пристосування своїми руками.

Вантажний поліспаст – це система, що складається з мотузок та блоків, завдяки якій можна виграти у ефективній силі при втраті у довжині. Принцип досить простий. У довжині ми програємо рівно стільки, скільки разів виявився виграш у силі. Завдяки цьому золотому правилу механіки можна великої маси, не докладаючи великих зусиль. Що в принципі не таке критично. Наведемо приклад. Ось ви виграли в силі у 8 разів, при цьому вам доведеться витягнути мотузку завдовжки 8 метрів, щоб підняти об'єкт на висоту 1 метр.

Застосування таких пристроїв обійдеться вам дешевше, ніж оренда крана, до того ж, ви можете самі контролювати виграш в силі. У поліспаста є дві різні сторони: одна з них нерухома, яка кріпиться на опорі, а інша – рухлива, яка чіпляється на вантажі. Виграш у силі відбувається завдяки рухомим блокам, які кріпляться на рухомому боці поліспасту. Нерухлива частина служить лише зміни траєкторії руху самої мотузки.

Види поліспастів виділяють за складністю, парністю та кратністю. За складністю є прості і складні механізми, а кратність позначає множення сили, тобто якщо кратність дорівнюватиме 4, то теоретично ви виграєте в силі в 4 рази. Також рідко, але все ж таки застосовується швидкісний поліспаст, такий вид дає виграш у швидкості переміщення вантажів при зовсім малій швидкості елементів приводу.

Розглянемо спершу простий монтажний поліспаст. Його можна отримати при додаванні блоків на опору та вантаж. Щоб отримати непарний механізм, необхідно закріпити кінець мотузки на рухомий точці вантажу, а щоб отримати парний, то кріпимо мотузку на опорі. При додаванні блоку отримуємо +2 до сили, а рухома точка дає +1 відповідно. Наприклад, щоб отримати поліспаст для лебідки з кратністю 2 необхідно закріпити кінець мотузки на опорі і використовувати один блок, який кріпиться на вантажі. І ми матимемо парний вигляд пристосування.

Принцип роботи поліспасту з кратністю 3 виглядає інакше. Тут кінець мотузки кріпиться на вантажі, і використовуються два ролики, один з них кріпимо на опорі, а інший - на вантажі. Такий тип механізму дає виграш у силі втричі, це непарний варіант. Щоб зрозуміти, який виграш у силі вийде, можна скористатися простим правилом: скільки мотузок йде від вантажу, такий наш виграш у силі Використовуються зазвичай поліспасти з гаком, на якому, власне, кріпиться вантаж, помилково думати, що це тільки блок і мотузка.

Тепер дізнаємось, як працює поліспаст складного типу. Під цією назвою мається на увазі механізм, де з'єднані в одну систему кілька простих варіантівданого вантажного пристрою вони тягнуть один одного. Виграш у силі таких конструкцій розраховується шляхом перемноження їх кратностей. Наприклад, ми тягнемо один механізм з кратністю 4, а інший з кратністю 2, тоді теоретичний виграш в силі у нас буде дорівнює 8. Всі вищезазначені розрахунки мають місце бути тільки в ідеальних систем, які не мають сили тертя, на практиці ж справи інакше .

У кожному з блоків відбувається невелика втрата потужності через тертя, оскільки вона ще витрачається якраз на подолання сили тертя. Для того, щоб зменшити тертя, необхідно пам'ятати: чим більше у нас радіус перегину мотузки, тим меншою буде сила тертя. Найкраще використовувати ролики з великим радіусом там, де це можливо. При використанні карабінів слід робити блок з однакових варіантів, але ролики набагато ефективніші за карабіни, тому що на них у нас втрата становить 5-30%, а ось на карабінах ж до 50%. Також не зайвим буде знати, що найбільш ефективний блок необхідно розташовувати ближче до вантажу для отримання максимального ефекту.

Як же нам розрахувати реальний виграш у силі? Для цього нам необхідно знати ККД блоків, що застосовуються.ККД виражається числами від 0 до 1, і якщо ми використовуємо мотузку великого діаметраабо занадто жорстку, ефективність від блоків буде значно нижче, ніж вказана виробником. А отже, необхідно це врахувати та скоригувати ККД блоків. Щоб розрахувати реальний виграш у силі простого типувантажопідйомного механізму, необхідно розрахувати навантаження на кожну гілку мотузки та скласти їх. Для розрахунку виграшу в силі складних типівнеобхідно перемножити реальні сили простих, у тому числі він складається.

Не варто забувати ще й про тертя мотузки, тому що гілки її можуть перекручуватися між собою, а ролики від великих навантажень можуть сходитися і затискати мотузку. Щоб цього не відбувалося, слід рознести блоки один до одного, наприклад, можна між ними використовувати монтажну плату. Слід також набувати лише статичні мотузки, що не розтягуються, оскільки динамічні дають серйозний програш у силі. Для збирання механізму може використовуватися як окрема, так і вантажна мотузка, приєднана до вантажу незалежно від підйомного пристрою.

Переваги використання окремої мотузки полягає в тому, що ви можете швидко зібрати або приготувати вантажопідйомну конструкцію заздалегідь. Ви також можете використовувати всю її довжину, що також полегшує прохід вузлів. З мінусів можна згадати те, що немає можливості автоматичної фіксації вантажу, що піднімається. Переваги вантажного мотузка в тому, що можлива автофіксація об'єкта, що піднімається, і немає необхідності в окремій мотузці. З мінусів важливо те, що при роботі складно проходити вузли, а також доводиться витрачати вантажний мотузок на сам механізм.

Поговоримо про зворотний хід, який неминучий, тому що він може виникнути при прихоплюванні мотузки, або в момент зняття вантажу, або при зупинці відпочинку. Щоб зворотного ходу не виникало, необхідно використовувати блоки, які пропускають мотузку лише в один бік. При цьому організовуємо конструкцію так, що блокуючий ролик кріпиться першим від об'єкта, що піднімається. Завдяки цьому, ми не тільки уникаємо зворотного ходу, але також дозволяємо закріпити вантаж на час розвантаження або просто перестановки блоків.

Якщо ви використовуєте окрему мотузку, то блокуючий ролик кріпиться останнім від вантажу, що піднімається, при цьому фіксуючий ролик повинен мати високу ефективність.

Тепер трохи про кріплення вантажопідйомного механізму до вантажної мотузки. Рідко коли у нас під рукою знаходиться мотузка потрібної довжини, щоб закріпити рухому частину блоку. Ось кілька видів кріплення механізму. Перший спосіб - за допомогою вузлів, що схоплюють, які в'яжуться з репшнурів діаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотів. Цей спосібЯк показала практика, є найбільш ефективним, так як схоплюючий вузол з 8 мм шнура на мотузці діаметром 11 мм починає сповзати тільки при навантаженні 10-13 кН. При цьому спочатку він не деформує мотузку, а через якийсь час оплавляє обплетення і прикипає до нього, починаючи відігравати роль запобіжника.

Інший спосіб полягає у використанні затиску загального призначення. Час показав, що його можна використовувати на зледенілих і мокрих мотузках. Він починає повзти тільки при навантаженні 6-7 кН і несильно травмує мотузку. Ще один спосіб полягає у використанні персонального затиску, але він є не рекомендованим, так як він починає повзти при зусиллі вже в 4 кН і при цьому рве обплетення, або навіть може перекусити мотузку. Це все промислові зразки та їх застосування, ми спробуємо створити саморобний поліспаст.