Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z – число простых полиспастов в системе;

U_р– фактическое передаточное число привода;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k₁= 1,3; k₂= 1,2 средний режим.

Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1, по ГОСТ 24246 – 80 согласно [1, с. 340, табл. 5.9]:

– номинальный крутящий момент T_ном. =800 Н·м;

– диаметр шкива D_шкива=300 мм;

– момент инерции J_м= 0,6 кг/м².

СОДЕРЖАНИЕ

1 Расчет механизма подъема………………………………………………………………..

1.1 Определение кратности полиспаста…………………………………………….

1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан………………..

1.3 Выбор каната……………………………………………………………………………

1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана…………………

1.5 Выбор крюковой подвески…………………………………………………………

1.6 Определение размеров барабана………………………………………………..

1.7 Выбор двигателя……………………………………………………………………….

1.8 Определение передаточного числа привода…………………………………

1.9 Определение крутящих моментов и частот вращения на

валах привода ………………………………………………………………………………………….

1.10 Выбор муфты быстроходного вала…………………………………………..

1.11 Выбор муфты тихоходного вала……………………………………………….

1.12 Определение пусковых характеристик механизма………………………

1.13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза……………………….

1.14 Определение тормозных характеристик механизма……………………

1.15 Проверка двигателя на нагрев………………………………………………….

Список использованных источников…………………………………………………….

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА

В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:

— тип крана – подвесная кран-балка;

— грузоподъемность Q = 3 т;

— скорость подъема груза V_под = 9 м/мин = 0,13 м/с;

— высота подъема Н = 10 м;

— режим работы крана 4М (средний) ;

— продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.

Определение кратности полиспаста

Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем U_п = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].

Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста

Кратность полиспаста как определить — Мастер Фломастер

При необходимости получения большого выигрыша в силе для подъёма или горизонтального перемещения тяжёлых грузов пользуются полиспастами – системами подвижных и неподвижных блоков, объёдинённых в общих обоймах и соединённых канатом.

Полиспаст — это грузоподъёмное устройство, состоящее из

нескольких подвижных и неподвижных блоков оги-

баемых веревкой, канатом или тросом, позволя-

ющее поднимать грузы с усилием в несколько раз

меньшим, чем вес поднимаемого груза.

Они являются составной частью многих подъёмных механизмов с гибким рабочим органом.

Полиспасты представляют систему из двух обойм:

каждая из которых состоит из одного или нескольких блоков, огибаемых канатом. Одним концом канат закреплён на подвижной или неподвижной обойме, а последняя ветвь его в полиспасте навивается непосредственно через отводной блок на барабан.

а – огибаемый канатом; б — огибаемый цепью.

Полиспаст используется для выигрыша в силе, который достигается тем, что нагрузка, приложенная к подвижному блоку, уравновешивается усилиями всех рабочих нитей каната.

Различают две разновидности полиспастов:

■ с тяговым канатом, сбегающим с подвижного блока,

Рис.60. Полиспаст с тяговым канатом, сбегающим с подвижного блока.

■ и с тяговым канатом, сбегающим с неподвижного блока.

Рис.61. Полиспаст с тяговым канатом, набегающим

на подвижный блок.

Первые полиспасты применяются в козловых и портальных кранах, вторые – в строительных машинах с расположением лебёдок ниже уровня оси неподвижных блоков.

Рис.62. Нумерация нитей в полиспасте.

Основным параметром полиспаста является его кратность (передаточное число) i , равная отношению V_к перемещения каната к скорости V_гподъёма груза или равная числу ветвей каната n, воспринимающих вес груза G

или (9)

Полиспасты характеризуются кратностью, которая зависит от числа блоков в обоймах и определяется числом ветвей каната, на которых подвешивается груз.

Кратность полиспаста — число ниток полиспаста, на которое

подвешена подвижная обойма.

Кратность показывает во сколько раз требуемое для подъема груза усилие меньше заданной массы груза. Так как число ветвей полиспаста, на которое распределяется масса поднимаемого груза, численно равно кратности полиспаста, можно рекомендовать следующий простой способ ее определения. Если полиспаст мысленно рассечь плоскостью, пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов. Чем больше кратность полиспаста i, тем меньше усилие Р, которое необходимо развить лебедкой для подъема заданного груза G, и тем больше скорость наматываемого на барабан каната , которая обеспечивает заданную скорость подъема груза .

Рис.63. Порядок определения кратности полиспаста.

Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза. В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение. В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение.

Они являются составной частью многих подъемных механизмов с гибким рабочим органом. Назначение полиспаста – уменьшить натяжения каната, что способствует уменьшению грузового момента. Полиспасты представляют систему из двух обойм: подвижной и неподвижной, каждая из которых состоит из одного или нескольких блоков, огибаемых канатом. Одним концом канат зацеплен на подвижной или неподвижной обойме, а последняя ветвь его в полиспасте навивается непосредственно через отводной блок на барабан. Груз подвешивается в подвижной обойме. Полиспасты характеризуются кратностью, которая зависит от числа блоков в обоймах и определяется числом ветвей каната, на которых подвешивается груз.

1 – подвижная обойма; 2 – неподвижная обойма; 3 – барабан

лебёдки; 4 — грузозахватное приспособление.

Рис.65. Шлюп-балка с полиспастом для спуска

на воду и подъема шлюпок на борт.

Для подъема груза на автомобильных кранах применяют двух-, трех- и четырехкратные полиспасты (полиспасты с кратностью 2, 3 и 4).

а – двукратный; б – четырёхкратный.

Четырехкратные полиспасты наиболее широко применяют на автомобильных крапах. Их конструкция зависит от места расположения ограничителя грузоподъемности и места установки подвижных блоков полиспаста. Если ограничитель грузоподъемности устанавливают на поворотный раме (КС-2561Д), стреловой канат крепят к рычагу ограничителя, огибают им два подвижных, неподвижный и отклоняющий блоки и направляют на стреловую лебедку. Неподвижные блоки устанавливают на головке двуногой стойки, а подвижные — на головке стрелы или подвижной траверсе, связанной оттяжками со стрелой.

Рис.67. Двух и трёхкратные полиспасты на автомобильных кранах.

Рис.68. Канатно-блоковая система гусеничного крана

с башенно-стреловым оборудованием:

1, 3, 6 – предохранительные тяги гусачка; 2 – предохранительная тяга башни;

4 – грузовой полиспаст; 5 – тяги гусачка; 7, 11 – тяги полиспаста изменения вы-

лета гусачка; 8 – полиспаст гусачка; 9, 12 – тяга полиспаста башни; 10 – поли-

1 2 3

1 – грейфер с ковшом; 2 — клещевой грейфер; 3 — грейфер многочелюстной.

Рис.70. Типовая гидрокинематическая схема

автомобильного крана четвертой размерной

группы грузоподъемностью 20 т.

Если бы смогли создать полиспаст, в котором отсутствовало трение в блоках, то для такого полиспаста коэффициент i всегда был бы равен количеству рабочих ниток полиспаста (тогда тяговое усилие в канате лебёдки, если не учитывать сил трения, равно усилию в одной рабочей нити

(10)

где P — тяговое усилие в канате лебёдки;

G- нагрузка, приложенная к подвижному блоку полиспаста;

i— число рабочих нитей.

Число i — называется кратностью полиспаста.

Чем больше кратность полиспаста, тем меньше нагрузка на каждую его рабочую нить и, следовательно, тем меньше тяговое усилие лебёдки.).

Для упрощения расчета значение коэффициента i для полиспаста с разным количеством рабочих ниток и отводных блоков вычислено заранее (табл.1).

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.

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.

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.

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.

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.

Полиспастами называют систему, образуемую подвижными и неподвижными блоками, которые соединяются между собой канатными (реже – цепными) передачами. Известные ещё в античные времена, полиспасты и сейчас являют собой устройство, без которого не может функционировать подъёмно-транспортная техника. По сути, за тысячелетия не очень изменились и составляющие этого механизма. Полиспасты, их назначение и устройство – вопросы, важные для эффективного использования всех конструкций механизмов подъёма.

Устройство полиспаста и условия его работы

Основная область применения полиспастов – стреловые механизмы кранов. Всё многообразие полиспастов может быть сведено к двум требованиям: либо увеличить силу (силовые полиспасты), либо поднять скорость (скоростные полиспасты). В подъёмных кранах чаще используются первые, а подъёмниках – вторые. Таким образом, схемы скоростных и силовых полиспастов взаимно обратные.

В состав полиспаста входят следующие составляющие:

1. Блоки с неподвижными осями
2. Блоки с подвижными осями.
3. Обводные блоки.
4. Обводочные барабаны.

Все вышеперечисленные элементы располагаются преимущественно в вертикальной компоновке, причём место размещения барабана зависит от наличия обводных блоков: сверху, если такие блоки отсутствуют, и снизу – если присутствуют.

Количество блоков с неподвижными осями всегда на один меньше, чем с подвижными. При этом общее количество блоков определяет (для силовых полиспастов) кратность увеличения суммарного усилия на механизме. Количество обводных блоков определяется размерами узла: с увеличением числа таких блоков усилие также увеличивается.

Силовые полиспасты, назначение и устройство которых характеризуется несколькими параметрами, важнейшим из которых является нагрузка, развиваемая в подъёмном механизме. Она увеличивается с увеличением расчётной грузоподъёмности крана, кратности устройства (количества ветвей каната, на которых подвешен груз) и КПД блока. КПД учитывает потери на трение в осевых опорах, а также потери, определяемые жёсткостью каната или цепи.

Полиспастов может быть несколько, тогда суммарная нагрузка на блок пропорционально уменьшается. Одинарные полиспасты конструктивно проще, но и наименее эффективны. В них один конец неподвижно закрепляется на неподвижном элементе, а второй – на барабане. При этом угол отклонения весьма ограничен из-за опасности схода каната с блока. Наличие обводного блока существенно улучшает условия работы механизма: нагрузка становится симметричной, что снижает износ каната, и увеличивает допустимую скорость вращения блоков. Устойчивость действия полиспаста зависит также от расстояния между обводным и основными блоками. С увеличением этого параметра надёжность полиспаста как функционального узла возрастает, хотя одновременно увеличивается (из-за наличия соединительной оси) и его сложность.
Другими схемами полиспастов, применяемых на практике, являются:

• Сдвоенные трёхкратные, когда в схеме присутствует три рабочих блока и два обводных;
• Сдвоенные трёхкратные, снабжённые уравнительной траверсой. Вариант используется в грузоподъёмной технике, которая эксплуатируется в тяжёлых и особо тяжёлых условиях.

Эксплуатационные характеристики полиспастов и их выбор

На эффективность, которой обладают полиспасты, на их назначение и устройство в конкретном механизме влияние оказывают следующие факторы:

1. Грузоподъёмность основного механизма, в составе которого работают данные узлы.
2. Количество обводных блоков: с ростом их числа потери на трение возрастают.
3. Углы отклонения канатов от средней плоскости барабана.
4. Диаметры блоков.
5. Диаметр каната/высота цепи.
6. Материал каната.
7. Характер опор (в подшипниках качения или скольжения).
8. Условия смазки всех осей полиспаста.
9. Скорость вращения блоков или перемещения тяговых канатов (в зависимости от назначения устройства).

Наибольшие потери в полиспастах связаны с условиями трения. В частности, КПД рассматриваемых механизмов, которые работают в подшипниках скольжения, в зависимости от условий их эксплуатации, составляет:

• При неудовлетворительной смазке и при повышенных температурах — 0,94…0,54;
• При редкой смазке – 0,95…0,60;
• При периодической смазке — 0,96…0,67;
• При автоматической смазке – 0,97…0,74.

Меньшие значения соответствуют полиспастам с максимально возможной кратностью. Потери на трение для узлов, которые работают в подшипниках качения, гораздо ниже, и составляют:

• При недостаточной смазке и высоких температурах эксплуатации – 0,99…0,83;
• При нормальных рабочих температурах и смазке – 1,0…0,92.

Таким образом, применяя современные антифрикционные покрытия контактной поверхности блоков, можно практически исключать потери на трение.

Углы отклонения каната, располагающегося на блоке/блоках полиспаста, определяют не только износ канатов и блоков, но и безопасность производственного персонала грузоподъёмного устройства. Объясняется это тем, что при превышении допустимых показателей сход каната с блока чреват производственной аварией. На данный параметр влияют материал канатов, профиль канавки барабана, а также направление навивки.
Материалами канатов чаще всего служат типы ТЛК-О по ГОСТ 3079, ЛК-Р по ГОСТ 2688 и ТК по ГОСТ 3071. Третий тип имеет наименьшую жёсткость (не более 1,7), что положительно сказывается на предельно допустимом угле отклонения каната на полиспасте. Соответственно для канатов двух первых типов жёсткость достигает 2.

Нормальными углами отклонения от оси полиспаста считаются углы 7,5…2,5 0 (меньшие значения принимаются для максимальных соотношений диаметра блока к диаметру каната). Вообще при проектировании данных устройств это соотношение всегда стараются выбирать в диапазоне значений 12…40. Допустимый угол отклонения канатов из маложёстких материалов меньше: до 6,5…2 0 .

ГОСТ допускает увеличение предельного отклонения, по сравнению с рекомендуемым не более, чем на 10…20% (зависит от режима работы грузоподъёмной техники). На уравнительном блоке допустимые углы отклонения могут увеличиваться, но не более, чем в 1,5 раза.

Для снижения углов отклонения на барабанах полиспастов изготавливают профильные канавки, причём угол их направления зависит от направления навивки. Поэтому барабаны в механизмах современной конструкции всегда выполняют с крестовым профилем, пригодным под оба типа навивки.

Запасовка полиспастов

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

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

Различают следующие схемы запасовок:

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

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

4_полиспасты

4

4. ПОЛИСПАСТЫ

Полиспастом называется устройство, представляющее собой систему блоков и тросов, предназначенное для выигрыша в силе либо в скорости. В грузоподъемных механизмах применяются силовые полиспасты для уменьшения усилия в тросе и снижения передаточного числа редуктора.

В морской практике полиспасты, которые применяются для подъема груза, стрелы и другого оборудования, называются талями. К ним относятся грузовые тали, тали топенанта, топрик-тали, шлюп-тали, тали оттяжки и др.

Ходовой конец полиспаста (тали), который навивается на барабан, называется лопарем.

Основным параметром полиспаста является его кратность u (передаточное отношение) кратностью полиспаста называется отношение числа ветвей троса, которые сбегают c подвижных блоков к числу лопарей.

Трос, предназначенный для подъема и опускания груза, называется шкентелем. Трос, предназначенный для удержания стрелы и изменения ее вылета, называется топенантом.

Кратность грузового полиспаста представляет собой отношение числа ветвей троса, на которых висит груз, к числу лопарей

, (4.1)

где – число ветвей троса, на который висит груз;

– число лопарей.

По числу лопарей полиспасты подразделяются на одинарные (рис.4.1 а)) (=1) и сдвоенные (рис.4.1 б)) (=2).

Рис.4.1. Одинарный полиспаст кратностью u_г=2

Рис.4.2. Сдвоенный полиспаст кратностью u_г=2

Определим к.п.д. полиспаста на примере одинарного полиспаста, изображенного на рис. 4.2, имеющего кратность u_г. В неподвижном полиспасте сила натяжения во всех одинакова

, (4.2)

где F_Q – сила веса груза, Н.

u_г – кратность грузового полиспаста.

Если полиспаст начинает поднимать груз, то силы натяжения в его ветвях распределяется неравномерно. Это обусловлено потерями к.п.д. в блоках и от жесткости троса. Усилия распределены таким образом:

, , , …., ,

где  – к.п.д., учитывающий потери на трение в блоке и от жесткости каната.

Система сил находится в равновесии

. (4.3)

Здесь в скобках указана сумма геометрической прогрессии

, с учетом этого выражение (4.3) приведется к виду . Откуда получим формулу для определения тягового усилия в лопаре троса

(4.4)

К.п.д. полиспаста представляет собой отношение полезной работы

Рис.4.3. Распределение усилий в ветвях полиспаста

при подъеме груза весом F_Q на высоту h к затраченной работе

. (4.5)

Между скоростью подъема (опускания) груза V_под и скоростью выбирания (травления) лопаря шкентеля V_л.ш. существует зависимость

(4.6)

Недостатком одинарных полиспастов является то, при подъеме груза он также перемещается горизонтально. Это затрудняет точную остановку груза и вызывает неравномерные реакции в опорах барабана.

Полиспаст — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Полиспа́ст (др.-греч. πολύσπαστον от πολύσπαστος) — натягиваемая многими верёвками или канатами таль, грузоподъёмное устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенное для выигрыша в силе (силовой полиспаст) или в скорости (скоростной полиспаст)^[1][2].

Общие сведения

Определение сопротивлений в неподвижных блоках.

Скорость каната при огибании неподвижного блока не меняется. При движении каната неподвижный блок приводится во вращение силами трения, возникающими между канатами и ручьём (канавкой) блока^[2]. При этом натяжение S₂ сбегающей ветви каната будет больше натяжения S₁ набегающей ветви на сопротивление жёсткости каната и сопротивление трения в подшипниках блока:

S₂ = S₁ + W_ж + W_оп,

где:

• W_ж — сопротивление жёсткости каната, приведённое к ободу блока;
• W_оп — сопротивление в подшипниках блока, приведённое к ободу блока^[2].

В этой формуле не учтено дополнительное сопротивление трения каната о реборду блока в момент набегания и сбегания каната, возникающее при отклонении каната от плоскости блока^[2]. Вследствие жёсткости канат при набегании на блок не сразу входит в его ручей, а при сбегании не сразу приобретает прямолинейное положение^[2].

Силовые полиспасты

В силовом полиспасте груз подвешивается к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к ветви каната, сбегающей с последнего из последовательно огибаемых канатом блоков. Сила натяжения каната (без учёта потерь на трение) определяется как частное от деления массы груза на кратность полиспаста (под кратностью полиспаста понимается число ветвей каната, на которые распределяется груз).

Скоростные полиспасты

Скоростной полиспаст — по существу обращённый силовой полиспаст, то есть усилие (обычно от гидравлического или пневматического силового цилиндра) прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к сбегающему концу каната. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза, которая равна произведению хода поршня силового цилиндра на кратность полиспаста^[1]. Во многих кранах по конструктивным соображениям механизм подъёма груза расположен не над крюковой обоймой. В этом случае появляется необходимость в установке между полиспастом и барабаном неподвижных направляющих блоков^[2]. Наибольшее применение в грузоподъёмных машинах находят:

• Одинарные силовые полиспасты. В одинарных — один конец каната закреплён на барабане, другой на неподвижной части конструкции крана или крюковой обойме, барабан имеет нарезку в одну сторону^[2].

Отношение скорости в ветви (для одинарных полиспастов) каната, набегающей на барабан, к скорости подъёма груза называют кратностью полиспаста. Её обозначают буквой «а». Недостатком схем одинарных полиспастов является нежелательное изменение нагрузки, действующей на опоры барабана при подъёме или опускании груза^[2].

• Сдвоенные силовые полиспасты. Сдвоенные: оба конца закреплены на барабане; барабан имеет нарезку в правую и левую стороны. Такие полиспасты можно рассматривать как два одинарных. Сдвоенный полиспаст имеет верхний блок, называемый уравнительным. Он предназначен для выравнивания длины ветвей каната при неравномерном их вытягивании. Уравнительный блок может быть заменён рычагом. При этом вместо одного каната устанавливаются два, что особенно выгодно в механизмах с большой кратностью, для которых требуются канаты большой длины. При чётной кратности уравнительный блок расположен на неподвижной оси, при нечётной кратности — на подвижной оси крюковой обоймы^[2].

Применение

• Обычно полиспаст является частью механизмов подъёма и изменения вылета стрелы подъёмных кранов и такелажных приспособлений. Самостоятельно полиспаст применяется для подъёма (опускания) небольших грузов (например, шлюпок на судах)^[1].
• Сдвоенные полиспасты имеют широкое применение в механизмах подъёма многих кранов — мостовых, консольных, козловых и других, где постоянство давлений на опоры барабана во время подъёма или спуска груза важно для обеспечения равномерной загрузки металлоконструкции моста под обоими рельсами^[2].
• Полиспаст в альпинизме. В горном туризме и альпинизме полиспаст применяется для натяжения перил и переправ, для подъёма пострадавшего (например, провалившегося в трещину). Используется система из двух схватывающих узлов или механических зажимов, например жумаров. В промышленном альпинизме этот же принцип используется в такелажных работах при подъёме конструкций. Оригинальным решением специфического альпинистского полиспаста является так называемый полиспаст Мунтера^[3].
• Степенной полиспаст применяется при электрификации железных дорог для натяжения проводов контактной сети.
• Небольшие полиспасты используются для натяжения подвесных кабелей связи и силовых кабелей, а также несущих тросов при строительстве подвесных линий по столбам и по крышам домов: мускульная сила человека обычно не позволяет натянуть большой пролёт кабеля достаточно сильно.
• Полиспаст может использоваться для вытягивания застрявшего в грунте автомобиля, если нет лебёдки.

Примечания

См. также

Литература

• Малая Советская энциклопедия / Редколл.: Б. А. Введенский (гл. ред.) и др.— М.: БСЭ, 1959. — Изд. 3-е. — 310 000 экз.
• Платонов П. Н., Куценко К. И. Подъёмно-транспортные и подъёмно-разгрузочные устройства. М., 1972
• Александров М. П. Подъёмно-транспортные машины. М., 1985

Полиспаст — кратность — Энциклопедия по машиностроению XXL

Число витков нарезки барабана при одинарном полиспасте с кратностью m (рис. V.2.16, а)  [c.265]

Достоинство ограничителя заключается в возможности применения на различных кранах, имеющих полиспаст четной кратности.  [c.93]

На таком же принципе основан эксцентриковый пружинный ограничитель, имеющий ось с эксцентрицитетом е относительно оси блока (рис. 34, б). Ограничитель предназначен для кранов, у которых грузовой канат за-пасован в полиспаст четной кратности.  [c.94]

Полиспаст характеризуется кратностью, показывающей, во сколько раз требуемое для подъема груза усилие меньше задан-  [c.128]

Рис. 120. Блоки и полиспасты а — неподвижный блок, б —> подвижный блок, в — простейший двукратный полиспаст, г — схема к определению кратности полиспаста 1—5—-полиспаст с кратностью соответственно 1—5

Для подъема стрелы используют дву-, четырех- и пятикратные полиспасты (полиспасты с кратностью 2, 4 и 5).  [c.129]

Выбор схемы подвеса груза (наличие полиспаста, его кратность).  [c.117]

Если тот же механизм снабдить полиспастом с кратностью, например, а = 2, то общее передаточное число станет = 2 X X 113 = 226, а скорость уменьшится  [c.424]

Следовательно, практически расчет грейфера сводится к определению необходимой силовой кратности о внутреннего полиспаста замыкающего каната. Под термином силовая кратность полиспаста понимается кратность с учетом потерь на трение, учитываемых КПД блока т]д (табл. 2.5).  [c.70]

Такая канатно-блочная система называется полиспастом и применяется на указанных подъемниках для выигрыша в силе, так как тяговое усилие лебедки Т-66Е недостаточно. Этот полиспаст является двукратным, так как он имеет две ветви, на которые распределяется нагрузка, приложенная к подвижному блоку. На строительных подъемниках применяют для монтажных устройств полиспасты большей кратности однако приме-  [c.36]

Полиспасты характеризуются кратностью а , которая зависит от числа блоков в обоймах и определяется числом ветвей каната, на которых подвешивается груз. На рис. 5 приведено несколько  [c.25]

Схема запасовки канатов крана МСК-10-20 приведена на рис. 40. Применение на кране грузового полиспаста переменной кратности повышает производительность крана. Конструкция крана МСК-10-20 аналогична конструкции крана МСК-5-20А. Характеристики механизмов крана МСК-10-20 приведены в табл. 27—30.  [c.54]

Важным параметром полиспаста является кратность т, определяющая при прочих равных условиях диаметр каната, размеры канатных блоков и блочных обойм и др. Кратностью полиспаста называется число, равное отношению числа его ветвей, на которых висит груз, к числу ветвей, наматываемых на барабан лебедки.  [c.50]

Полиспаст крюка кратность длина каната, м Полиспаст стрелы кратность. длина каната, м Крановая лебедка тип  [c.200]

Полиспасты с кратностью три не рекомендуются вследствие возникающего перекоса подвески.  [c.344]

Пользуясь вышеизложенным методом, можно определить скорость и ускорение ножа челюсти во всех по.ложениях в процессе замыкания грейфера и определить характер их изменения, что необходимо для последующего кинетостатического анализа механизма грейфера и для его силового расчета. В ходе исследования схемы грейфера были построены траектории движения ножа челюсти, соответствующие применению подъемного полиспаста с кратностью = 3 а = 2 а = 1 (рис. 167). Длина тяги ВС и расстояние АВ от места крепления тяги к головке до шарнира А определяется так из рис. 168 — ход ползуна С за время поворота челюсти А1 на угол размаха ф  [c.207]

Если груз должен быть поднят на высоту Н, то при подвеске его на полиспасте с кратностью п ход каната при набегании на барабан будет равен  [c.64]

В мостовых кранах применяют только сдвоенные полиспасты. Полиспасты характеризуются кратностью и пере  [c.26]

Полиспаст состоит из каната и подвижных и неподвижных блоков. Любой полиспаст характеризуется кратностью или передаточным числом, которое определяется отношением линейной скорости вращения барабана к скорости подъема груза. Кратность полиспаста показывает, во сколько раз при его применении получается выигрыш в силе. Наиболее простой — двукратный полиспаст — приведен на фиг. 28. Один конец каната закреплен на барабане, а второй, пройдя через подвижной блок, соединенный  [c.50]

Подвижный блок, который следует рассматривать как полиспаст с кратностью а = 2, согласно уравнению (14) имеет КПД г/подв = (1 + )/2, т.е. несколько превышающий значение КПД неподвижного блока.  [c.182]

Так, если для подъема груза одного и того же веса Grp с одинаковой заданной скоростью подъема гр применяются полиспасты различной кратности, то параметры механизмов подъема различны. Статическая мощность этих механизмов Net = GrpUrp/(1000T o)) необходимая для подъема груза, отличается только различием в значениях КПД. Так как максимальные силы в канатах полиспастов изменяются практически обратно пропорционально Кратности полиспаста, то с увеличением кратности уменьшается нагрузка в канате и его диаметр, а также и диаметр барабана, но при этом одновременно увеличивается необходимая длина барабана. Скорость наматывания каната на барабан изменяется прямо пропорционально кратности, и в полиспасте с большей кратностью она имеет большее значение. Тогда при одинаковой заданной скорости подъема и одинаковой частоте вращения ротора двигателя передаточное число редуктора, соединяющего двигатель с барабаном, оказывается меньше при полиспасте большей кратности благодаря большей скорости навивки каната на барабан и меньшему его диаметру.  [c.185]

В самоподъемных кранах (рис. II 1.3.11) башня 3 опирается на здание через платформу 1. Башню поднимают с помощью лебедки 2 канат которой запасован в полиспаст большой кратности. Нижняя обойма полиспаста установлена на платформе 1, верхняя — на обойме 4, которая предварительно поднимается грузовой лебедкой 5 на нужный уровень и опирается на здание через откидные упоры [0.14, 0.47],  [c.473]

На рис. 20 показан ограничитель, применявшийся ранее на портальных кранах завода им. Кирова, на доковых и некоторых башенных кранах, имеющих полиспасты четной кратности, так как он приспособлен для воспринятия усилия от неподвижного конца подъемного каната, запасованного в полиспаст. Прибор состоит из основания 1, на которое опираются спиральные пружины 2, рассчитанные на натяжное усилие конца каната, связанного посредством коуша 4 и штока с траверсой 3. При перегрузке крана больше 10% пружины 2 сжимаются, шток опускается, поворачивая зубчатый сектор 5  [c.69]

Полиспасты. Система, состоящая из подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, представляет собой простейшее грузоподъемное устройство — полиспаст (рис.61,в), с помощью которого можно уменьшить усилие, развиваемое лебедкой, изменить направление прилагаемого к грузу усилия (т.е. тянуть за свободный конец полиспаста вниз или в сторону) и уменьшить скорость подъема груза по сравнению со скоростью каната, наматываемого на барабан лебедки. Полиспаст характеризуется кратностью, показывающей, во сколько раз требуемое для подъема груза усилие меньше заданной массы груза. Так как число ветвей полиспаста, на которое распределяется масса поднимаемого груза, численно равно кратности полиспаста, можно рекомендовать следующий простой способ ее определения. Если полиспаст мысленно рассечь плоскостью (рис.61,г) пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов. Чем больше кратность полиспаста К, тем меньше усилие Р, которое необходимо развивать лебедкой для подъема заданного груза Р и тем больше скорость наматываемого на барабан каната Ук, которая обеспечивает заданную скорость подъема груза Уг. Другими словами, Ук=К-Уг и P =P/Kh=Qg/Kh, где Ь — кпд полиспаста, а — ускорение свободного падения. Блоки полиспаста закрепляют на двух или нескольких (по вертикали) параллельных осях, образуя неподвижные блочные обоймы. Крюк грузового полиспас-  [c.121]

Рассматриваемый блок является полиспастом с кратностью а = 2. Натяжение. певой ветви гибкого органа Р = — кг, где  [c.33]

Пример определения расчетных нагрузок механизма вспомогательного подъема мостового крана Р = 50+ 10 тс (рис. 6.36). Полиспаст сдвоенный, кратность полиспаста т=2. Общая длина одной ветви каната от барабана до уравнительного блока на раме тележки при высоте подъема 6 м составляет 1 — 15 м. Канат 16,5-Г-1-170, ГОСТ 2688—69. Расчетная площадь сечения проволок — 104,61 мм . Модуль упругости каната к=0,84-10 кгс/см . Диаметр барабана, считая по осям канатов, О — 516,5 мм. Передаточное число редуктора /р, его к. п. д. т]р и к. п. д. барабана т), см. на рис. 6.36. Электродвигатель МТ-52-8, = 30 кет, п= 726 об1мин. ПВ 25%. Усилие в каждом канате при подъеме груза р = 10/пс и подвески равно 5 = 2600 кгс. Скорость подъема груза г =18,7 м1мин.  [c.367]

Одноканатный грейфер для проходки шурфов оригинальной конструкции в двух вариантах (двух- и четырехчелюстной) создан во ВНИИ-1 (рис. 106, а). Емкость грейфера 85 л. Особенностью двухчелюстного грейфера, имеющего небольшое раскрытие, состоит в том, что при одноканатном исполнении в нем сделан сдвоенный полиспаст большой кратностью (6). Для отпирания защелок и опускания нижних блоков полиспаста применена пружина. При зачерпывании, когда выбирается канат, головка 1 движется по направляющей 2 и сближается с траверзой 3 при этом пружина 4 с тапелкой толкателя 5 при упоре в хвостовики защелок 6  [c.127]

Что такое кратность полиспаста — Морской флот

При необходимости получения большого выигрыша в силе для подъёма или горизонтального перемещения тяжёлых грузов пользуются полиспастами – системами подвижных и неподвижных блоков, объёдинённых в общих обоймах и соединённых канатом.

Полиспаст — это грузоподъёмное устройство, состоящее из

нескольких подвижных и неподвижных блоков оги-

баемых веревкой, канатом или тросом, позволя-

ющее поднимать грузы с усилием в несколько раз

меньшим, чем вес поднимаемого груза.

Они являются составной частью многих подъёмных механизмов с гибким рабочим органом.

Полиспасты представляют систему из двух обойм:

каждая из которых состоит из одного или нескольких блоков, огибаемых канатом. Одним концом канат закреплён на подвижной или неподвижной обойме, а последняя ветвь его в полиспасте навивается непосредственно через отводной блок на барабан.

а – огибаемый канатом; б — огибаемый цепью.

Полиспаст используется для выигрыша в силе, который достигается тем, что нагрузка, приложенная к подвижному блоку, уравновешивается усилиями всех рабочих нитей каната.

Различают две разновидности полиспастов:

■ с тяговым канатом, сбегающим с подвижного блока,

Рис.60. Полиспаст с тяговым канатом, сбегающим с подвижного блока.

■ и с тяговым канатом, сбегающим с неподвижного блока.

Рис.61. Полиспаст с тяговым канатом, набегающим

на подвижный блок.

Первые полиспасты применяются в козловых и портальных кранах, вторые – в строительных машинах с расположением лебёдок ниже уровня оси неподвижных блоков.

Рис.62. Нумерация нитей в полиспасте.

Основным параметром полиспаста является его кратность (передаточное число) i , равная отношению V_к перемещения каната к скорости V_гподъёма груза или равная числу ветвей каната n, воспринимающих вес груза G

или (9)

Полиспасты характеризуются кратностью, которая зависит от числа блоков в обоймах и определяется числом ветвей каната, на которых подвешивается груз.

Кратность полиспаста — число ниток полиспаста, на которое

подвешена подвижная обойма.

Кратность показывает во сколько раз требуемое для подъема груза усилие меньше заданной массы груза. Так как число ветвей полиспаста, на которое распределяется масса поднимаемого груза, численно равно кратности полиспаста, можно рекомендовать следующий простой способ ее определения. Если полиспаст мысленно рассечь плоскостью, пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов. Чем больше кратность полиспаста i, тем меньше усилие Р, которое необходимо развить лебедкой для подъема заданного груза G, и тем больше скорость наматываемого на барабан каната , которая обеспечивает заданную скорость подъема груза .

Рис.63. Порядок определения кратности полиспаста.

Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза. В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение. В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение.

Они являются составной частью многих подъемных механизмов с гибким рабочим органом. Назначение полиспаста – уменьшить натяжения каната, что способствует уменьшению грузового момента. Полиспасты представляют систему из двух обойм: подвижной и неподвижной, каждая из которых состоит из одного или нескольких блоков, огибаемых канатом. Одним концом канат зацеплен на подвижной или неподвижной обойме, а последняя ветвь его в полиспасте навивается непосредственно через отводной блок на барабан. Груз подвешивается в подвижной обойме. Полиспасты характеризуются кратностью, которая зависит от числа блоков в обоймах и определяется числом ветвей каната, на которых подвешивается груз.

1 – подвижная обойма; 2 – неподвижная обойма; 3 – барабан

лебёдки; 4 — грузозахватное приспособление.

Рис.65. Шлюп-балка с полиспастом для спуска

на воду и подъема шлюпок на борт.

Для подъема груза на автомобильных кранах применяют двух-, трех- и четырехкратные полиспасты (полиспасты с кратностью 2, 3 и 4).

а – двукратный; б – четырёхкратный.

Четырехкратные полиспасты наиболее широко применяют на автомобильных крапах. Их конструкция зависит от места расположения ограничителя грузоподъемности и места установки подвижных блоков полиспаста. Если ограничитель грузоподъемности устанавливают на поворотный раме (КС-2561Д), стреловой канат крепят к рычагу ограничителя, огибают им два подвижных, неподвижный и отклоняющий блоки и направляют на стреловую лебедку. Неподвижные блоки устанавливают на головке двуногой стойки, а подвижные — на головке стрелы или подвижной траверсе, связанной оттяжками со стрелой.

Рис.67. Двух и трёхкратные полиспасты на автомобильных кранах.

Рис.68. Канатно-блоковая система гусеничного крана

с башенно-стреловым оборудованием:

1, 3, 6 – предохранительные тяги гусачка; 2 – предохранительная тяга башни;

4 – грузовой полиспаст; 5 – тяги гусачка; 7, 11 – тяги полиспаста изменения вы-

лета гусачка; 8 – полиспаст гусачка; 9, 12 – тяга полиспаста башни; 10 – поли-

1 2 3

1 – грейфер с ковшом; 2 — клещевой грейфер; 3 — грейфер многочелюстной.

Рис.70. Типовая гидрокинематическая схема

автомобильного крана четвертой размерной

группы грузоподъемностью 20 т.

Если бы смогли создать полиспаст, в котором отсутствовало трение в блоках, то для такого полиспаста коэффициент i всегда был бы равен количеству рабочих ниток полиспаста (тогда тяговое усилие в канате лебёдки, если не учитывать сил трения, равно усилию в одной рабочей нити

(10)

где P — тяговое усилие в канате лебёдки;

G- нагрузка, приложенная к подвижному блоку полиспаста;

i— число рабочих нитей.

Число i — называется кратностью полиспаста.

Чем больше кратность полиспаста, тем меньше нагрузка на каждую его рабочую нить и, следовательно, тем меньше тяговое усилие лебёдки.).

Для упрощения расчета значение коэффициента i для полиспаста с разным количеством рабочих ниток и отводных блоков вычислено заранее (табл.1).

Полиспастом называется устройство, представляющее собой систему блоков и тросов, предназначенное для выигрыша в силе либо в скорости. В грузоподъемных механизмах применяются силовые полиспасты для уменьшения усилия в тросе и снижения передаточного числа редуктора.

В морской практике полиспасты, которые применяются для подъема груза, стрелы и другого оборудования, называются талями. К ним относятся грузовые тали, тали топенанта, топрик-тали, шлюп-тали, тали оттяжки и др.

Ходовой конец полиспаста (тали), который навивается на барабан, называется лопарем.

Основным параметром полиспаста является его кратность u (передаточное отношение) кратностью полиспаста называется отношение числа ветвей троса, которые сбегают c подвижных блоков к числу лопарей.

Трос, предназначенный для подъема и опускания груза, называется шкентелем. Трос, предназначенный для удержания стрелы и изменения ее вылета, называется топенантом.

Кратность грузового полиспаста представляет собой отношение числа ветвей троса, на которых висит груз, к числу лопарей

, (4.1)

где – число ветвей троса, на который висит груз;

– число лопарей.

По числу лопарей полиспасты подразделяются на одинарные (рис.4.1 а)) (=1) и сдвоенные (рис.4.1 б)) (=2).

Определим к.п.д. полиспаста на примере одинарного полиспаста, изображенного на рис. 4.2, имеющего кратность u_г. В неподвижном полиспасте сила натяжения во всех одинакова

, (4.2)

Если полиспаст начинает поднимать груз, то силы натяжения в его ветвях распределяется неравномерно. Это обусловлено потерями к.п.д. в блоках и от жесткости троса. Усилия распределены таким образом:

, , , …., ,

где  – к.п.д., учитывающий потери на трение в блоке и от жесткости каната.

Система сил находится в равновесии

. (4.3)

Здесь в скобках указана сумма геометрической прогрессии

, с учетом этого выражение (4.3) приведется к виду . Откуда получим формулу для определения тягового усилия в лопаре троса

(4.4)

К.п.д. полиспаста представляет собой отношение полезной работы

Рис.4.3. Распределение усилий в ветвях полиспаста

при подъеме груза весом F_Q на высоту h к затраченной работе

. (4.5)

Между скоростью подъема (опускания) груза V_под и скоростью выбирания (травления) лопаря шкентеля V_л.ш. существует зависимость

(4.6)

Недостатком одинарных полиспастов является то, при подъеме груза он также перемещается горизонтально. Это затрудняет точную остановку груза и вызывает неравномерные реакции в опорах барабана.

Сдвоенный полиспаст обеспечивает строго вертикальный подъем груза, реакции в опорах распределены равномерно.

В судовых стреловых кранах в основном используют одинарные полиспасты, что связано с уменьшением числа блоков и упрощением конструкции механизма.

Тали с увеличенными размерами блоков, числом шкивов и толщиной лопарей называются гинями. Гини имеют как минимум два трехшкивных блока. Многошкивный блок гиней показан на рис 4.4.

ИмхоДом › Форумы › руки из плечей › Полиспасты. Назначение и устройство.

В этой теме 2 ответа, 2 участника, последнее обновление Master 26 Май’17 в 03:57.

Полиспастами называют систему, образуемую подвижными и неподвижными блоками, которые соединяются между собой канатными (реже – цепными) передачами. Известные ещё в античные времена, полиспасты и сейчас являют собой устройство, без которого не может функционировать подъёмно-транспортная техника. По сути, за тысячелетия не очень изменились и составляющие этого механизма. Полиспасты, их назначение и устройство – вопросы, важные для эффективного использования всех конструкций механизмов подъёма.

Всё многообразие полиспастов может быть сведено к двум требованиям: либо увеличить силу (силовые полиспасты), либо поднять скорость (скоростные полиспасты). В подъёмных кранах чаще используются первые, а подъёмниках – вторые. Таким образом, схемы скоростных и силовых полиспастов взаимно обратные.

В состав полиспаста входят следующие составляющие:

Блоки с неподвижными осями

Блоки с подвижными осями.

Все вышеперечисленные элементы располагаются преимущественно в вертикальной компоновке, причём место размещения барабана зависит от наличия обводных блоков: сверху, если такие блоки отсутствуют, и снизу – если присутствуют.

Количество блоков с неподвижными осями всегда на один меньше, чем с подвижными. При этом общее количество блоков определяет (для силовых полиспастов) кратность увеличения суммарного усилия на механизме. Количество обводных блоков определяется размерами узла: с увеличением числа таких блоков усилие также увеличивается.

Силовые полиспасты, назначение и устройство которых характеризуется несколькими параметрами, важнейшим из которых является нагрузка, развиваемая в подъёмном механизме. Она увеличивается с увеличением расчётной грузоподъёмности крана, кратности устройства (количества ветвей каната, на которых подвешен груз) и КПД блока. КПД учитывает потери на трение в осевых опорах, а также потери, определяемые жёсткостью каната или цепи.

Полиспастов может быть несколько, тогда суммарная нагрузка на блок пропорционально уменьшается. Одинарные полиспасты конструктивно проще, но и наименее эффективны. В них один конец неподвижно закрепляется на неподвижном элементе, а второй – на барабане. При этом угол отклонения весьма ограничен из-за опасности схода каната с блока. Наличие обводного блока существенно улучшает условия работы механизма: нагрузка становится симметричной, что снижает износ каната, и увеличивает допустимую скорость вращения блоков. Устойчивость действия полиспаста зависит также от расстояния между обводным и основными блоками. С увеличением этого параметра надёжность полиспаста как функционального узла возрастает, хотя одновременно увеличивается (из-за наличия соединительной оси) и его сложность.

Другими схемами полиспастов, применяемых на практике, являются:

Сдвоенные трёхкратные, когда в схеме присутствует три рабочих блока и два обводных;

Сдвоенные трёхкратные, снабжённые уравнительной траверсой. Вариант используется в грузоподъёмной технике, которая эксплуатируется в тяжёлых и особо тяжёлых условиях.

Эксплуатационные характеристики полиспастов и их выбор

На эффективность, которой обладают полиспасты, на их назначение и устройство в конкретном механизме влияние оказывают следующие факторы:

Грузоподъёмность основного механизма, в составе которого работают данные узлы.

Количество обводных блоков: с ростом их числа потери на трение возрастают.

Углы отклонения канатов от средней плоскости барабана.

Диаметр каната/высота цепи.

Характер опор (в подшипниках качения или скольжения).

Условия смазки всех осей полиспаста.

Скорость вращения блоков или перемещения тяговых канатов (в зависимости от назначения устройства).

Наибольшие потери в полиспастах связаны с условиями трения. В частности, КПД рассматриваемых механизмов, которые работают в подшипниках скольжения, в зависимости от условий их эксплуатации, составляет:

При неудовлетворительной смазке и при повышенных температурах — 0,94…0,54;

При редкой смазке – 0,95…0,60;

При периодической смазке — 0,96…0,67;

При автоматической смазке – 0,97…0,74.

Меньшие значения соответствуют полиспастам с максимально возможной кратностью. Потери на трение для узлов, которые работают в подшипниках качения, гораздо ниже, и составляют:

При недостаточной смазке и высоких температурах эксплуатации – 0,99…0,83;

При нормальных рабочих температурах и смазке – 1,0…0,92.

Таким образом, применяя современные антифрикционные покрытия контактной поверхности блоков, можно практически исключать потери на трение.

Углы отклонения каната, располагающегося на блоке/блоках полиспаста, определяют не только износ канатов и блоков, но и безопасность производственного персонала грузоподъёмного устройства. Объясняется это тем, что при превышении допустимых показателей сход каната с блока чреват производственной аварией. На данный параметр влияют материал канатов, профиль канавки барабана, а также направление навивки.

Материалами канатов чаще всего служат типы ТЛК-О по ГОСТ 3079, ЛК-Р по ГОСТ 2688 и ТК по ГОСТ 3071. Третий тип имеет наименьшую жёсткость (не более 1,7), что положительно сказывается на предельно допустимом угле отклонения каната на полиспасте. Соответственно для канатов двух первых типов жёсткость достигает 2.

Нормальными углами отклонения от оси полиспаста считаются углы 7,5…2,5 0 (меньшие значения принимаются для максимальных соотношений диаметра блока к диаметру каната). Вообще при проектировании данных устройств это соотношение всегда стараются выбирать в диапазоне значений 12…40. Допустимый угол отклонения канатов из маложёстких материалов меньше: до 6,5…2 0 .

ГОСТ допускает увеличение предельного отклонения, по сравнению с рекомендуемым не более, чем на 10…20% (зависит от режима работы грузоподъёмной техники). На уравнительном блоке допустимые углы отклонения могут увеличиваться, но не более, чем в 1,5 раза.

Для снижения углов отклонения на барабанах полиспастов изготавливают профильные канавки, причём угол их направления зависит от направления навивки. Поэтому барабаны в механизмах современной конструкции всегда выполняют с крестовым профилем, пригодным под оба типа навивки.

Запасовка полиспастов

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

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

Различают следующие схемы запасовок:

Однократная, которая применяется для грузоподъёмных механизмов стрелового типа с гуськом. Крюк при этом подвешивается на одной нитке каната, последовательно проводится через все неподвижные блоки, после чего наматывается на барабан. Такой способ запасовки наименее эффективен.

Двухкратная, которая может быть применена на кранах, как с подъёмной, так и балочной стрелой. В первом случае неподвижные блоки располагаются на головке стрелы, а противоположный конец каната закрепляется в грузовой лебёдке. Во втором случае один из концов каната закрепляют на корне стрелы, а второй последовательно пропускают через обводной барабан, блоки крюковой подвески, стреловые блоки, блоки оголовка башни и затем подводят к грузовой лебёдке.

Четырёхкратная, используемая для механизмов большой грузоподъёмности. Здесь реализуется одна из схем, описанных выше, но отдельно по каждому из блоков крюковой подвески. Две рабочих ветви каната при этом направляются на блоки рабочей стрелы. Соединение смежных полиспастов производится через дополнительный неподвижный блок, который устанавливается на стойке платформы поворота крана.

Переменная, суть которой состоит в изменении грузоподъёмности крана. При таком виде запасовки (она может быть и двух-, и четырёхкратной) возможно соответствующее увеличение массы поднимаемого груза. Для этого в подвижные блоки дополнительно устанавливают по одной или две подвижных обоймы. Удержание обойм производит сам грузовой канат из-за разницы в усилиях, которые создаются наличием крюковой подвески. Изменение кратности запасовки выполняется опусканием крюковой подвески на опору при продолжающемся сматывании каната.

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

ПРАКТИКА:

Простой грузоподъёмный механизм состоит из блока и троса (верёвки или цепи).

Блоки этого грузоподъёмного механизма подразделяются:

по конструкции на простые и сложные;

по способу подъёма груза на подвижные и неподвижные.

Знакомство с конструкцией блоков начнём с простого блока, который представляет собой колесо, вращающееся вокруг своей оси, с жёлобом по окружности для троса (верёвки, цепи) рис.1 и его можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса: ОА=ОВ=r. Такой блок не даёт выигрыша в силе, но позволяет изменять направление движение троса (верёвки, цепи).

Двойной блок состоит из двух блоков разных радиусов, жестко скреплённых между собой и насаженных на общую ось рис.2. Радиусы блоков r1 и r2 различны и при подъёме груза действуют как рычаг с неравными плечами, а выигрыш в силе будет равен отношению длин радиусов блока большего диаметра к блоку меньшего диаметра F =Р·r1/r2.

Ворот состоит из цилиндра (барабана) и прикреплённой к нему рукоятки, которая выполняет роль блока большого диаметра, Выигрыш в силе, даваемый воротом, определяется отношением радиуса окружности R, описываемой рукояткой, к радиусу цилиндра r, на который намотана верёвка F = Р·r/R.

Перейдём к способу подъёма груза блоками. Из описания конструкции все блока имеют ось, вокруг которой они вращаются. Если ось блока закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается, то такой блок называется неподвижным блоком, простой блок, двойной блок, ворот.

У подвижного блока ось поднимается и опускается вместе с грузом рис.10 и он предназначен в основном для устранения перегиба троса в месте подвеса груза.

Ознакомимся к устройством и способом подъёма груза второй частью простого грузоподъёмного механизма — это трос, верёвка или цепь. Трос свит из стальных проволочек, верёвка свита из нитей или прядей, а цепь состоит из звеньев, соединённых между собой.

Способы подвеса груза и получение выигрыша в силе, при подъёме груза, тросом:

На рис. 4 груз закреплён на одном конце троса и если поднимать груз за другой конец троса, то для подъёма этого груза потребуется сила чуть больше веса груза, так как простой блок выигрыша в силе не даёт F = Р.

На рис.5 груз рабочий поднимает самого себя за трос, который сверху огибает простой блок, на одном конце первой части троса закреплено сидение, на котором сидит рабочий, а за вторую часть троса рабочий поднимает самого себя с силой в 2 раза меньшей своего веса, потому что вес рабочего распределился на две части троса, первая — от сидения до блока, а вторая — от блока до рук рабочего F = Р/2.

На рис.6 груз поднимают двое рабочих за два троса и вес груза распределятся поровну между тросами и поэтому каждый рабочий будет поднимать груз с силой половины веса груза F = Р/2.

На рис.7 рабочие поднимают груз, который висит на двух частях одного троса и вес груза распределятся поровну между частями этого троса (как между двумя тросами) и каждый рабочий будет поднимать груз с силой равной половине веса груза F = Р/2.

На рис.8 конец троса, за который поднимал груз один из рабочих, закрепили на неподвижном подвесе, а вес груза распределился на две части троса и при подъёме груза рабочим за второй конец троса, сила, с которой рабочий будет поднимать груз, в два раза меньше веса груза F = Р/2 и подъём груза будет в 2 раза медленнее.

На рис.9 груз висит на 3 частях одного троса, один конец которого закреплён и выигрыш в силе, при подъёме груза, будет равен 3, так как вес груза распределится на три части троса F = Р/3.

Для устранения перегиба и уменьшения силы трения в месте подвеса груза устанавливается простой блок и сила необходимая для подъёма груза не изменилась, так как простой блок не даёт выигрыша в силе рис.10 и рис.11, а сам блок будет называться подвижным блоком, так как ось этого блока поднимается и опускается вместе с грузом.

Теоретически груз можно подвесить на неограниченное число частей одного троса, но практически ограничиваются шестью частями и такой грузоподъёмный механизм называется полиспаст, который состоит из неподвижной и подвижной обойм с простыми блоками, которые поочерёдно огибаются тросом, одним концом закреплённый на неподвижной обойме, а подъём груза производят за второй конец троса. Выигрыш в силе зависит от количества частей троса между неподвижной и подвижной обоймами, как правило это 6 частей троса и выигрыш в силе 6 раз.

Пёрышкин, А. В. Физика, 7 кл.: учебник/ А. В. Пёрышкин.- 3-е изд., доп.- М.: Дрофа, 2014, — 224 c,: ил. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Применение правила равновесия рычага к блоку, стр.181–183.

Генденштейн, Л. Э. Физика. 7 класс. В 2 ч. Ч. 1. Учебник для общеобразовательных учреждений/ Л. Э. Генденштен, А. Б. Кайдалов, В. Б. Кожевников; под ред. В. А. Орлова, И, И. Ройзена.- 2-е изд., испр. — М.: Мнемозина, 2010.-254 с.: ил. ISBN 978–5-346–01453–9. § 24. Простые механизмы, стр.188–196.

Элементарный учебник физики, под редакцией академика Г. С. Ландсберга Том 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика.- 10 изд.- М.: Наука, 1985. § 84. Простые машины, стр. 168–175.

Громов, С. В. Физика: Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений/ С. В. Громов, Н. А. Родина.- 3-е изд. — М.: Просвещение, 2001.-158 с,:ил. ISBN-5–09–010349–6. §22. Блок, стр.55 -57.