Схема полиспаста для вытаскивания автомобиля
Полиспаст, это система из нескольких подвижных и неподвижных блоков и троса, проходящего через них. Название его происходит от греческого Polyspastos, что означает «натянутый многими канатами». С помощью полиспаста (системы блоков и троса) можно поднимать груз или перемещать его по горизонтальной поверхности с выигрышем в силе и проигрышем в расстоянии.
Блок усиления лебёдки (ролики) это часть полиспаста, а не он сам. Безграмотно называть его полиспастом. Использовать блок можно для изменения вектора тяги без увеличения тягового усилия. К примеру, можно вытянуть автомобиль при невозможности подьехать с нужной стороны.
Принцип работы полиспаста: скорость движения автомобиля уменьшается в два раза относительно скорости смотки троса, при этом тяговое усилие лебедки применяется к обоим концам троса: и к тому что сматывается, и к тому что закреплен на машине. Соответственно, тяговое усилие лебедки увеличивается вдвое. Использование комбинации из нескольких блоков даст возможность увеличить мощность лебедки в 3 и более раз, но бесконечно увеличивать тяговое усилие не получится, сила трения сведёт к нулю весь выигрыш в тяговом усилии, а с увеличением количества блоков тяга будет уменьшаться.
Примечание 1 Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на тросе, идущего от груза. СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения троса и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.
Дополнение к примечанию 1: В схеме с одним блоком, именно лебёдка является подвижным блоком. Она закреплена на автомобиле и движется вместе с ним. Поэтому и получается выигрыш в силе в два раза. А вот применение ещё одного блока, закреплённого на автомобиле, даст выигрыш в силе уже в три раза.
Примечание 2 Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии. Чем большее количество блоков используется, тем медленнее движется груз.
Как пользоваться системой полиспаст: Лебёдочный трос пропускаем через блок усиления. Блок усиления крепим к дереву (через корозащитную стропу) или к другому объекту. Продетый через блок трос возвращается к автомобилю и крепится за его буксирную проушину (если трос закрепить на другом объекте, увеличение тяги не произойдёт). Система роликов и тросов должна быть собрана без перекосов и перехлёстов. Части троса не должны пересекаться друг с другом.
При использовании блока желательно иметь про запас удлинитель лебёдочного троса, т.к. рабочая длина лебёдочного троса уменьшается в два раза, и до ближайшего дерева троса может не хватить.
Блок усиления лебедки — вещь необходимая для всех любителей активного отдыха. Для очередного теста продукции СТОКРАТ я выбрал универсальный блок, годящийся как для стальных тросов, так и для синтетических. Также я захватил с собой пару стократовских шаклов, потому как использование блока требует как минимум одной монтажной скобы. В качестве корозащитной стропы я использовал американскую — ProComp.
Принцип работы блока не сложен и стар как мир. Скорость движения автомобиля уменьшается в два раза относительно скорости смотки троса, при этом тяговое усилие лебедки применяется к обоим концам троса: и к тому что сматывается, и к тому что закреплен на машине. Соответственно тяговое усилие лебедки увеличивается вдвое.
После того как трос лебедки уложен на ролик, блок надлежит закрепить на объекте лебежения, коим в нашем случае выступает дерево. Соединяем корозащитную стропу с блоком с помощью шакла. Следует обратить внимание, что шакл не должно перекосить, иначе при лебежении можно повредить проушины шакла и блока.
Затягивать шакл не стоит, иначе под нагрузкой его может заклинить. Поэтому завернув палец шакла до упора, сделайте пол оборота назад. Если в процессе работы шакл все же подклинил, для выкручивания пальца используйте отвертку или пассатижи.
Крепя трос лебедки к автомобилю, следите за тем, чтобы он не спутался и не перехлестнулся, иначе при использовании лебедки он может оборваться. Конец троса обязательно закрепите непосредственно на автомобиле, если его закрепить на другом объекте, эффекта полиспаста не добиться.
Блок СТОКРАТ снабжен бронзовым подшипником скольжения и это обеспечивает легкое вращение ролика, а также увеличивает срок службы блока. Также мне понравилось, что шаклы СТОКРАТ оцинкованы. В отличие от их окрашенных собратьев они не подвержены коррозии и палец легко идет по резьбе. Мои экзерсисы с блоком и скобами не оставили на них никаких повреждений, сколов или царапин. Так что велика вероятность что стократовский такелаж прослужит очень долго.
Текст статьи и фотографии любезно предоставил Лёня Немодный.
Занимаемся email маркетингом с помощью профессиональных инструментов.
Общие сведения о полиспастах
Полиспаст состоит из 2-х и более шкивов (блоков), связанных при помощи веревочных канатов или цепей:
Простые полиспасты могут состоять из 1 шкива и веревки. В них ролик располагается над грузом: на потолке, балке или опоре. Первый конец веревки связан с крюком и спускается к поднимаемому грузу. Человек тянет второй конец веревки, поднимая тяжелый объект. Сложные устройства для подъема груза включают в себя несколько простых блоков и дают больший выигрыш в силе.
Принцип действия полиспастов основан на правиле рычага. Через неподвижный шкив перекидывается веревка. Груз поднимается на высоту посредством прикладывания усилий, соразмерных с весом поднимаемого объекта. Длина каната или цепи должна быть сопоставима с высотой, на которую поднимается груз. Для снижения количества затрачиваемых усилий необходимо, чтобы подвижный блок осуществлял движение параллельно грузу.
Существуют следующие разновидности полиспастов:
Полиспасты используются для следующих операций:
Полиспастами оснащаются различные виды кранов, гидравлические и электрические приводы. Они также применялись в старых прототипах лифтов.
История создания и определение
Никто достоверно не знает, когда же именно появились и стали эксплуатироваться механизмы для перемещения в пространстве тяжестей. В первую очередь отметим: полиспаст (что это такое, может также подсказать техническая литература) – система блоков и канатов, позволяющая значительно упростить и ускорить проведение запланированных работ с тяжеловесными объектами.
Изучение таких архитектурных памятников, как пирамиды Хеопса в Египте, Великая Китайская стена и прочих стародавних сооружений однозначно подтверждает, что полиспасты, назначение и устройство которых будет рассмотрено ниже, были изобретены несколько тысяч лет назад. Вполне очевидно, что изначально они характеризовались примитивностью.
Расчет полиспаста
Перед изготовлением полиспаста требуется рассчитать основные технические характеристики грузоподъемной конструкции. Расчеты требуется для составления чертежей и производятся согласно параметрам рабочего помещениями и весом груза.
Для определения нагрузок, влияющих на блочную систему в ходе эксплуатации, нужно рассчитать параметры, действующие на отдельные блоки:
Уравнение, использующееся для нахождения моментов силы, имеет следующий вид: SM * R = SC*R + l*SC*R + N* g*d/2, где:
Подготовка к работе.
Итак имеем лебедку… на примере электрической лебедки (например WARN 9.5ti) рассмотрим последовательность действий экипажа по эксплуатации лебеедки.
Небольшое отступление. Лебедка была установлена на 5 мм стальной П-образный профиль, надежно приваренный к раме. По нашим представлениям профиль выдержит все возможные нагрузки на скручивание возникающие при лебежении под разными углами. Провода питания те что в комплекте с лебедкой запитали непосредственно на Аккумулятор, который кстати недавно обновили…
поставили как нам кажется аккумулятор качественный (известной фирмы) с большим (заявленным) током отдачи емкостью 75Ач. Для безопасности плюсовой провод (идущий на модуль управления) подключили к 175-и (номинал) Амперному выключателю. Выключатель расположили непосредственно у аккумулятора.
Для обкатки и распределения смазки по редуктору погоняли лебедку на «нейтральной передаче» в сторону намотки 10-15 минут.
Полностью размотали трос (с помощью тяги мотора, так как густая пока смазка не позволяет легко раскручиваться барабану) и смотали трос под нагрузкой создаваемой упирающимся человеком.
При намотке троса в любой ситуации необходимо создавать максимально возможную и равномерную нагрузку, без рывков и прослаблений.
После двукратной намотки троса добиться желаемой легкости в размотки не удалось и была проведена операция смазки барабана сцепления жидким маслом.
Надо заметить, что у данной лебедки существенная инерция – после того как кнопка отпущена, без нагрузки, барабан успевает сделать еще пару оборотов. Это следует учитывать в плане безопасности.
Открутив три болта крышки тормоза добираемся до винта-фиксатора механизма включения передачи. Откручиваем фиксатор на пару оборотов и ключом на «17» откручиваем механизм. Шприцем заливаем десять грамм АТФ, покручивая редуктор барабаном. Собираем обратно, гоняем редуктор в холостую… Вроде бы размотка стала приемлемой…
Способы крепления веревки к грузоподъемному механизму
Грузовая веревка позволяет автоматически фиксировать поднимаемый груз, что сказывается на проходе узлов. Ее нужно заправить так, чтобы исключалась возможность перетирания из-за частых контактов с остальными частями грузоподъемной конструкции. Выделяют 3 основных метода крепления веревки к полиспасту:
Для фиксации канатов кранов требуется закрепить 1 конец веревки запреткой или тросовым зажимом. На лебедках трос фиксируется на специальных креплениях при помощи клина и прижимной планки.
За что цеплять (не цеплять) лебедке
Чаще всего приходится лебедиться именно за дерево. Конечно же для якоря лебедке могут отлично послужить и камни и пеньки и лежащие бревна и искусственные сооружения…
Из деревьев лучше всего подходят березы и сосны. Плохо лебедиться за елки – их корневая система слабая для лебедки и даже двадцатисантиметровые в диаметре елки выкорчевываются!
Категорически не допускается использовать для лебежения опоры ЛЭП. Как деревянные столбы, так и бетонные легко падают! Кроме того, что столб сильно повредит автомобиль можно получить электрошок и возникнут проблемы с правоохранительными органами: ЛЭП объект стратегический!
В принципе можно тянуться за бетонные фундаменты больших опор или за железные конструкции и столбы… но я вам этого не говорил
Как вытащить машину из грязи, имея под рукой веревку и блок полиспаста?
Как вытащить машину из грязи, имея под рукой веревку и блок полиспаста?
Кто из нас в детстве не смотрел мультфильм про барона Мюнхаузена? Этот обаятельный «дядя» находил выход из любой ситуации, например, попав в болото, он без проблем вытащил из него и себя, и лошадь, на которой сидел, просто потянув себя за собственные волосы. Такие выдуманные истории отчасти реальны в нашей жизни, умные люди давно придумали методы самовытаскивания автомобилей, безусловно, если окружающая обстановка позволяет это сделать. Так, вытащить машину, застрявшую в грязи, можно, используя обычную веревку, о чем я расскажу ниже, поделившись с вами собственным опытом.
Безусловно, при частых поездках по плохим дорогам оптимальным вариантом станет покупка готовой лебедки, которая должна находиться в машине, но если же ее нет, то обязательно возите с собой веревку, как делаю это я. Если ваш автомобиль застрял в грязи, то с помощью веревки, применив полиспаст – устройство, подобное рычагу, состоящее из блоков, огибаемых веревкой, его можно достать. Логично, что понадобятся также кольца и, возможно, подобные вещи, имеющие закругленные края и способные выдержать нагрузку. Вместо колец можно использовать ту же веревку, связав в кольца ее куски, однако в данном случае велики потери усилий на трение, немного снизить которые можно путем натирания веревок каким-либо скользким веществом, например, мылом. Простому человеку принцип работы полиспаста может быть и непонятен, впрочем, как до конца он не понятен и мне, но главное помнить, что один блок полиспаста способен увеличить тяговое усилие в 2 раза, два блока – в 4 раза и т.д.
Итак, один кусок веревки привязываем непосредственно к машине, а второй – к какому-либо неподвижному объекту, например, большому камню, дереву и т.п. Кольца привязываются к свободным концам обеих веревок. Далее особым образом продевается привязанная к опоре веревка, чтобы достичь высокого тягового усилия. При помощи одного блока полиспаста один человек со средним усилием рук в 50 кг достигает усилия в 100 кг, а если тянуть вдвоем и применить еще дополнительный рычаг, можно развить усилие равное 500-800 кг, чего с лихвой хватит, чтобы вытащить авто из жидкой грязи или снежного сугроба.
Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах
Полиспасты, это система прикрепленных к вытаскиваемой технике и анкерам блоков, соединенных между собой стальным канатом (тросом). Полиспасты предназначен для увеличения тягового усилия средства эвакуации. При этом скорость и путь перемещения вытаскиваемой техники уменьшаются. Полиспасты используются в тех случаях, когда тяговое усилие имеющихся тяговых средств меньше усилия, потребного для вытаскивания застрявшей техники.
Простые и сложные полиспасты, схема простых и сложных полиспастов из одно и двухроликовых блоков, вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов.
По устройству полиспасты делятся на простые и сложные. В простом полиспасте все ролики блоков огибаются одним тросом. В сложном полиспасте, несколько простых полиспастов соединены между собой. На схеме ниже представлены простые и сложные полиспасты из одно, двухроликовых блоков и их комбинаций, применяемых в практике эвакуации различной застрявшей техники.
Схема простых и сложных полиспастов из одно и двухроликовых блоков.
Степень увеличения прикладываемого тягового усилия называется передаточным числом или кратностью полиспаста. Передаточное число полиспаста i определяется по формуле
i = Q/Pn
где Q — тяговое усилие, необходимое для вытаскивания застрявшего объекта, кН (тс).
Р — прикладываемое тяговое усилие на тросе лебедки тягача, кН (тс)/
n — коэффициент полезного действия полиспаста, зависящий от жесткости троса и трения в блоках.
Коэффициент полезного действия (КПД) однороликового блока на подшипнике скольжения имеет значение n=0,96, а на подшипнике качения n=0,98. Коэффициент полезного действия простого полиспаста можно принимать равным произведению КПД всех блоков, входящих в систему. Сложного полиспаста — произведению КПД простых полиспастов, из которых он состоит.
При известной скорости V1 перемещение конца троса, к которому приложено тяговое усилие, скорость V2 передвижения вытаскиваемого объекта определяется из выражения.
V1 = V2/n
Путь, пройденный вытаскиваемым объектом L2, определяется по формуле.
L2 = L1/i
где L1 — путь, проходимый концом троса эвакуационного тягача.
Полиспасты необходимо монтировать так, чтобы трос при переходе с одного ролика на другой не менял направление изгиба. В противном случае значительно уменьшается срок службы троса и КПД полиспаста.
Для получения максимального передаточного числа полиспаст лучше монтировать так, чтобы конец тягового троса сбегал с подвижного блока. При этом если число роликов блоков четное, анкерный конец троса следует крепить к подвижному блоку. Если нечетное — к неподвижному блоку (у анкерного устройства).
Вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов.
Вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов применяется при среднем, тяжелом и особо тяжелом застревании, когда возможности других средств и способов недостаточны. Или их применение невозможно по условиям доступности объектов.
Полиспасты можно собирать из элементов такелажного оборудования многоцелевых автомобилей и транспортеров — тягачей с лебедками, эвакуационных тягачей и табельных групповых такелажных комплектов. А также из подручных элементов, прочность которых достаточна для реализации необходимого тягового усилия. Схема полиспаста выбирается исходя из возможностей величины сил сопротивления перемещению объектов и тяговых возможностей выделенного средства эвакуации.
Размеры полиспаста должны обеспечивать возможность вытаскивания объекта за один прием. Если это невозможно, то вместо грунтовых якорей можно использовать подвижные анкеры (тягачи, тракторы). Это позволяет после подтягивания полиспаста на всю длину троса производить его растягивание со сменой места установки анкеров и средств эвакуации.
Применение подвижного анкера для растягивания полиспастов.
Для раскладки полиспаста необходимо:
— Выложить на грунт возле застрявшей техники подвижные блоки и разобрать.
— Выложить неподвижные блоки у средства эвакуации и (или) в местах соединения с якорем.
— Выдать трос лебедки на необходимую длину и заложить его в блоки.
— Собрать блоки, сцепить их с застрявшим автомобилем буксирными тросами и закрепить анкерный конец троса на одном из блоков в соответствии со схемой полиспаста.
— Растянуть полиспаст с помощью средства эвакуации на предельное расстояние. Отсоединить неподвижные блоки от буксирных крюков, если сборка полиспаста осуществляется рядом с объектом.
— Собрать и подсоединить к неподвижным блокам якоря. Закрепив их затем при помощи штырей на грунте.
— Ходовой конец троса полиспаста подсоединить к средству эвакуации. Если трос не является тросом лебедки.
По материалам книги «Ремонт военной автомобильной техники».
Тарасенко П.Н.
Подъем грузов без спецтехники – как рассчитать и сделать полиспаст своими руками
Грузоподъемные машины призваны помочь человеку поднять что-либо тяжелое на высоту. В основе большинства подъемных механизмов лежит простая система блоков – полиспаст. Он был знаком еще Архимеду, но сейчас об этом гениальном изобретении многие не знают. Вспоминая курс физики, выясните, как работает такой механизм, его строение и область применения. Разобравшись в классификации, можно приступать к расчету. Чтобы все получилось – вашему вниманию инструкция по конструированию простой модели.
Система блоков – теория
Изобретение полиспаста дало огромный толчок развитию цивилизаций. Система блоков помогла построить огромные сооружения, многие из которых сохранились по сей день и вызывают недоумение у современных строителей. Также совершенствовалось судостроение, люди смогли путешествовать на огромные расстояния. Пора разобраться, что это такое – полиспаст и выяснить, где можно найти ему применение сегодня.
Простота и эффективность механизма
Строение грузоподъемного механизма
Классический полиспаст представляет собой механизм, который состоит из двух основных элементов: шкив; гибкая связь
Простейшая схема: 1 – подвижный блок, 2 – неподвижный, 3– канат
Шкив – это металлическое колесо, которое по внешнему краю имеет специальный желоб для троса. В качестве гибкой связи может применяться обычный трос или канат. Если груз будет достаточно тяжелый, используют тросы из синтетических волокон или стальные канаты и даже цепи. Для того чтобы шкив вращался легко, без скачков и заедания, используют роликовые подшипники. Все элементы, которые движутся, смазывают.
Один шкив называют блоком. Полиспаст – это система блоков для подъема грузов. Блоки в составе подъемного механизма могут быть неподвижными (жестко закрепленными) и подвижными (когда ось в процессе работы меняет положение). Одна часть полиспаста крепится к неподвижной опоре, другая – к грузу. Подвижные ролики располагаются на стороне груза.
Неподвижный блок
Роль неподвижного блока – изменение направления движения каната и действия прикладываемой силы. Роль подвижных – получение выигрыша в силе.
Подвижный блок
Принцип работы – в чем секрет
Принцип работы полиспаста подобен рычагу: усилие, которое необходимо приложить, становится меньше в несколько раз, при этом работа выполняется в том же объеме. Роль рычага играет трос. В работе полиспаста важен выигрыш в силе, поэтому возникающий проигрыш в расстоянии не принимается во внимание.
В зависимости от конструкции полиспаста, выигрыш в силе может быть разным. Простейший механизм из двух шкивов дает примерно двукратный выигрыш, из трех – трехкратный и так далее. По тому же принципу рассчитывается и увеличение расстояния. Для работы простого полиспаста нужен трос в два раза длиннее высоты подъема, а если используют комплекс из четырех блоков – то и длина троса увеличивается прямо пропорционально в четыре раза.
Принцип работы системы блоков
В каких областях применяется система блоков
Полиспаст – верный помощник на складе, на производстве, в транспортной сфере. Его используют везде, где нужно применять силу для перемещения всевозможных грузов. Система широко применяется в строительстве.
Несмотря на то что большую часть тяжелой работы выполняет строительная техника (подъемный кран), полиспасту нашлось место в конструкции грузозахватных механизмов. Система блоков (полиспаст) является составляющей таких подъемных механизмов, как лебедка, таль, строительная техника (краны разных типов, бульдозер, экскаватор).
Помимо строительной отрасли, полиспасты получили широкое применение в организации спасательных работ. Принцип работы остается прежним, но конструкция немного видоизменяется. Спасательное оборудование изготавливается из прочного троса, используются карабины. Для устройств такого назначения важно, чтобы вся система быстро собиралась и не требовала дополнительных механизмов.
Полиспаст в составе крюка подъемного крана
Классификация моделей по разным характеристикам
Существует множество исполнений одной задумки – системы блоков, объединенных канатом. Их дифференцируют в зависимости от способа применения и конструктивных особенностей. Познакомьтесь с разными типами подъемников, выясните, в чем заключается их назначение и чем отличается устройство.
Классификация в зависимости от сложности механизма
В зависимости от сложности механизма выделяют простые; сложные; комплексные полиспасты.
Пример четных моделей
Простой полиспаст представляет собой систему последовательно соединенных роликов. Все подвижные и неподвижные блоки, а также сам груз объединяются одним тросом. Дифференцируют четные и нечетные простые полиспасты.
Четными называют те грузоподъемные механизмы, чей конец троса крепится к неподвижной опоре – станции. Все комбинации в таком случае будут считаться четными. А если конец веревки прикреплен непосредственно к грузу или месту прикладывания усилия, эта конструкция и все производные от нее будут называться нечетными.
Схема нечетного полиспаста
Сложный полиспаст можно называть системой полиспастов. В этом случае последовательно соединяются не отдельные блоки, а целые комбинации, которые вполне могут использоваться сами по себе. Грубо говоря, в этом случае один механизм приводит в движение другой подобный.
Объединение двукратного и шестикратного простого полиспаста дает сложный шестикратный вариант
Комплексный полиспаст не относится ни к одному, ни к другому виду. Его отличительная черта – ролики, движущиеся навстречу грузу. В состав комплексной модели могут входить как простые, так и сложные полиспасты.
Классификация по назначению подъемника
В зависимости от того, что хотят получить при использовании полиспаста, их подразделяют на:
А – силовой вариант, Б — скоростной
Силовой вариант используется чаще. Как следует из названия, его задача – обеспечить выигрыш в силе. Так как для значительного выигрыша нужны столь же значительные потери в расстоянии, неизбежны и потери в скорости. К примеру, для системы 4:1 при поднятии груза на один метр нужно натянуть 4 метра троса, что замедляет работу.
Скоростной полиспаст по своему принципу представляет собой обратную силовому конструкцию. Он не дает выигрыша в силе, его цель – скорость. Применяется для ускорения работы в ущерб прикладываемому усилию.
Кратность – основная характеристика.
Основной показатель, на который обращают внимание при организации подъема грузов –кратность полиспаста. Этот параметр условно обозначает, во сколько раз механизм позволяет выиграть в силе. Фактически, кратность показывает, на сколько ветвей каната распределен вес груза.
Кинематическая кратность
Кратность подразделяют на кинематическую (равную количеству перегибов каната) и силовую, которая рассчитывается с учетом преодоления тросом силы трения и неидеальным КПД роликов. В справочниках приведены таблицы, которые отображают зависимость силовой кратности от кинематической при разных КПД блоков.
Как видно из таблицы, силовая кратность существенно отличается от кинематической. При низком КПД ролика (94%) фактический выигрыш в силе полиспаста 7:1 будет меньше выигрыша шестикратного полиспаста с КПД блоков 96%.
Схемы полиспастов разной кратности
Как производить расчеты для полиспаста
Несмотря на то что теоретически конструкция полиспаста предельно простая, на практике не всегда ясно, как поднять груз с помощью блоков. Как понять, какая кратность понадобится, как выяснить КПД подъемника и каждого блока в отдельности. Для того чтобы найти ответы на эти вопросы, нужно выполнить расчеты.
Расчет отдельного блока
Расчет полиспаста нужно выполнять из-за того, что условия работы далеки от идеальных. На механизм действуют силы трения в результате движения троса по шкиву, в результате вращения самого ролика, какие бы подшипники ни применялись.
Кроме того, на стройплощадке и в составе строительной техники редко применяется гибкая и податливая веревка. Стальной канат или цепь обладают гораздо большей жесткостью. Так как для сгибания такого троса при набегании на блок требуется дополнительное усилие, его тоже нужно обязательно учитывать.
Для расчета выводят уравнение моментов для шкива относительно оси:
SсбегR = SнабегR + q SнабегR + Nfr (1)
В формуле 1 показаны моменты таких сил:
– Sсбег – усилие со стороны сбегающего каната;
– Sнабег – усилие со стороны набегающего каната;
– q Sнабег – усилие, для сгибания/разгибания каната с учетом его жесткости q;
– Nf – сила трения в блоке, с учетом коэффициента трения f.
Для определения момента все силы умножаются на плечо – радиус блока R или радиус втулки r.
Сила набегающего и сбегающего троса возникает в результате взаимодействия и трения нитей каната. Поскольку сила для сгибания/разгибания троса существенно меньше остальных, вычисляя воздействие на ось блока, этим значением часто пренебрегают:
– N – воздействие на ось шкива;
– Sнабег – усилие со стороны набегающего каната (принимается примерно равным Sсбег;
– α – угол отклонения от оси.
Блок полиспаста
Расчет полезного действия блока
Как известно, КПД – коэффициент полезного действия, то есть насколько результативна была выполненная работа. Его рассчитывают, как отношение выполненной и затраченной работ. В случае с блоком полиспаста применяется формула:
ηб = Sнабег/ Sсбег = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)
– d и D – соответственно, диаметр втулки и самого шкива;
– q – коэффициент жесткости гибкой связи (каната); f – коэффициент трения;
– α – угол отклонения от оси.
Из этой формулы видно, что на КПД влияет строение блока (посредством коэффициента f), его размер (через отношение d/D) и материал каната (коэф. q). Максимальное значение КПД можно получить, используя втулки из бронзы и подшипники качения (до 98%). Подшипники скольжения дадут до 96% коэффициент полезного действия.
На схеме изображены все силы S на разных ветвях каната
Как высчитать КПД всей системы
Подъемный механизм состоит из нескольких блоков. Суммарный КПД полиспаста не равен арифметической сумме всех отдельных составляющих. Для вычисления используют куда более сложную формулу, а точнее – систему уравнений, где все силы выражаются через значение первичной S0 и КПД механизма:
КПД полиспаста при разной кратности
Поскольку значение КПД всегда меньше 1, с каждым новым блоком и уравнением в системе значение Sn будет стремительно уменьшаться. Суммарный КПД полиспаста будет зависеть не только от ηб, но и от количества этих блоков – кратности системы. По таблице можно найти ηп для систем с разным количеством блоков при разных значениях КПД каждого.
Как сделать подъемник своими руками
В строительстве во время проведения монтажных работ далеко не всегда есть возможность подогнать подъемный кран. Тогда возникает вопрос, как поднять груз веревкой. И здесь находит свое применение простой полиспаст. Для его изготовления и полноценной работы нужно сделать расчеты, чертежи, правильно подобрать веревку и блоки.
Разные схемы простых и сложных подъемников
Подготовка базы – схема и чертеж
Прежде чем приступать к сооружению полиспаста своими руками, нужно внимательно изучить чертежи и подобрать подходящую для себя схему. Опираться следует на то, как вам будет удобнее разместить конструкцию, какие блоки и трос имеются.
Случается, что грузоподъемности блоков полиспаста недостаточно, а сооружать сложный многократный подъемный механизм нет времени и возможности. Тогда применяют сдвоенные полиспасты, представляющие собой комбинацию из двух одинарных. Этим устройством также можно поднимать груз таким образом, чтобы он двигался строго вертикально, без перекосов.
Чертежи сдвоенной модели в разных вариациях
Как подобрать веревку и блок
Важнейшую роль в построении полиспаста своими руками играет веревка. Важно, чтобы она не растягивалась. Такие канаты называют статическими. Растяжение и деформация гибкой связи дает серьезные потери эффективности работы. Для самодельного механизма подойдет синтетический трос, толщина зависит от веса груза.
Материал и качество блоков – показатели, которые обеспечат самодельным подъемным устройствам расчетную грузоподъемность. В зависимости от подшипников, которые установлены в блоке, меняется его КПД и это уже учтено в расчетах.
Но как поднять груз на высоту своими руками и не уронить его? Чтобы обезопасить груз от возможного обратного хода, можно установить специальный фиксирующий блок, который позволяет веревке двигаться только в одном – нужном направлении.
Ролик, по которому движется канат
Пошаговая инструкция для подъема груза через блок
Когда веревка и блоки готовы, схема выбрана, а расчет произведен, можно приступать к сборке. Для простого двукратного полиспаста понадобятся:
– обойма для блока – 2 шт.;
– веревка; крюк для подвеса груза;
– стропы – если они нужны для монтажа.
Для быстрого соединения используют карабины
Пошагово подъем груза на высоту осуществляется так:
1. Соединяют ролики, втулку и подшипники. Объединяют все это в обойму. Получают блок.
2. Веревку запускают в первый блок;
3. Обойма с этим блоком жестко крепится к неподвижной опоре (железобетонная балка, столб, стена, специально смонтированный вынос и пр.);
4. Затем конец веревки пропускают через второй блок (подвижный).
5. К обойме крепят крюк.
6. Свободный конец веревки фиксируют.
7. Стропят поднимаемый груз и соединяют его с полиспастом.
Самодельный подъемный механизм готов к использованию и обеспечит двойной выигрыш в силе. Теперь, чтобы поднять груз на высоту, достаточно потянуть за конец веревки. Огибая оба ролика, веревка поднимет груз без особых усилий.
Можно ли объединить полиспаст и лебедку
Если к самодельному механизму, который вы построите по этой инструкции, присоединить электрическую лебедку, получится самый настоящий подъемный кран, выполненный своими руками. Теперь для подъема груза не придется напрягаться совсем, лебедка все сделает за вас.
Даже ручная лебедка сделает подъем груза комфортнее – не нужно стирать руки о канат и переживать, чтобы веревка не выскользнула из рук. В любом случае, крутить ручку лебедки куда проще.
Полиспаст для лебедки
В принципе, даже вне стройплощадки умение в походных условиях с минимумом инструментов и материалов соорудить элементарный полиспаст для лебедки – очень полезный навык. Особенно оценят его автомобилисты, которым посчастливилось застрять на машине где-нибудь в непроходимом месте. Сделанный на скорую руку полиспаст значительно увеличит производительность лебедки.
Переоценить значение полиспаста в развитии современного строительства и машиностроения сложно. Понимать принцип действия и визуально представлять себе его конструкцию должен каждый. Теперь вам не страшны ситуации, когда нужно поднять груз, а специальной техники нет. Несколько шкивов, веревка и смекалка позволят обойтись без привлечения крана.