Что такое полиспаст?

Поделись знанием: Материал из Википедии — свободной энциклопедии Перейти к: навигация, поиск

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 + Wж + Wоп,

где:

  • Wж — сопротивление жёсткости каната, приведённое к ободу блока;
  • Wоп — 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].
  • 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.

Напишите отзыв о статье «Полиспаст»

Примечания

  1. 123Полиспаст // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  2. 12345678910М. П. Александров, Л. Н. Колобов, Н. А. Лобов и др. Грузоподъёмные машины: Учебник для вузов. — М.: Машиностроение, 1986. — 400 с.
  3. [promalp-nk.ru/polispast/munter.html Полиспаст Мунтера]

См. также

I. Часть первая. Немного теории.

1. Полиспаст – это грузоподъемное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.

1.1. 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 не учитываются и за основу беретсяТеоретически Возможный Выигрыш в Усилии или сокращенно ТВ теоретический выигрыш).

Примечание: разумеется, в реальной работе с полиспастами трением пренебречь невозможно. Подробнее об этом и об основных способах снижения потерь на трение будет сказано в следующей части «Практические советы по работе с полиспастами»

2. Основы построения полиспастов.

2.1. Рисунок 1. Если закрепить веревку (трос) на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на станции (далее стационарный или неподвижный блок) и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Выигрыша в усилии нет Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки. Это так называемая схема 1:1.

2.2. Рисунок 2. Веревка (трос) закреплена на станции и пропущена через блок на грузе. При такой схеме для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Выигрыш в усилии 2:1. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки. Это схема самого простого ПОЛИСПАСТА 2:1.

Рисунки №№ 1 и 2 иллюстрируют следующие Основные Правила Полиспастов:

Правило №2.Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии. Например: если в показанном на рис. 2 полиспасте 2:1 на каждый метр подъема груза вверх надо протянуть через систему 2 метра веревки, то в полиспасте 6:1 – соответственно 6 метров.Практический вывод – чем «сильнее» полиспаст – тем медленнее поднимается груз.

2.3. Продолжая добавлять стационарные ролики на станцию и подвижные ролики на груз, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий: Примеры простых полиспастов. Рисунки 3, 4.

2.4. Правило № 3Расчет теоретического выигрыша в усилии в простых полиспастах. Здесь все достаточно просто и наглядно.

2.4.1. Если необходимо определить ТВ уже готового полиспаста, то нужно посчитать количество прядей веревки, идущих от груза вверх. Если подвижные ролики закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза (как на рис. 6) – то пряди считаются от точки закрепления роликов. Рисунки 5, 6.

2.4.2. Расчет ТВ при сборке простого полиспаста.

В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему добавочно дает двукратный ТВ.Добавочное усилие СКЛАДЫВАЕТСЯ с предыдущим. Пример: если мы начали с полиспаста 2:1, то, добавив еще один подвижный ролик, мы получим 2:1 + 2:1 = 4:1; Добавив еще один ролик – получим 2:1 + 2:1+2:1= 6:1 и т.д. Рисунки 7,8.

2.5. В зависимости от того, где закреплен конец грузовой веревки (на станции или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и нечетные.

2.5.1. Если конец веревки закреплен на станции,

2.5.2. Если конец грузовой веревки закреплен на грузе, то будут получаться НЕЧЕТНЫЕ полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д.

Рисунок 8.

Кроме простых полиспастов в спасательных работах также широко применяются так называемые СЛОЖНЫЕ ПОЛИСПАСТЫ.

2.6. Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст, тянет за другой простой полиспаст. Таким образом могут быть соединены 2, 3 и более полиспастов.

На Рисунке 9 приведены конструкции наиболее употребительных в спасательной практике сложных полиспастов.

Рисунок 9.

2.7. Правило №4. Расчет ТВ сложного полиспаста. Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит. Пример на рис. 10. 2:1 тянет за 3:1=6:1. Пример на рис. 11. 3:1 тянет за 3:1= 9:1.

Примеры на рис. 10 и 11.

На рисунке 9 показаны практически все основные виды полиспастов, используемые в спасательных работах. Как показывает практика в большинстве случае этих конструкций вполне достаточно для выполнения любых задач. Далее в тексте будут показаны еще несколько вариантов.

Разумеется, существуют и другие, более сложные, системы полиспастов. Но они редко применяются спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.

Автор статьи:Федор Фарберов

Источник:alpinist.biz

Полиспаст — система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канатом или цепью), применяемая для увеличения силы — силовой полиспаст или скорости — скоростной полиспаст. Обычно в грузоподъемных машинах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение гибкого грузового органа, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма. Скоростные полиспасты, позволяющие получить повышение скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяют значительно реже, например, в гидравлических или пневматических подъемниках. В полиспаст входят подвижные блоки, ось которых перемещается в пространстве, и неподвижные блоки.

Схемы полиспастов

Рис. 1: а – одинарный двухкратный; б – одинарный трехкратный; в, д – сдвоенные двухкратные; г – сдвоенный трехкратный

В одинарных полиспастах (рис. 1, а, б) один конец каната закреплен на барабане, а второй конец закрепляется при четной кратности (а) на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности (б) — на крюковой обойме. При наматывании или сматывании каната с барабана, если отсутствуют обводные блоки, то есть канат с блока крюковой обоймы непосредственно переходит на барабан, происходит перемещение груза не только по вертикали, но и по горизонтали.

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты (рис. 1, в-д), состоящие из двух одинарных полиспастов. В этом случае на барабане закрепляют оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке ветвей каната обоих полиспастов применяют установку балансира или, что чаще, уравнительного блока C (рис. 1, в). При установке уравнительного блока можно использовать целый канат без дополнительных креплений на балансирах. Однако осмотр и контроль состояния каната на этом блоке вследствие малого угла поворота затруднительны. Поэтому в кранах с тяжелым и весьма тяжелым режимом работы предпочтительно применять уравнительные балансиры А (рис. 73, д).

Уравнительный блок C при подъеме и спуске груза обычно не вращается и служит лишь для уравнивания длины ветвей обоих полиспастов при неравномерной вытяжке каната, поэтому согласно правилам Госгортехнадзора допускается его диаметр принимать равным 0,8 диаметра, определенного по формуле, а у электроталей и стреловых самоходных кранов — равным 0,6 этого диаметра. При четной кратности полиспаста он располагается среди неподвижных блоков, а при нечетной — среди подвижных блоков крюковой подвески.

Расчет сдвоенного полиспаста ведут аналогично расчету для одинарного полиспаста, причем каждый полиспаст рассматривают отдельно при действии на него половины общей нагрузки. Если h — высота подъема груза, то длина каната одинарного полиспаста, наматываемого на барабан, L = ah, где a — кратность полиспаста. Кратность сдвоенного полиспаста равна кратности одинарных полиспастов, составляющих его. Для сдвоенного полиспаста величина L соответствует длине каната, наматываемого на одну половину барабана.

Скорость подъема груза υгр и скорость каната, навиваемого на барабан связаны между собой соотношением υ = aυгр, где υ = πD2nбар/60, м/с; D2 — диаметр барабана, измеренный по центру каната; nбар — частота вращения барабана, об/мин.

Силовой полиспаст

В силовых полиспастах грузоподъемных машин можно использовать канаты небольшого диаметра и, следовательно, уменьшить диаметры барабана и блоков, снизить массу и габариты машины. Увеличение кратности полиспаста позволяет снизить передаточное число редуктора, но одновременно требует большей длины каната и канатоемкости барабана. Увеличение числа блоков при повышении кратности полиспаста вызывает увеличение потерь и возрастание мощности, затрачиваемой на подъем груза, а также увеличивает число перегибов каната, что вызывает некоторое снижение его срока службы. В то же время, как уже указывалось, канат при большой кратности полиспаста имеет небольшой диаметр и, следовательно, большую гибкость, что способствует увеличению долговечности. Выбор каната, типа и кратности полиспаста связан с проблемой общей компоновки механизма и с его параметрами, в частности с передаточным числом механизма, габаритами и массой, что в свою очередь влияет на размеры всей грузоподъемной машины и на размеры здания, где эта машина устанавливается.

Так, если для подъема груза одного и того же веса Gгр с одинаковой заданной скоростью подъема υгр применять полиспасты различной кратности, то параметры механизмов подъема будут различными. Статическая мощность этих механизмов Nст = Gгрυгр/1000ηп, необходимая для подъема груза, будет другой только из-за различия в значениях КПД, и при кратностях, отличающихся незначительно (например, механизмы с кратностью два и четыре), потребную мощность двигателя можно считать одинаковой. Так как максимальные силы в канатах полиспастов изменяются практически обратно пропорционально кратности полиспаста, то с увеличением кратности уменьшаются нагрузка в канате и его диаметр, а также и диаметр 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 электродвигателя передаточное число редуктора, соединяющего двигатель с барабаном, оказывается меньше при полиспасте большей кратности благодаря большей скорости навивки каната на барабан и меньшему его диаметру.

Скоростной полиспаст

Скоростной полиспаст (рис. 2) отличается от силового полиспаста тем, что в нем рабочая сила F, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната.

Схема скоростного полиспаста

Рис. 2

Расчет скоростных полиспастов принципиально не отличается от расчета силового полиспаста. При перемещении обоймы полиспаста (точки А на рис. 2) на расстояние h груз проходит путь H = ah, где a — кратность скоростного полиспаста и, следовательно, скорость перемещения груза υгр = aυА, где υА — скорость перемещения обоймы полиспаста.

Сила F, необходимая для подъема груза весом Gгр, определяется по формуле:

Статьи по теме

  • Блоки полиспаста. Расчет полиспаста. КПД блока.
  • Крюковая подвеска. Типы крюковых подвесок.
  • Электрошпили
  • Грейфер. Грейфер двухканатный. Грейфер четырехканатный.
  • Блоки для канатов. Ручей блока.
  • Литература
  • Обеспечение безопасной эксплуатации механизмов подъема грузоподъемных машин
  • 3. Элементы и узлы механизмов подъема
  • 3.2. Полиспасты

Навигация: Начало В  В  Оглавление В  В  | В  В  Другие книги В  В  |В В Отзывы: В -В 0

3.2. Полиспасты

Полиспаст – это система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых гибким тяговым элементом (канатом). Бывают полиспасты прямого действия (рис. 3.1 а), которые служат для выигрыша в силе, и обратного действия (рис. 3.1 б) – для выигрыша в скорости. По числу закреплений концов каната на барабане полиспасты прямого действия бывают одинарные (рис. 3.1 а) и сдвоенные (рис. 3.1 в).

В ГПМ широкое применение нашли полиспасты прямого действия, где груз подвешен на i-ветвях гибкого элемента. Тяговое усилие, приложенное к свободному концу гибкого элемента, без учета сил сопротивления в блоках определяется:

,

(3.1)

где G – масса груза поднимаемого груза, (грузоподъемность) кг;

g – ускорение свободного падения ( ≈ 10 м/с2);

gG – вес поднимаемого груза, Н;

i — кратность полиспаста;

Р и с. 3.1. Полипасты:

а – для выигрыша в силе; б – для выигрыша в скорости; в – сдвоенный полипаст; 1 – уравнительный блок.

При этом скорость vk каната и скорость vГ перемещения груза связаны зависимостью:

,

(3.2)

Полиспаст обратного действия предназначен для выигрыша в скорости. В этом случае груз подвешен к свободному концу каната, тяговое усиление F приложено к оси подвижных блоков. Этот тип полиспастов применяют в гидравлических подъемниках, когда в результате проигрыша в силе стремятся уменьшить ход поршня.

Кратность полиспаста i при различных грузоподъемностях представлена в табл. 3.2.

При непосредственном подвешивании грузов к канату, а также в одинарных полиспастах прямого действия канат, перемещаясь на вращающемся барабане, создает изменяющиеся давления на его опоры. Это особенно нежелательно для механизмов, установленных на передвижных тележках, так как вызывает неравномерную нагрузку на колеса. Кроме того, при наматывании каната на барабан груз перемещается не строго вертикально, а получает горизонтальное движение, что обусловливает его раскачивание.

Таблица 3.2

Кратность полиспаста і при различных грузоподъемностях

Характер навивки

каната на барабан

Тип

полиспаста

і при грузоподъемности, т

до 1

2-6

10-15

20-30

Непосредственно

(например: мостовые краны, тали)

сдвоенный

(простой)

2

(1)

2

(2)

2-3

(—)

3-4

(—)

Через направляющий блок

(например: стреловые краны)

простой

(сдвоенный)

1-2

(2)

2-3

(2)

3-4

(2-3)

5-6

(—)

Эти недостатки устраняются при использовании сдвоенного полиспаста (рис. 3.1, в). Для выравнивания натяжения обеих ветвей канат огибает уравнительный блок 1, который поворачивается только в момент, когда необходимо выровнить усилия в обеих ветвях каната.

Сдвоенный полиспаст следует рассматривать как два независимых одинарных полиспаста с нагрузкой gG/2 на каждый, считая, что уравнительный блок является как бы местом закрепления концов каната. Недостаток сдвоенного полиспаста – вдвое меньше выигрыш в силе натяжения каната, что отражается на размерах механизма и передаточном числе промежуточных передач. Поэтому сдвоенные полиспасты применяют главным образом в механизмах, установленных на передвижных тележках кранов, где канат поступает с полиспаста непосредственно на барабан.

Натяжение ветвей каната полиспаста, на которых подвешен груз, в момент подъема неодинаково из-за сопротивлений, возникающих в блоках полиспаста. При подъеме груза в случае применения одинарного полиспаста натяжение (Н) в последней ветви каната определяется:

,

(3.3)

где сумма сопротивлений вращению блоков полиспаста, Н.

Если все блоки однотипны и КПД блока равен , можно записать

,

(3.4)

,

(3.5)

откуда

,

(3.6)

При расчетах для кратности полиспаста i = 2…6 принимают = 0,96…0,98 (для подшипников качения), = 0,9…0,98 (для подшипников скольжения). При наличии отклоняющих блоков:

,

(3.7)

где n – число отклоняющих блоков.

При сдвоенном полиспасте в уравнения (3.5) и (3.6) следует подставить G/2 вместо G, понимая по-прежнему под i кратность одинарного полиспаста с нагрузкой gG/2.

Другие статьи из раздела «3. Элементы и узлы механизмов подъема»:В· 3.1. Грузозахватные органы. КрюкиВ В  > В· 3.2. ПолиспастыВ· 3.3. КанатыВ· 3.4. Крепление каната. Крюковые подвескиВ· 3.5. Блоки и барабаныВ· 3.6. Тормозные и остановочные устройстваВ· 3.7. Электродвигатели, редукторы и соединительные элементы

Навигация: Начало В  В  Оглавление В  В  | В  В  Другие книги В  В  |В В Отзывы: В -В 0

Полиспасты (рис. 1) являются составной частью механизмов и устройств, применяемых для перемещения грузов как по вертикали, так и по горизонтали.

Полиспаст — грузоподъемное устройство, состоящее из блоков, соединенных между собой канатом.

Полиспаст состоит из двух блоков: неподвижного, прикрепленного к подъемному приспособлению (балке, мачте, треноге и т. п.), и подвижного, который крепится к поднимаемому грузу. Оба блока соединяются между собой канатом, который, последовательно огибая все ролики блоков, одним концом крепится к верхнему неподвижному блоку, а другой его конец через отводные блоки идет к барабану лебедки.

При выполнении монтажных и такелажных работ полиспасты чаще всего используют с целью получения выигрыша в силе. Применение полиспастов уменьшает нагрузку на подъемной лебедке, но приводит к снижению скорости перемещения (подъема) груза. При этом в силе выигрывают во столько раз, во сколько раз проигрывают в скорости.

В отдельных случаях полиспасты применяют для увеличения скорости и величины перемещения свободного конца каната (гидроканатные системы). В этом случае происходит потеря в силе, соответствующая величине выигрыша в скорости перемещения груза.

При выполнении такелажных работ наиболее часто применяют полиспасты с числом ветвей от двух до шести, со сбегающим тяговым канатом с неподвижного блока.

Полиспасты с большим числом нитей используют редко, главным образом при подъеме особо тяжелых грузов.

Обычно применяют полиспасты грузоподъемностью 1 …50 т.

Ролик неподвижного блока, с которого сбегает конец каната, считается отводным.

Нижний блок полиспаста, как правило, имеет грузовой крюк, к которому подвешивают поднимаемый груз.

image
полиспасты

Рис. 1. Полиспасты:

а — десятиниточный грузоподъемностью 100 т; б — в стянутом состоянии с крюком на блоках; в — в стянутом состоянии с серьгами на блоках; 1, 3 — блоки подвижный и неподвижный; 2 — канат; 4 — канат, идущий к барабану лебедки; 5 — серьга; 6 — крюк

Чем больше роликов в полиспасте, тем большее число ветвей каната поддерживают груз и, следовательно, тем меньшая нагрузка приходится на каждую ветвь каната и на лебедку. Число ветвей полиспаста, на которые распределяется масса поднимаемого груза, называют кратностью полиспаста.

Грузоподъемность полиспаста находится в прямой зависимости от числа рабочих ветвей.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий