Полиспасты — принцип работы, назначение и устройство

Полиспаст – система из двух или более блоков, которые обвиты цепью (канатом) и служащие для подъема различных грузов. Впервые они были использованы еще на заре появления механизмов для поднятия такелажа, тяжелых строительных блоков при строительстве зданий. В основе полиспастов лежит желание с минимальными усилиями переместить либо поднять какой-либо груз (одновременно происходит проигрыш в итоговом расстоянии, на которое необходимо поднять его, что соответствует законам физики).

Сфера использования подобных систем

На сегодня его используют в качестве составного элемента механизма стрелы башенного либо иного крана, устройств и приспособлений для выполнения такелажных работ. Также они могут использоваться отдельно для аккуратного перемещения и безопасного подъема различых грузов на небольших судах и других объектов. Среди других сфер применения отметим:

• натяжение высоковольтных линий электроснабжения, линий связи, несущих тросов различных конструкций;
• поддержание постоянного давления на опоры при спуске и подъеме массивных объектов;
• перемещение массивных предметов, включая вытаскивание застрявших или вылетевших с дороги автомобилей;
• активный отдых (альпинизм, экстремальный туризм).

Конструктивные особенности современных полиспастов

Основной сферой применения подобных систем остаются стреловые механизмы башенных, мостовых, автомобильных кранов. С помощью полиспастов можно значительно увеличить силу либо наоборот скорость. Первое используют в кранах, а второе в подъемниках. Конструктивно они включают следующие элементы:

• блоки подвижные и неподвижные;
• барабаны обводные;
• блоки обводные.

Традиционной компоновкой полиспастов остается вертикальной, а место расположение барабана определяется наличием обводных блоков. Если последние отсутствуют, то барабан находится вверху и наоборот. Одновременно количество блоков (для силового типа) определяет степень роста суммарного усилия, а количество подобных элементов с неподвижно закрепленной осью на 1 меньше, чем с подвижной.

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.

Специфика роста кратности в полиспастах различного типа

Увеличение кратности в силовых системах позволяет снизить нагрузку на каждый отдельных канат, что позволяет добиться сразу нескольких эффектов:

• возможность использования канатов меньшего диаметра;
• возможность уменьшения диаметра блоков и барабана;
• возможность снижения массы и передаточного отношения приводного редуктора.

Одновременно в этом случае понадобится большая канатоемкость барабана, так как выигрыш в силе автоматически ведет к «проигрышу» по расстоянию.

У скоростных полиспастов рабочую силу, которая развивается пневматическим либо гидравлическим цилиндром, прикладывают непосредственно к подвижной обойме, а груз одновременно подвешивают к свободного краю подъемной цепи, каната либо веревки. Здесь выигрыш в скорости будет чем больше, тем выше подъем груза.

Общие сведения о полиспастах

Полиспаст состоит из 2-х и более шкивов (блоков), связанных при помощи веревочных канатов или цепей:

1. Неподвижный шкив. Этот блок крепится к крепким статичным элементам или спецтехнике. Он включает в себя несколько роликов. По каждому из них проводятся веревки, металлические канаты или железные цепи. Неподвижный шкив распределяет давление между элементами конструкции. Величина давления на каждый канат определяется числом роликов.
2. Подвижный шкив. Этот блок прикрепляется к грузу и используется для поддержания работоспособности грузоподъемного механизма. Он оборудован крюком, карабином и магнитом. Подвижный шкив, прикрепляясь к грузу, способен выиграть в усилиях.

Простые полиспасты могут состоять из 1 шкива и веревки. В них ролик располагается над грузом: на потолке, балке или опоре. 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, соразмерных с весом поднимаемого объекта. Длина каната или цепи должна быть сопоставима с высотой, на которую поднимается груз. Для снижения количества затрачиваемых усилий необходимо, чтобы подвижный блок осуществлял движение параллельно грузу.

Существуют следующие разновидности полиспастов:

1. По предназначению: силовые и скоростные. Силовые механизмы 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.
2. По сложности схемы. В простых схемах подъема груза при помощи блоков все ролики соединены последовательно при помощи 1 цепи или каната. Сложные системы отличаются высокой производительностью. Выигрыш в силе обеспечивается при меньшем количестве блоков.

Полиспасты используются для следующих операций:

1. Для натяжения кабелей, силовых линий и подвесных конструкций.
2. Совместно с лебедкой для вытаскивания автомобиля или иного вида транспорта, застрявшего в грязи или грунте.
3. Для проведения такелажных работ при транспортировке тяжелых конструкций.

Полиспастами оснащаются различные виды кранов, гидравлические и электрические приводы. Они также применялись в старых прототипах лифтов.

Особенности силовых полиспастов

Ключевой характеристикой подобных систем остается максимальна нагрузка, которая может быть развита. В общем случае, она зависит от следующих факторов:

• грузоподъемность крана, где полиспасты устанавливаются;
• кратность устройства (общее число ветвей каната, удерживающих груз);
• КПД блока, который определяют потери на преодоление силы трения, а также зависящие от жесткости цепи либо каната.

На механизме по подъему и передвижению груза может быть одновременно установлено несколько полиспастов, то позволяет равномерно распределить нагрузку и уменьшить толщину веревки либо каната. Одновременно одинарные полиспасты наиболее просты технически (у них один конец закреплен, а второй находится на барабане). Одновременно у последних очень ограничен угол отклонения из-за риска схода подъемного каната с блока. Вместе с этим наличие дополнительного блока усложняет и удорожает всю систему, но дает сразу несколько преимуществ:

• возможность повышения скорости вращения блоков;
• снижение износа каната;
• более симметричное расположение нагрузки.

Наиболее широко используют на практике следующие схемы полиспастов:

• сдвоенные трехкратные с наличием в схеме расположения двух обводных и трех рабочих блоков;
• сдвоенные трехкратные, имеющие уравнительную траверсу, которая позволит использовать грузоподъемную технику в тяжелых условиях.

Кратность полиспаста

Усложняем схему. Никто нам не мешает использовать не два блока, а три, четыре и более.

На рисунке представлен сдвоенный полиспаст. Нагрузка на двигатель снижена примерно в четыре раза. «Примерно» потому что часть усилия мы теряем на трение каната о блок. КПД блока обычно составляет 0,97.

Кратностью полиспаста называется как раз отношение усилий троса на барабане и около груза. В примере выше кратность полиспаста равна четырем.

Особенности выбора полиспаста

В идеальном случае, для каждого грузоподъемного механизма подобная система должна проектироваться индивидуально. При этом учитывают следующие факторы:

• общая грузоподъемность механизма;
• число обводных блоков, влияющих на итоговые потери на постоянное трение (зависят от типа опорных подшипников, способе смазки);
• диаметры отдельных элементов полиспаста;
• углы допустимого возможного отклонения от плоскости обводных барабанов;
• материал изготовления грузоподъемного каната;
• характер и вид опор, способы смазки для снижения трения осей;
• скорость движения подвижных блоков.

На практике обычно используют типовые решения, что позволяет сэкономить время на производстве, проектировании подобных систем, их сертификации. Дополнительно они обходятся значительно дешевле для конечного покупателя.

Грузоподъемные механизмы. Блок. Полиспаст. Таль. Домкрат. Устройство и назначение.

Подъемные механизмы блоки

Блоки предназначены для изменения направления каната или троса и уменьшения усилия при перемещении груза.
По своей конструкции блоки (рис. 1) изготовляются однороликовые, двухроликовые и многороликовые. Блоки разделяются щеками-обоймами и распорными трубками, обеспечивающими их свободное вращение. В верхней и нижней части щеки скрепляются стержнями (болтами), из которых один имеет кольцо для подвешивания блока, а второй соединен с крюком для зацепления каната, охватывающего поднимаемый груз. Грузоподъемность 1 — 4 роликовых блоков до 20 т.

Блок однороликовый, двухроликовый, трехроликовый.

Рис. 1. Блоки однороликовые, двухроликовые и трехроликовые.

Блоки можно различить между собой по конструкциям захватов и подвесок груза. У некоторых блоков вместо крюка имеется скоба или как её еще называют – обойма. Она более надежна, т. к. предупреждает соскальзывание троса. Хотя крюк удобен в подвешивании троса, каната или груза.

При монтаже котельных установок и металлических конструкций часто приходится поднимать большие и тяжелые их части. Для подъема громадных узлов и частей конструкций потребовались бы лебедки огромной грузоподъемности. Для увеличения грузоподъемности лебедок широко применяют полиспасты.

Блок полиспаст. Устройство полиспаста.

Полиспастом называют систему из двух блоков, соединенных между собой тросом. Один из блоков неподвижно закрепляется на специально установленных перекладинах, а второй остается подвижным. К подвижному блоку подвешивается на тросе груз.

Один из концов троса прикрепляется к обойме неподвижного или подвижного блока. Затем трос пропускается последовательно через ролики обоих блоков и вторым концом навивается на барабан лебедки.

Полиспасты изготовляются с концами троса, которые сходят с неподвижного или подвижного блока. На практике применяются преимущественно полиспасты со сходящими концами с неподвижного блока. При четном числе роликов неподвижный конец троса крепится к неподвижному блоку, а при нечетном числе роликов неподвижный конец троса крепится к подвижному блоку полиспаста.

Таль ручная. Устройство талей.

Для подъема груза на небольшую высоту применяют подъемный механизм, называемый талью. Таль (рис. 2) состоит из полиспаста с червячной передачей и тягового колеса, приводимого во вращение легкой бесконечной калиброванной цепью. Вращение червячного вала передается червячному колесу, на одной оси с которым сидит зубчатое колесо. Через него перекинута грузовая калиброванная цепь. Один конец цепи прикреплен к обойме тали, в петле которой подвешен подвижной грузовой цепной блок полиспаста с крюком. Подъемная высота тали до 3 м при незначительной скорости подъема — до 0,25 м/мин. При монтаже котельного оборудования тали получили широкое распространение.

Рис. 2. Таль:

1 — гоночное колесо; 2 — червяк; 3 — червячное колесо; 4 — неподвижный цепной блок; б — подвижной цепной блок.

Кроме талей ручного действия, которые приводятся в действие усилиями одного-двух рабочих, изготовляются тали с электрическим приводом, грузоподъемностью от 0,5 до 1,0 г.

Тали подвешиваются к неподвижным перекладинам, по которым они могут перемещаться, или к подвижным приспособлениям, место расположения которых меняется в зависимости от потребности. Подвижным приспособлением может служить тележка на двух или четырех роликах, которые катятся по нижней полке двутавровой балки (монорельсе).

Домкрат

Вместе с талями и лебедками применяются домкраты. Они предназначены для подъема и опускания грузов на небольшую высоту. Домкраты делятся на: гидравлические, винтовые и реечные. Наибольшее применение при монтаже котельного оборудования получили винтовые, реечные и пневматические домкраты (рис. 3). Очень удобны в эксплуатации винтовые домкраты, т. к. они обладают самоторможением. Для подъема небольших (легких) грузов используют реечные домкраты, которые обеспечивают высокую скорость подъема грузов.

Рис. 3. Домкраты:

а — винтовой; 6 — реечный; в — гидравлический.

Домкрат винтовой

По конструкции винтовой домкрат состоит из корпуса, в котором закреплена гайка с винтом, имеющие резьбу квадратного профиля. При вращении винт получает поступательное движение, и этим самым расстояние между основанием корпуса и выступающим концом винта увеличивается на 350—400 мм. Подъемная сила винтового домкрата от 3 до 25 т. На монтажных работах обычно применяют домкраты грузоподъемностью от 5 до 10 г.

Домкрат реечный

Реечный домкрат изготовляется почти с такой же подъемной силой (до 20 т), как и винтовой, и состоит из корпуса, внутри которого находятся рейка и шестерни, при вращении которых рейка получает поступательное движение и выдвигается из корпуса на 350—400 мм.

Домкрат гидравлический

Гидравлические домкраты, имеющие подъемную силу от 100 до 200 т, являются необходимым оборудованием при монтажных работах. Недостатком их является небольшая высота подъема и ненадежность работы насосов.

Запасовка полиспастов

На практике может появиться необходимость изменить расстояние между основными грузовыми блоками и расположение последней. Подобная процедура называется запасовкой и она позволяет изменить скорость либо высоту подъема груза. В грузовых кранах с ее помощью можно подкорректировать нарушенную прямолинейность подъема, что повышает общую безопасность работ и предсказуемость поведения.

Всего существует четыре вида запасовки:

• Однократная, которую используют на стреловых подъемных механизмах, оснащенных гуском. В этом случае крюк подвешивают на одной нити каната и проводят через все блоки с последующим наматыванием на жестко закрепленный барабан.
• Двухкратная, которую используют на различных кранах, имеющих балочную и подъемную стрелу. В 1-м случае конец каната крепят на корне, а 2-й прогоняют через обводные барабаны, крюковые и стреловые блоки, вершину башни с подводом к лебедке. Во 2-м случае неподвижно жестко закрепленные блоки размещают прямо на головке стрелы, а канат крепят сразу в грузовую лебедку.
• Четырехкратная, которую применяют обычно на кранах и механизмах с высокой грузоподъемность. В ее основе лежит однократная или двухкратная запасовка, но ее реализуют отдельно по каждому из имеющихся блоков.
• Переменная, в основе которой лежит желание изменить рабочую грузоподъемность механизма. Для этого в подвижные блоки монтируют подвижные обоймы, которые удерживает сам канат либо цепь. Изменение же кратности проведенной по итогу запасовки идет за счет опускания подвески на специальную опору, которое происходит при сматывании каната.

Приобрести полиспасты, а также блоки для них можно оставив заявку по бесплатному телефону 8 (800) 550-93-95 либо электронной почте