Как упростить ручной труд, имея под рукой Блоки и монтажно-тяговый механизм (МТМ) или лебедку? Для этих целей вам потребуется полиспаст – переносная блочная конструкция, используемая для подъема/перемещения всевозможных грузов при проведении строительных, монтажных, такелажных, спасательных работ. Чтобы правильно составить полиспаст своими руками, необходимо знать конструктивные особенности системы, варианты крепления тяговых канатов к грузоподъемному механизму и технологию запасовки.
С помощью полиспастов можно выполнять следующие манипуляции:
- Натягивать электрические кабели, силовые линии и подвесные конструкции.
- Посредством лебедки или МТМ вытащить севший в грязь транспорт.
- Проводить такелажные работы, разгрузку/погрузку массивных грузов и т.д.
Общие сведения.
Простейшие полиспасты могут собираться из одного блока и веревки. В таких полиспастах блок-ролик располагается над грузом (потолок, балка, подвесная опора). 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, соизмеримых с массой поднимаемого предмета. Длина каната или веревки должна быть сопоставима с высотой, на которую поднимается груз. Для снижения количества затрачиваемых усилий необходимо, чтобы подвижный блок осуществлял движение параллельно грузу.
Различают следующие типы полиспастов:
По предназначению: силовые и скоростные. Силовые полиспасты предназначены для транспортировки тяжелых объектов. Они обеспечивают выигрыш в силе за счет потерь в расстоянии и скорости. Скоростные полиспасты позволяют ускорить процесс транспортировки легких грузов за счет уменьшения прикладываемых усилий.
По сложности схемы. В простых схемах подъема груза при помощи блоков все ролики соединены последовательно. Сложные системы отличаются высокой производительностью. Выигрыш в силе обеспечивается при меньшем количестве блоков.
Схема полиспаста.
Схема простого полиспаста выглядит так:
Большой круг на схеме изображает барабан привода лебедки/МТМ. Маленькие круги – блоки системы. На левой схеме запасовка троса (веревки) такова: один конец фиксируется на неподвижном элементе, второй – на тяговом механизме (барабане привода). Правый вариант предусматривает крепление каната на приводе и к оси подвижного блока.
В более сложных схемах полиспастных систем участвуют 3, 4 и более подвижных и неподвижных блок-роликов, последовательно обвитых канатом.
На рисунке схематически представлено сдвоенное устройство. Два его блока неподвижно зафиксированы к поверхности, два – движутся. В таком исполнении нагрузка на привод, оказывающий тяговое усилие на трос, приблизительно в 4 раза ниже, чем необходимое усилие для подъема объекта напрямую. Такая разница условная, так как не учитывается КПД устройства, параметр которого обычно варьируется в пределах 93 - 97%, и зависит от качества применяемых блоков, сложности схемы полиспаста.
Как правило, в расчетах применяются такие значения КПД блочной системы:
- 97% – в элементах используются бронзовые втулки и подшипники качения;
- 95% – применяются подшипники скольжения;
- 93% и ниже – запыленные места, агрессивные природные условия эксплуатации механизма, высокая температура.
Расчет полиспаста.
Расчет нужно начинать с определения параметров и сил, воздействующих на блок:
Однако следует отметить, что современные устройства такого типа фактически не имеют углов отклонения. Поэтому (ввиду отсутствия практического смысла) ими можно пренебречь, а в дальнейших расчетах принять синус этого угла за единицу.
Для блока уравнение моментов сил выглядит так:
Sс*R = Sн*R + q*Sн*R + N*f*d/2, где:
- тяговая сила механизма (Sc);
- сила воздействия груза (Sн);
- α – угол отклонения;
- R – радиус блока;
- D – диаметр блока (ручья);
- d – диаметр втулки;
- q – коэффициент, определяющий жесткость троса при огибании ролика (определяется эмпирическим путем);
- N – нагрузка на ось блока;
- f – коэффициент, определяющий силу трения втулки блока.
Для реального расчета параметр «q» не имеет значения. Точнее, его показатель настолько мал в сравнение с силой трения во втулке, что его можно не учитывать. В таком случае формула примет вид:
Sс*R = Sн*R + N*f*d/2
Находим нагрузку N. Она определяется разницей в нагрузках на трос с разных сторон блока:
N = 2*Sн*R*sin(α)
А поскольку мы опускаем углы, формула упрощается:
N = 2*Sн*R
Объединив все, получаем формулу определения КПД подъемного устройства:
Упустив малозначимые параметры, формула упрощается до:
ηп = 1/(1+2*f*d/D)
Эта формула показывает, что для КПД системы важнейшее значение - качество и материал блоков. Чем ниже их сила трения, тем выше показатель КПД.
Теперь расчет сил на один блок производится на соответствующее их количество в системе полиспаста.
Запасовка полиспастов.
Запасовка – процедура изменения местоположения шкивов и расстояния между ними. Целью запасовки является регулирование скорости и высоты подъема грузов в соответствии с определенной схемой прохождения троса по блокам грузоподъемного механизма.
Существуют следующие разновидности запасовки:
Схема №1. Однократная. На крюке крепится 1 веревка, которая проводится через все неподвижные блоки и наматывается на барабан лебедки.
Схема №2. Двукратная. Первый конец каната крепят на головке поворотного элемента крана, второй – на лебедке. Двукратная запасовка актуальна на стреловых кранах.
Схема №3. Четырехкратная. Две рабочие ветви каната проводятся через шкивы рабочей стрелы. Соседние полиспасты скрепляются между собой при помощи статичного блока, монтируемого на стойке платформы. Этот метод применяется для устройств с большой грузоподъемностью.
