Подъем грузов без спецтехники

Принцип работы полиспаста

По сути, полиспаст является системой рычагов, роль которых выполняют части каната, находящиеся между блоками. Как известно, закон рычага гласит что, выигрывая в силе, проигрываешь в расстоянии, а значит, и в скорости, и наоборот. Значит, для перемещения груза на 1 метр механизмом с двойным выигрышем придётся выбрать 2 метра каната, то есть потратить в 2 раза больше времени. Прилагаемое усилие будет в 2 раза меньше массы груза, однако, количество затраченной энергии не изменится.

Точно так же подсчитывается выигрыш по расстоянию, если точки крепления полиспаста и груза поменять местами.

Кратность

Это основная характеристика, показывающая, во сколько раз полиспаст теоретически увеличивает усилие или скорость. Величина кратности определяется количеством ветвей троса, между которыми распределена нагрузка и может быть чётной или нечётной. В первом случае свободный конец троса закрепляется на неподвижной части грузоподъёмного механизма, а во втором прицепляется к обойме крюка.

Может показаться, что увеличивая число блоков можно бесконечно умножать усилие.

Однако никто не отменял трение, на преодоление которого даже в лучших моделях шкивов тратится не менее 10% усилий. Поэтому если подсчитать реальный выигрыш с учётом трения для полиспаста кратностью 5:1 (5*0,9*0,9*0,9*0,9 = 3,28), результат окажется более скромным. А если вместо блоков использовать карабины (например, в альпинизме), у которых потери на трение значительно больше выигрыш будет ещё скромнее.

Каким образом мы упрощаем подъем грузов?

Грузовой полиспаст – это система, состоящая из веревок и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффективной силе при потере в длине. Принцип довольно прост. В длине мы проигрываем ровно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. Благодаря этому золотому правилу механики можно поднимать грузы большой массы, не прилагая при этом больших усилий. Что в принципе не так критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам придется вытянуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Применение таких приспособлений обойдется вам дешевле, чем аренда подъемного крана, к тому же, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста есть две разные стороны: одна из них неподвижная, которая крепится на опоре, а другая – подвижная, которая цепляется на самом грузе. Выигрыш в силе происходит благодаря подвижным блокам, которые крепятся на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит только для изменения траектории движения самой веревки.

Виды полиспастов выделяют по сложности, четности и кратности. По сложности есть простые и сложные механизмы, а кратность обозначает умножение силы, то есть, если кратность будет равна 4, то теоретически вы выигрываете в силе в 4 раза. Также редко, но все же применяется скоростной полиспаст, такой вид дает выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем малой скорости элементов привода.

Расчет полиспаста, расчет КПД

Пришло время продолжить цикл статей об оснастке крана. В предыдущей статье про полиспасты были подробно рассмотрены схемы и способы их применения. Но математическая основа полиспаста была затронута крайне мало. Судя по реакции наших читателей — это упущение. Поэтому давайте подробно рассмотрим расчет полиспаста в этой статье.

Начнем по порядку.

Рассмотрим отдельно взятый блок полиспаста и нагрузки возникающие в нем.

Расчет блока полиспаста

Рисунок 1

• Sн — сила, с которой груз воздействует на блок полиспаста;
• Sс — сила, с которой мотор крана воздействует на блок полиспаста;
• а (альфа) — потенциальный угол отклонения от оси;
• d — диаметр втулки блока полиспаста;
• D — диаметр ручья блока полиспаста.

На основе данной схемы полиспаста составим уравнение моментов сил.

• Sн*R -момент силы воздействия груза;
• q*Sн*R — момент силы необходимой на сгибание и разгибание троса;
• N — нагрузка на ось блока полиспаста;
• f — коэффициент трения втулки полиспаста о блок.

Коэффициент q определяется экспериментально и означает жесткость данного троса при огибании данного ролика полиспаста. Силы, возникающие при набегании и сбегании троса, обусловлены структурой самого троса, а точнее силами трения ниток внутри троса.

Как вы сами понимаете по сравнению с силами трения втулки блока полиспаста необходимое усилие на сгибание и разгибание троса крайне мало. Поэтому рекомендую пока об этом коэффициенте сильно не задумываться.

Теперь найдем нагрузку на ось блока полиспаста. Разницей в нагрузках на набегающей и сбегающей ветках мы пренебрегаем.

Собрав все это воедино, получаем:

Формулу расчета КПД блока полиспаста

Как всегда, КПД показывает отношение выполненной работы к затраченной. Для дальнейших расчетов давайте немного обратимся к практике.

• Первое. При прочтении у вас, скорее всего, сразу возник вопрос о каких углах отклонения вообще идет речь? Действительно, современные полиспасты их просто не имеют. В этих углах нет никакого практического смысла. Можно смело заменить синус из формулы на единицу.
• Второе. Как уже упоминалось ранее, значение q крайне мало относительно f. В реальных условиях его опускают. Также очень малое значение имеют диаметр ручья полиспаста.

Ну, собственно, у нас остается только сила трения блока полиспаста о его втулку. Таким образом, основное значение при выборе полиспаста имеет качество материалов, из которых он изготовлен, а вернее материалы втулки.

При расчетах используются следующие величины КПД блока полиспаста:

• 100% — недостижимый идеал;
• 97% — среднее значение при использовании бронзовых втулок в подшипниках качения;
• 95% — средние значение при использовании подшипников скольжения;
• 93% и меньше — сильно запыленные места, сильно повышенная температура или агрессивные среды использования.

Не забываем, что мы до сих пор рассматриваем один единственный ролик, а он у нас не один и не два.

Расчет системы силового полиспаста

Рисунок 2

Как видно из рисунка, весь вес груза распределиться равномерно по всем веткам полиспаста и ветке троса идущего на барабан. Но это только в статике, т.е. при отсутствии движения. В динамике картина совсем другая.

При подъеме груза усилие мотора крана, проходя через каждый блок полиспаста, будет уменьшаться из-за потерь на преодоление сил трения внутри блока. Величина потерь на каждом блоке и есть наш КПД найденный парой абзацев выше. Давайте выразим все нагрузки внутри полиспаста через нагрузку Sо.

Сложив все эти усилия и применив формулы преобразования геометрической прогрессии, мы получим вес груза в зависимости только от Sо. Теперь зная вес груза легко найти нагрузку Sо, а следовательно и параметры(качество) троса необходимого для подъема данного груза с использованием данного полиспаста.

Но это еще не все. Между полиспастом и барабаном подъемного крана обязательно будут располагаться несколько обводных роликов, и самая большая нагрузка ляжет на ветку, идущую от последнего обводного блока к барабану. Следовательно, нам необходимо доработать формулу для более точного результата.

• k — общее количество обводных блоков;
• (n+1) — общее количество нитей на которых висит груз.

Вот, собственно, и всё. Зная количество и качество всех роликов в полиспасте, Вы достаточно легко вычислите параметры нужного вам троса.

Внимание! На сайте добавлен сервис расчету основных характеристик полиспаста и параметров троса для запасовки. spctex.ru

spctex.ru

Какие бывают блоки

Блоки и системы блоков были известны человечеству с античных времен. Они служили для подъема грузов на высоту или перемещения грузов. Блоки выполняют важную задачу — изменяют направление действия силы и дают выигрыш в силе.

Блок — это простой механизм, который используют для преобразования силы.

Различают подвижный и неподвижный блоки.

Неподвижный блок представляет собой диск, который вращается вокруг своей оси, и имеет желоб по окружности. Желоб предназначен для скольжения в нем цепи, ремня, каната и т.д. У неподвижного блока ось закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. 

Неподвижный блок можно представить в виде равноплечего рычага, у которого плечи сил равны радиусу колеса. Поэтому неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а лишь позволяет менять направление действия силы.

Подвижный блок представляет собой диск, ось которого перемещается вместе с грузом. Можно представить в виде рычага с плечами разной длины. Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза и проигрыш в расстоянии так же в два раза. При использовании подвижного блока, нужно приложить в два раза меньше силы для подъема груза, но нить, к которой подвешен груз, должна быть в два раза длиннее. 

Для увеличения эффективности используют системы блоков.

Примечание

Объединив подвижные и неподвижные блоки в систему можно получить выигрыш в силе в несколько раз, а также изменить направление прикладываемой силы.

Система блоков — полиспаст

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.

Система блоков

Применение подвижного блока даёт двукратный выигрыш в силе, применение неподвижного — позволяет изменить направление прилагаемой силы. На практике используются комбинации подвижных и неподвижных блоков. При этом каждый подвижный блок позволяет вдвое уменьшить прилагаемое усилие или вдвое увеличить скорость перемещения груза. Неподвижные блоки используют для связи подвижных блоков в единую систему. Такая система подвижных и неподвижных блоков называется полиспаст.

Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейший полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Рисунок 1. Каждый подвижный блок в полиспасте даёт двукратный выигрыш в силе или скорости

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, применяются значительно реже. Они 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.

Рисунок 2. Крепление каната при чётной и нечётной кратности полиспаста

Выигрыш в силе при применении полиспаста с $n$ подвижных и $n$ неподвижных блоков определяется по формуле: $P=2Fn$, где $Р$ — вес груза, $F$ — сила, прилагаемая на входе полиспаста, $n$ — число подвижных блоков.

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.

Рисунок 3. Одинарные и сдвоенные полиспасты

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.

Рисунок 4. Способы обеспечения вертикальности подъёма груза

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.

Вопрос: почему у подъемных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?

Ответ: для обеспечения вертикальности подъёма груза.

spravochnick.ru

Подъемный блок своими руками

РазноеПолиспаст своими руками

≡ 5 Апрель 2020 · Рубрика: Интересно знать

А А А

Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал очень много механизмов, которые облегчают данный процесс, и в данной статье мы обговорим полиспасты: направление и устройство систем такого типа, а еще попытаемся выполнить самый простой вариант подобного устройства собственными руками.

1 Как мы упрощаем подъем грузов?

Грузовой полиспаст – это система, которая состоит из канатов и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффектной силе при потере в длине. Принцип очень простой. В длине мы проигрываем именно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе.

За счёт этого золотому правилу механики можно приподнимать грузы большой массы, не прилагая при этом немалых усилий. Что как правило не очень критично. Приведем пример.

Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам потребуется вынуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Использование подобных устройств для Вас обойдется доступнее, чем аренда крана для подъемных работ, более того, вы можете сами контролировать выигрыш в силе.

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 = 2 Sнабег×sinα (2)

В этом уравнении:

• 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)

В уравнении:

• 3 ηб – КПД блока;
• 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:

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

Sn=(ηп)n S0.

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 можно увеличить КПД, формула в физике

Расчет полиспаста

Примечание

При расчете полиспаста нужно учитывать, что на механизм действуют силы трения, а нить не является идеальной, и имеет жесткость.

Для расчета выводят уравнение моментов для блока относительно оси:

\(Sсбег\;R\;=\;Sнабег\;R\;+\;q\;Sнабег\;R\;+\;Nfr\)

Где:

• S_сбег — усилие со стороны сбегающей нити;
• S_набег — усилие со стороны набегающей нити;
• q S_набег — усилие для сгибания нити с учетом жесткости q;
• Nf — сила трения в блоке, с учетом коэффициента трения f.

Для определения момента все силы умножаются на плече (R или r):

• R — радиус блока;
• r — радиус втулки.

Вычисляя воздействие на ось блока, часто пренебрегают силой разгибания блока. Формула получает вид:

\(N\;=\;2\;Sнабег\;\times\;\sin\;\alpha\)

Где:

• N — воздействие на ось блока;
• α — угол отклонения от оси.

Подставив это соотношение в вышеприведенное определение моментов получим:

 \(S_{сбег}\;=\;S_{набег}\;(1\;+\;q\;+\;2f\frac dD\;\sin ɑ)\)

Где:

• D — диаметр блока;
• d — диаметр оси блока.

Вычисление КПД полиспаста

Коэффициент полезного действия блока (КПД блока) — это отношение полезной работы к полной работе с учетом потерь на трение и жесткости нити.

Формула для расчета КПД блока (ηб):\(\eta б\;=\;\frac{S_{набег}}{S_{сбег}}\;=\;\frac1{1\;+\;q\;+\;2f\;\sin\;ɑ\;\times\;{\displaystyle\frac dD}}

\)Где:

• D — диаметр блока;
• d — диаметр оси блока;
• q — коэффициент жесткости нити;
• f — коэффициент трения;
• α — угол отклонения от оси.

 КПД полиспаста определяется по формуле:\(\eta б\;=\;\frac{1\;+\;\eta\;+\;\eta^2\;+\;\eta^{a-1}}a\times\eta^t

\)Где:

• a — кратность полиспаста;
• t — число отклоняющих блоков.

Примечание

КПД полиспаста, как и КПД блока, всегда меньше 1.

В таблице представлены КПД полиспаста, при разной кратности и КПД блока.

Пользователи портала делятся опытом строительства самодельных подъёмников от простых до сложных конструкций.

При строительстве дома из газобетона, бруса, кирпича и т.д. часто возникает необходимость в подъёме груза. Например, нужно «закинуть» блоки или деревянные балки на второй этаж, поднять мешки с цементом или залить армопояс. Делать это вручную, даже с привлечением помощников, не так легко — здоровье дороже. Нанимать автокран или манипулятор на небольшой объём работ — дорого. Выход — использовать мини-кран, который, для удешевления строительства, сделан своими руками.

• Как сделать подъёмник для кладки газобетона.
• Какие детали и инструменты нужны для строительства мини-крана.
• Как сократить затраты на строительство универсального подъёмника.

Сложная система блоков – как рассчитать выигрыш в силе?

Теперь узнаем, как работает полиспаст сложного типа. Под этим названием подразумевается механизм, где соединены в одну систему несколько простых вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе таких конструкций рассчитывается путем перемножения их кратностей. Например, мы тянем один механизм с кратностью 4, а другой с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равен 8. Все вышеуказанные расчеты имеют место быть только у идеальных систем, у которых нет силы трения, на практике же дела обстоят иначе.

В каждом из блоков происходит небольшая потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо помнить: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Лучше всего использовать ролики с большим радиусом там, где это возможно. При использовании карабинов следует делать блок из одинаковых вариантов, но ролики гораздо эффективнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффективный блок необходимо располагать ближе к грузу для получения максимального эффекта.

Как же нам рассчитать реальный выигрыш в силе? Для этого нам необходимо знать КПД применяемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы используем веревку большого диаметра или слишком жесткую, то эффективность от блоков будет значительно ниже, чем указана производителем. А значит, необходимо это учесть и скорректировать КПД блоков. Чтобы рассчитать реальный выигрыш в силе простого типа грузоподъемного механизма, необходимо рассчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе сложных типов необходимо перемножить реальные силы простых, из которых он состоит.

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:

1. С помощью схватывающих узлов, изготавливающихся из репшнуров диаметром до 8 мм. Они обладают высокой прочностью и начинают сползать с веревки только при нагрузке 10 – 13 кН. Схватывающие узлы не подвергает канат деформации. При длительной эксплуатации они оплавляют оплетку и прилипают к веревке, становясь предохранителями.
2. С помощью зажима общего направления. Его рекомендуется применять на влажных и обледенелых веревках. Зажим начинает сползать без возникновения деформаций при нагрузке 6-7 кН.
3. При помощи личного зажима. Он сползает при нагрузках от 4 кН, разрывая оплетку.

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.

Мини-кран из металлолома

Ещё один вариант подъёмного механизма из металла, «валяющегося под ногами», сделал участник портала с ником Петр_1.

По словам Петр_1, причина строительства крана — дом становится всё выше, а блоки и бетон всё тяжелее. Поэтому, произведя ревизию «ненужных вещей», пользователь изготовил полностью разборный кран грузоподъёмностью в 200 кг.

Думаю, мой кран может и больше поднять, но перегружать его я не стал. Кран разбирается на части весом 30-60 кг и спокойно перевозится в прицепе легкового автомобиля. На багажнике вожу стрелу. В статике испытал конструкцию весом в 400 кг. Обычно поднимаю груз весом до 150 кг. Мне для моих строительных нужд этого вполне достаточно.

Конструкция крана представляет собой сборную «солянку» из того, что было под рукой. Перечислим основные детали:

поворотный узел – ступица от грузовика;

стрела сделана из трубы диаметром 75 мм;

выносные опоры и основание- прямоугольная труба сечением 8х5 и 8.5х5.5 см;

основание башни – «200-й» швеллер;

червячные редукторы для стреловой и грузовой лебёдки.

трёхфазный электродвигатель с реверсом, мощностью 0.9 кВт, переделанный на питание от сети 220 В;

Кран получился мобильным, и его, опустив стрелу, можно переместить с места на место, перекатывая на колёсиках по утрамбованному грунту. Регулировка по уровню осуществляется при помощи винтовых опор.

Металл, редукторы и ролики куплены на вторчермете. Новые только трос и подшипники.

Вес крана без противовеса – около 250 кг. Себестоимость конструкции, с учётом покупки расходников — отрезных дисков для УШМ, электродов для сварочного инвертора и краски, – 4 тыс. руб.

Кран, + время на токарные работы, + подбора комплектующих и примерка узлов, я сделал за 3 рабочих дня. В дальнейшем, по окончании работ, полностью разберу его.

Рычаги и блоки | Сила и движение

Рычаги и блоки — простые механизмы. Рычаг состоит из стержня и точки опоры или вращения. В блоках используется канат, укрепленный в желобе колеса.

Если приложить силу к одному концу рычага, то на втором его конце тоже возникать сила. Рычаг можно использовать, чтобы выиграть в силе, — усилие, действующее на груз, может быть значительно больше, чем приложенное к другому концу рычага. В частности, с помощью лома, используемого как рыча , можно сдвинуть с места огромные глыбы, которые вручную не поднять.

Чтобы увеличить усилие иногда применяют систему с двух или нескольких блоков. Системы блоков не только дают выигрыш в силе, но и дают возможность изменить направление усилия, прикладываемого к канату.

РЫЧАГИ

Рычаг вращается вокруг неподвижной точки, которая называется точкой опоры или ось вращения. От расстояния между точкой опоры и местом, куда прикладывают силу и где размещен груз, зависит, во сколько раз можно выиграть в силе. Применяя монету как рычаг, можно открыть банку с краской. Для этого один конец монеты надо продвинуть в щель между крышкой и банкой, а ободок банки будет выполнять роль точки опоры. Теперь, нажав на монету с другой стороны, можно поднять плотно вставленную крышку. Если не хватает силы открыть банку монетой, можно воспользоваться ручкой ложки. Ее свободный конец размещен дальше от точки опоры, и со стороны второго конца к крышке будет приложена значительно большая сила.

ОДИНОЧНЫЕ БЛОКИ

Блок представляет собой колесо с желобом, вращающийся вокруг оси. В желобе закреплен канат. Подтягивая один конец каната, поднимают груз, закрепленный на другом конце. При использовании одиночного недвижимого блока сила тяги равна силе тяжести груза. Итак, одиночный неподвижный блок не дает выигрыша в силе. Направление силы, которая передвигает груз, отличается от направления силы тяги.

ПОЛИCПАСТЫ

Можно заставить работать два блока одновременно, если ось одного из них закрепить на высоко расположенной опоре, например балке, а к оси второго подвесить груз. Один конец каната прикрепляют к оси недвижимого блока. Если потянуть за свободный конец каната, груз начнет подниматься. Системы из нескольких подвижных и неподвижных блоков называются полиспастами.

Полиспаст с 2 пар блоков дает выигрыш в силе в 4 раза. Расстояние, на которое тянут канат, в 4 раза больше высоты, на которую поднимается груз. Для подъема очень тяжелых грузов краны и другие грузоподъемные механизмы оснащены полиспастами с несколькими парами блоков.

Использование двойного блока уменьшает усилие, необходимое для подъема груза в два раза, то есть , прикладывая к канату силу 100 Н, можно поднять груз силой тяжести 200 Н. Таким образом, двойной блок дает двойной выигрыш в силе; при этом для перемещения груза на 1 м приходится выбрать 2 м каната. Поскольку работа равна произведению действующей силы на расстояние, то выполненная работа составляет 100 Н х 2 м = 200 Дж, и она равна работе по подъему груза 200 Н x 1 м = 200 Дж. В общем случае выигрыш в силе равно количеству блоков.

techis.ru