Полиспаст

Что такое запасовка, как она делается и какой бывает?

Схемы запасовки бывают:

1. Однократная: крюк вешают за 1 канат, который затем проводится последовательно через каждый неподвижный блок и наматывается на барабан.
2. Двукратная. Для балочных кранов 1 конец веревки крепят на корне стрелы, а второй конец пускают через обводной барабан, все блоки, после чего крепят к лебедке. Для подъемных кранов канат крепится к лебедке, а неподвижные блоки находятся на головке стрелы.
3. Четырехкратная. Используется сочетание схем, перечисленных выше, для каждого блока крюковой подвески.
4. Переменная. Подвижные ролики дополняются 1 или 2 подвижными обоймами.

Виды полиспастов

Полиспасты делятся по нескольким признакам:

1. По назначению. Бывают силовые, а бывают скоростные схемы. Силовые позволяют поднимать больше груза, но медленнее. Скоростные позволяют поднимать тяжесть быстрее, но «осилят» меньший вес.
2. По количеству блоков. Самый простой вариант — 1 ролик. Но их может быть и 2, и 3, и 4, и больше. Чем больше их — тем больший вес получится поднять.
3. По сложности схемы. Бывают простые схемы (когда ролики объединены последовательно 1 канатом) и сложные (когда используется 2 или больше отдельных полиспастов). Сложные системы более производительны, дают больше результата при меньшем количестве блоков. К примеру, если объединить 2 полиспаста (из 1 и из 2 блоков) — получится выигрыш в силе в 6 раз. Тогда как простая схема даст выигрыш в 6 раз только при использовании 6 роликов.

Что влияет на эффективность подъемника?

Выше упоминалась кратность (выигрыш в силе) очень приблизительная, округленная в большую сторону. На практике она меньше.

На эффективность подъемника (на то, какой точный выигрыш в силе он даст) влияют такие факторы:

• количество блоков;
• материал троса;
• тип подшипников;
• качество смазки всех осей;
• диаметр и длина каната;
• угол между канатом и средней плоскостью ролика.

Как крепится веревка к механизму?

Закрепить грузоподъемный механизм к тросу можно следующими способами:

1. Узлами, связанными из репшнуров. Количество оборотов — 3-5.
2. Зажимом общего назначения.

Петрозаводский государственный университет

Строительный факультет

Кафедра ОСП

Дисциплина: «Строителные машины»

Выполнил: ст. гр. 51301

Марков А.В.

Проверил: Казаринов С.А.

Петрозаводск 2013 г.

Введение

Целью настоящих методических указаний является изучение конструкции и работы механизма подъема груза грузоподъемного крана, выбор и определение параметров основных агрегатов этого механизма (редуктора, электродвигателя, тормоза, барабана) и изучение методики подбора каната по существующим ГОСТам.

Общие сведения

Все грузоподъёмные системы можно разделить на несколько групп:

Клиновые, винтовые, реечные или гидравлические устройства, гибкие тяговые органы (канаты, цепи) с блоками, барабанами и звёздочками.Основной грузоподъемный механизм — лебедка, применяется как самостоятельно, так и в качестве составной части строитель­ных кранов. Лебедка состоит из барабана, на который навивается канат, зубчатых и червячных передач, тормоза и двигателя. Лебедки с механическим приводом выполняется многобарабанными, с приводом от электродвигателя. Однобарабанные реверсивные лебедки с приводом от электро­двигателя пригодны в комбинации с полиспастами для подъема гру­зов любой массы.

Лебедки этого типа имеют сварную раму, на которой уста­новлен барабан, двухступенчатый (или одноступенчатый) зубчатый редуктор, тормоз, электродвигатель. Электродвигатель с редуктором соединяются упругой муфтой, одна из половин которой является одновременно тормозным шкивом. Тормоз двухколодочный с короткоходовым электро-магнитом. Электрическая часть магнита включена параллельно электродви­гателю привода. Спуск груза принудительный — реверсированием (изменением направления вращения) двигателя. Скорость спуска равна скорости подъема или несколько превышает ее.

Расчет электрореверсивной лебедки Исходные данные

Груз весом (Q) 1,5 т. поднимается на высоту (H) равную 40 м со скоростью (V) 20м/мин. Режим работы – средний. Кратность полиспаста 3.

1. Определение кпд полиспаста

Если соединить по определенной схеме несколько подвижных и неподвижных блоков, закрепленных в обоймах, огибаемых гибким элементом (канатом, цепью), то такое устройство называется полиспастом.

D­бл > 18dk –при среднем режиме

При набегании каната на блок тратится работа на деформа­цию каната и на трение в опорах, что характеризуется КПД блока. При многократном полиспасте КПД полиспаста определяется по формуле:

КПД блока на подшипниках качения принят равным б=0,98

пол =0,98/3*(1-0,983)/ *(1-0,98)=0,965

2. Определение натяжения ветви каната идущей на барабан

Определить усилие в канате, навиваемом на барабан, можно по формуле:

Q – вес поднимаемого груза, (кН)

0.05Q – вес подвесных приспособлений, (кН)

а – кратность полиспаста

пол – КПД полиспаста

Q=mg=1,5*9.81=14,715 (кН)

= (14,715+0,05*14,715)/3·0,965 =5,337 (кН)

Классификация

Полиспасты, назначение и устройство которых не изменилось за прошедшие века, могут быть силовыми и скоростными. Первые применяются на грузоподъёмных механизмах, а вторыми оборудуются подъёмники. По исполнению они изготовляются:

1. Простые схемы, состоящие из линейной последовательности блоков. Они соединяются между собой и с грузом общим канатом.
2. Сложные. Это система, в которой последовательно соединены не отдельные блоки, а несколько самостоятельных механизмов. Такое решение позволяет создавать схемы полиспастов с большой кратностью при малом количестве блоков. Например, соединение полиспастов, обладающих кратностью 2:1 и 3:1, даст выигрыш в 6 раз при использовании всего трёх блоков. За счёт меньших потерь на трении реальный результат будет более высоким, нежели у простой конструкции с аналогичными параметрами.
3. Комплексные полиспасты занимают отдельное место. Это система полиспастов из простых и сложных механизмов, соединённых таким образом, что блоки при подъёме движутся навстречу нагрузке.

Простейший подъемный механизм своими руками

В домашних мастерских можно изготовить простой полиспаст из подручных материалов. Он способен поднимать легкие грузы и может использоваться только для разовых работ. Чтобы сделать полиспаст своими руками, нужно приобрести следующие комплектующие:

1. Шпильки с резьбой, изготовленные из металлических материалов.
2. 2 ролика.
3. Подшипники.
4. Веревка или трос.
5. Крюк.

На стальную шпильку устанавливают подшипник, накручивают гайку и стопорят. К шпильке присоединяется крюк для снижения усилий, требующихся для прокручивания самодельного вала. Первый конец веревки располагается на статичной платформе. Для поднятия груза требуется потянуть второй конец троса вверх. Для удобства работы рекомендуется сделать дополнительный блок и пропустить через него веревку. Это позволит соединить канат с лебедкой и фиксировать транспортируемый объект в промежуточном положении.

Полиспаст Мунтера

Полиспаст Мунтера при своей простоте позволяет достичь семикратного выигрыша в силе. Кому-то эта полиспастная система не потребуется никогда, кому-то — один раз в жизни (в экстремальной ситуации), а кто-то постоянно использует полиспаст Мунтера в практике промышленного альпинизма. Во всяком случае, знать, как вяжется данная система, рекомендуется каждому промальпу. Полиспаст Мунтера (рис. 2) можно назвать двойным Испанским полиспастом (рис. 1 — с сайта SAILING SMACKS). Подробно на физике процесса мы останавливаться не будем, все достаточно просто показано на рисунках 2-4.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 2 — схема полиспаста Мун- тера. Рис. 3 — расчет длины выби- раемой веревки, при подъеме груза на высоту l. Рис. 4 — расчет массы груза, который можно поднять с помощью полиспаста Мунте- ра, если тянуть за конец веревки с усилием p.

Главным достоинством полиспаста Мунтера является то, что для его монтажа можно обойтись минимумом снаряжения (рис. 5): 4 карабина, кусок вспомогательной веревки 3-4 м и короткий прусик у промышленного альпиниста найдутся всегда. Полиспаст Мунтера, при навыке, просто и быстро собирается. Главный недостаток — для нормального обслуживания необходимо довольно большое рабочее пространство. Ниже мы подробно рассмотрим, как собирается полиспаст Мунтера из простейшего снаряжения, хотя никто не запрещает использовать в данной полиспастной системе блоки и зажимы, если они есть в наличии.

Рис. 5

Монтаж любой системы полиспаста удобнее начать с закрепления грузовой ветви веревки в устройстве для предотвращения обратного хода. В нашем случае мы используем узел Гарда (рис. 6, 7):

Рис. 6

Рис. 7

На свободном конце основной веревки рядом с узлом Гарда вяжется схватывающий узел из короткого прусика (рис. 8, 9):

Рис. 8

Рис. 9

На одном конце вспомогательной веревки вяжется стопорный узел, на втором — узел «восьмерка», причем петля у «восьмерки» делается как можно меньшей, чтобы избежать люфтов и проворачивания карабина в узле при обслуживании полиспаста (рис. 10, 11):

Рис. 10

Рис. 11

Вспомогательная веревка складывается пополам, и из нее вяжется схватывающий узел на грузовой ветви основной веревки

Обратите внимание: ветвь с «восьмеркой» выходит из «схватывающего» верхней (рис. 12, 13):

Рис. 12

Рис. 13

На рис. 15 показан готовый к использованию полиспаст Мунтера:

Рис. 14

Рис. 15

Рис. 16

Полиспаст Мунтера на рис. 16 смонтирован из блок-зажима, двух зажимов, двух блоков, карабинов и куска веревки, длиной 3-4 метра. На анимации хорошо видно, как обслуживается данная система: один раз передвигается нижний зажим, один раз верхний. НОУ «ПромАльп», Новокузнецк октябрь 2007

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

Запасовка – полиспаст

Во время запасовки полиспаста необходимо следить за тем, чтобы узел соединения тонкого и толстого канатов при перемещении свободно проходил через ролики блоков.
 

Во время запасовки полиспаста необходимо наблюдать за тем, чтобы узел соединения тонкого и толстого канатов при перемещении свободно проходил через ролики блоков.
 

Схемы запасовок полиспастов.

Применяют различные виды запасовок полиспастов и отводных блоков в зависимости от массы поднимаемого груза, наличия такелажной оснастки, условий подъема оборудования.
 

Одиннадцатирольный блок БМ-280 грузоподъемностью 280 т.| Схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих.

На рис. 24 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей. Усилие в сбегающей нитке каната S будет равняться массе поднимаемого груза Q, деленной на число рабочих нитей и коэффициент полезного действия полиспаста.
 

На рис. 85 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей.
 

На рис. 37 приведена схема запасовки полиспастов с различным количеством рабочих нитей. Усилие в сбегающей нитке каната будет равняться ориентировочно массе поднимаемого груза, деленной на число рабочих нитей и коэффициент полезного действия полиспаста. Коэффициент полезного действия подбирают по таблицам в зависимости от вида подшипников ( качения или скольжения) и числа роликов в полиспасте.
 

Схемы запасовки полиспастов с числом рабочих нитей.

На рис. 27 приведены схемы запасовки полиспастов с двух -, четырех -, пяти – и шестирольными блоками.
 

Для увеличения грузоподъемности полиспастов применена схема запасовки полиспастов ( рис. 14, б) с креплением мертвой нитки, идущей с верхнего блока непосредственно к траверсе, что позволило увеличить грузоподъемность каждого полиспаста на 10 тс. Сбегающие нитки через систему отводных роликов грузоподъемностью 15 тс идут на электролебедки с тяговым усилием 12 5 тс.
 

Схема за-пасовки сдвоенных полиспастов с одной а и двумя б приводными лебедками.

На рис. 34 приведены различные схемы запасовки полиспастов с двух -, четырех -, пяти – и шестирольными блоками.
 

На рис. 25 приведены наиболее распространенные схемы запасовок полиспастов. Использование полиспаста с верхним отводным роликом ( рис. 25, а) дает возможность увеличить грузоподъемность полиспаста и уменьшить усилие в сбегающей нитке. Применяют также несколько систем полиспастов с уравнительными блоками. На рис. 25, б показан сдвоенный полиспаст с верхним уравнительным роликом.
 

На рис. 49 приведены наиболее распространенные схемы запасовок полиспастов. Использование полиспаста с верхним отводным роликом ( рис. 49, а) дает возможность увеличить грузоподъемность полиспаста и уменьшить усилие в сбегающей нитке.
 

Простейший подъемный механизм своими руками

В домашних мастерских можно изготовить простой полиспаст из подручных материалов. Он способен поднимать легкие грузы и может использоваться только для разовых работ. Чтобы сделать полиспаст своими руками, нужно приобрести следующие комплектующие:

1. Шпильки с резьбой, изготовленные из металлических материалов.
2. 2 ролика.
3. Подшипники.
4. Веревка или трос.
5. Крюк.

На стальную шпильку устанавливают подшипник, накручивают гайку и стопорят. К шпильке присоединяется крюк для снижения усилий, требующихся для прокручивания самодельного вала. Первый конец веревки располагается на статичной платформе. Для поднятия груза требуется потянуть второй конец троса вверх. Для удобства работы рекомендуется сделать дополнительный блок и пропустить через него веревку. Это позволит соединить канат с лебедкой и фиксировать транспортируемый объект в промежуточном положении.

Расчет полиспаста

Перед изготовлением полиспаста требуется рассчитать основные технические характеристики грузоподъемной конструкции. Расчеты требуется для составления чертежей и производятся согласно параметрам рабочего помещениями и весом груза.

Для определения нагрузок, влияющих на блочную систему в ходе эксплуатации, нужно рассчитать параметры, действующие на отдельные блоки:

1. Силу воздействия поднимаемого груза (SC).
2. Тяговую силу двигателя (SM).
3. Угол отклонения (α). При расчете параметров полиспаста этой характеристикой можно пренебречь, потому что у современных устройств угол отклонения отсутствует.
4. Диаметр блока (D).
5. Диаметр втулки (d).

Уравнение, использующееся для нахождения моментов силы, имеет следующий вид: SM * R = SC*R + l*SC*R + N* g*d/2, где:

1. SM * R – момент силы, с которой груз оказывает влияние на блочную систему.
2. l – коэффициент, характеризующий жесткость ручного веревочного каната при огибании ролика. Он зависит от структуры витков троса и определяется экспериментальным методом.
3. Нагрузка на ось шкива. Она определяется по формуле: 2*SC*R.
4. g – коэффициент, характеризующий силу трения втулки шкивов.

1. 97% — используется в качестве среднего значения, если в элементах грузоподъемного устройства присутствуют подшипники качения и втулки из бронзы.
2. 95% — используются подшипники скольжения.
3. 93% и ниже – при работе грузоподъемного механизма в суровых природных условиях или в помещениях с высокой температурой.

При расчете также рекомендуется определить КПД остальных обводных роликов, в зависимости от конструктивных особенностей грузоподъемного механизма.

Пошаговая инструкция по изготовлению электролебедки из стартера

Когда все необходимые детали собраны, то можно приступать изобретательству. Велосипед заново придумывать, конечно же, никто не будет, но предстоит немного пораскинуть мозгами. И так, у нас есть все необходимые детали, чертежи, схемы, немного проводов, болтов и желание – можно приступать к изготовлению лебедки из стартера своими руками.

ШАГ 1 : стартер. Разбираем стартер. Для изготовления лебедки не нужно втягивающее электромагнитное реле. Снимаем его сразу, и переходим к разбору самого двигателя. Снимаем переднюю крышку стартера и привод включения (бендикс). Пока стартер разобран на части, то можно обслужить его. Заменить или смазать подшипники и заменить щетки. Собираем стартер в обратном порядке, только без передней крышки и бендикса.

ШАГ 2 : редуктор. Подготавливаем понижающий редуктор для самодельной лебедки своими руками. Его также стоит обслужить. Чистим и смазываем весь механизм. В принципе никаких других манипуляций с ним делать не нужно. Оставляем его в покое, и отправляемся делать переходную муфту для того, чтобы подружить наш редуктор с двигателем стартера.

ШАГ 3 : соединяем редуктор и стартер. Для изготовления лебедки из стартера нужно «подружить» шестереночный вал редуктора и вал стартера. Соединить два шестереночных вала можно при помощи переходной муфты или просто приварить один вал ко второму (что мы и сделали).

ШАГ 4 : защитный кожух. Для того чтобы закрыть пространство между редуктором со стартером нам необходимо сделать защитный кожух. Для этого нужно найти трубу подходящего диаметра. Напомним, что диаметр стартера 2101 равен 82,5 мм. Берем трубу (в нашем случае это г/к труба, диаметром 83 мм), отрезаем нужный кусок трубы. Примеряем его к стартеру и редуктору. Электродвигатель стартера имеет ровный край, а край понижающего редуктора имеет характерные выступы. Делаем соответствующие пазы в трубе. После этого у нас получается единый корпус самодельной лебедки из стартера.

Ну, редуктор с мотором стартера мы сдружили, осталось сделать барабан для наматывания стального троса и привод от редуктора к барабану. Для этого дела, нам нужно подобрать подходящее шестереночное колесо и вал. Отправляемся на поиски всего этого добра, и снова в гараж. Ведь электрическая лебедка сама себя не изготовит!

Назначение и применение полиспаста

Грузоподъемные механизмы конструктивно отталкиваются от правила рычага и силы трения, чтобы увеличить силу или скорость подъема объекта. Два ключевых элемента устройства полиспаста составляют основу работы данного механизма:

• Неподвижный шкив является элементом, который прикрепляется к технике или иному крепкому статичному элементу. Он выполняет функцию распределения давления между элементами конструкции.
• Подвижный шкив, присоединяясь к грузу при помощи оснащенного крюка, должен выдержать максимально возможное давление и поддержать работоспособность механизма.

Тросы соединяют элементы конструкции. Неподвижный шкив состоит из роликов, по каждому из которых проводится цепь или канат, что позволяет сократить давление на каждый ролик путем увеличения количества рабочих ветвей, таким образом для подъема тяжелого груза нужно рассчитать и организовать подходящее количество роликов.

• Полиспаст на кране подъемном используется с усиленными силовыми показателями, его также применяют на такелажных приспособлениях, на малых судах. Подвесные конструкции, в которых натягиваются подвесные силовые линии, машины, переправы, перила, подъемные конструкции в спорте уже много лет практикуют использование полиспастов для облегчения работы.
• Полиспасты с усиленными скоростными показателями применяются гидравлических и пневматических системах подъема.
• Когда нужно поднять или спустить тяжелые объекты необходим механизм, который способен поддержать постоянное давление на опорах мостового, козлового и консольного кранов, активно применяется сдвоенный грузоподъемный механизм.

Одной из главных характеристик подобного механизма по праву считается его кратность. Данная характеристика этого устройства рассчитывается следующим образом:

• скорость, с которой движется подвижная ветвь механизма ÷ скорость, с которой поднимается груз;
• число ветвей троса с подвешенным грузом ÷ число ветвей троса, присоединенных к барабану.

При подобном расчете мы определяем мы можем определить коэффициент выигранной силы или скорости по итогу использования данного механизма. Изменить кратность полиспаста можно, добавляя или удаляя дополнительные шкивы системы, соблюдая следующие условия:

• Если дополнительные шкивы суммарно составили нечетное количество, их нужно прикрепить конец троса на неподвижном шкиве.
• Если дополнительные шкива суммарно составили четное количество, их нужно прикрепить конец троса на крюковую обойму.

Изготовление лебедки

Было решено делать два барабана для равномерной намотки троса. Для изготовления щёк барабанов были приобретены разборные шкивы генератора ВАЗ.

Хотя такие шайбы можно изготовить и самому, но мне такой вариант понравился больше. Подшипники не понадобились.

Также был куплен трос длиной 10 м.

Вал с соответствующими шлицами найти не удалось, да особо и не искал, поэтому просто решил сделать вал из трубки и вварить её в шестерню.

Вал вставлялся в шестерню с зазором, чтобы его выбрать я решил сделать проставку из тонкостенной трубки.

Из тонкостенной трубки вырезал центрирующую вставку.

Так выглядит установленный вал.

Приварил вал к шестерне, остудил всю конструкцию в отработке. В отверстиях от заклёпок была нарезана резьба под винты.

Теперь нужно было расширить отверстия во внутренних щёках барабанов, для этого нужен токарь. Или хороший сверловщик)

Подготовленные к установке щёки.

Для уменьшения размеров конструкции шляпки винтов были спилены почти под корень, что дало экономию 11 мм и значительное уменьшение количества грязи, попадающей между щёками и корпусом трещётки.

А та грязь, которая туда всё равно попадёт, будет выходить обратно при шприцевании механизма. С помощью обломков отрезного круга толщиной 1 мм выровнял зазор между щёками и корпусом и обварил.

Получилось примерно так.

Для вида слегка покрасил.

Первая намотка троса. Пока вручную, вряд ли в работе так же аккуратно будет наматываться.

Регулировать длину троса я решил, просто вытягивая излишки в сторону. Концы троса пропаял и слегка загнул.

Сначала я хотел найти какой-нибудь блок для троса, но решил сделать просто уравнитель с крюком, т.к. трос наматывается практически равномерно.

Для направляющих троса я решил использовать внутренние обоймы от однорядных шариковых подшипников.

Распилив внешние обоймы, извлёк внутренние, зачем-то распилив и их.

Направляющие решил приварить к полосе.

С обратной стороны приварил крюк, заранее подобрав такое положение, в котором место зацепа крюка будет находиться на одной линии с направляющими.

Покрасил для вида.

Решил провести небольшое испытание.

Специально закапываться не стал, но заторможенную машину такая лебёдка тянет. Если понадобится большее усилие, то на одном конце троса можно сделать петлю и накинуть её на барабан. Вместо уравнителя использовать блок. Таким образом наматываться будет одна сторона троса, вторая будет скользить по барабану. В этом случае блок даст удвоенную тягу.

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.

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

1. Углы отклонения канатов от средней плоскости барабана.

1. Диаметры блоков.

1. Диаметр каната/высота цепи.

1. Материал каната.

1. Характер опор (в подшипниках качения или скольжения).

1. Условия смазки всех осей полиспаста.

1. 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…2,50 (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…20.

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.

Расчет полиспаста

Расчетные операции для определения усилий, действующих на элементы системы в ходе работы, нужно начинать с определения параметров и сил, воздействующих на блок:

• сила воздействия груза (Sн);
• тяговая сила мотора (Sc);
• α – угол отклонения;
• D – диаметр блока (ручья);
• d – диаметр втулки.

Стоит сразу 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

• SнR – это момент силы, с которой на систему воздействует груз;
• q – это коэффициент, определяющий жесткость троса при огибании ролика (определяется экспериментально), он учитывает силы, обусловленные структурой витков самого троса или каната;
• N – нагрузка на ось блока;
• f – коэффициент, определяющий силу трения втулки блока.

Для реального практического расчета показатель q не имеет значения. Точнее, его показатель настолько мал в сравнении с силой трения во втулке, что его можно не учитывать. В таком случае формула выглядит так:

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, упрощаем формулу до:

N = 2*Sн*R

Объединив все получим формулу определения КПД подъемного устройства:

Убрав незначительные параметры, формула упрощается до:

ηп = 1/(1+2*f*d/D)

Эта формула показывает, что для КПД системы самое важное значение имеет качество применяемых в ней блоков и их материалов. Чем ниже их сила трения, тем выше показатель КПД

• 97% – принимаемое среднее, если в элементах используются бронзовые втулки и подшипники качения;
• 95% – применяются подшипники скольжения;
• 93% и ниже – запыленные места, агрессивные природные условия работы механизма, высокая температура.

Теперь расчет сил на один блок нужно применить на соответствующее их количество в системе.

S1 = S0* ηп

S2 = S1*ηп = S0* ηп * ηп = S0*( ηп)2

Sn = S0*( ηп)n

Сумма усилий с формулой преобразования геометрической прогрессии позволит получить показатель S0 в прямой зависимости от веса поднимаемого груза (Р).

S0 = P*(1 — ηп)/(1 — (ηп)n+1

Кроме того, в зависимости от конструкции системы вероятно придется учитывать нагрузки на остальные обводные ролики, КПД работы каких также стоит учитывать при расчете.

Кинематика мальтийского механизма

Прежде чем проводить расчеты следует уделить внимание кинематическим особенностям устройства. В качестве основы применяется треугольник с несколькими вершинами, а также цевки, которая формируется при входе в паз и выходе из него. Используя кинематику можно провести следующие расчеты:

Используя кинематику можно провести следующие расчеты:

Найти углы поворота на первой и второй фазе.
Углы и стороны треугольника также считаются важной информацией.
Угловую скорость и угловое ускорение.

При анализе вращения диска уделяется внимание теореме сложения скоростей и ускорения центра цевки при вращении с равномерной скоростью. Алгоритм расчетов предусматривает применение специальных таблиц

Как сделать полиспаст самостоятельно

В домашнем хозяйстве нет необходимости ежедневно поднимать тяжести, поэтому для разовых работ можно сделать подъёмное устройство своими руками. Всё, что потребуется для этого найдётся в мастерской запасливого хозяина:

• стальные шпильки с резьбой;
• подшипники;
• ролики;
• верёвка;
• крюк.

Подшипник вставляют в ролик и насаживают на шпильку. Накручивают гайку и стопорят её, чтобы не тратить зря усилий на прокручивание получившегося вала. К шпильке крепится крюк или стропы. Один конец верёвки, пропущенной через сделанный блок, закрепляют на неподвижной опоре, а за другой тянут вверх при подъёме груза. Получился простейший полиспаст кратностью 2:1.

Поскольку работать с таким механизмом неудобно следует сделать ещё один блок и, закрепив, пропустить через него верёвку. Теперь её можно будет тянуть вниз и даже соединить с лебёдкой. Кроме улучшения условий работы, это обеспечит возможность, при необходимости, фиксации груза в любом промежуточном положении.

Для полиспаста, сделанного своими руками, лучше использовать верёвку, а не стальной трос. Её преимуществом является то, что она позволяет быстро собрать или разобрать конструкцию. Выбирать следует статические виды, которые не растягиваются. Динамические типы «съедают» часть выигрыша в силе.