Блочок для подъема груза

Полиспасты: от расчетов до запасовки

Полиспаст – переносная блочная система, предназначенная для подъема и перемещения грузов разной степени тяжести. Это устройство применяется в строительной сфере, логистике, альпинизме и во время спасательных работ. Чтобы изготовить полиспаст своими руками, нужно знать конструктивные особенности этого приспособления, способы крепления канатов к грузоподъемнику и технологию проведения запасовки.

Общие сведения о полиспастах

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

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.
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:

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.
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:

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

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

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:

Силу воздействия поднимаемого груза (S_C).
Тяговую силу двигателя (S_M).
Угол отклонения (α). При расчете параметров полиспаста этой характеристикой можно пренебречь, потому что у современных устройств угол отклонения отсутствует.
Диаметр блока (D).
Диаметр втулки (d).

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

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

Коэффициент полезного действия полиспаста определяется по следующей формуле: η = S_C/S_M. На этот параметр влияют качество изготовления блоков и сложность схемы. Существует следующие уровни КПД блочной системы:

97% — используется в качестве среднего значения, если в элементах грузоподъемного устройства присутствуют подшипники качения и втулки из бронзы.
95% — используются подшипники скольжения.
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.

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:

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.
С помощью зажима общего направления. Его рекомендуется применять на влажных и обледенелых веревках. Зажим начинает сползать без возникновения деформаций при нагрузке 6-7 кН.
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.

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:

Шпильки с резьбой, изготовленные из металлических материалов.
2 ролика.
Подшипники.
Веревка или трос.
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.

Запасовка полиспастов

Запасовка – процедуру изменения местоположения шкивов и дистанции между ними. Целью этой операции является регулирование скорости и высоты подъема грузов в соответствии с определенной схемой прохождения троса по блокам грузоподъемного механизма. Существуют следующие разновидности запасовки:

Однократная. На крюке закрепляется 1 веревка, которая проводится через все неподвижные блоки и наматывается на барабан.
Двукратная. Первый конец каната крепят на головке поворотного элемента крана, второй – на лебедке. Этот способ запасовки может применяться на кранах стрелового типа.
Четырехкратная. 2 рабочих ветви троса проводятся через шкивы рабочей стрелы. Соседние полиспасты скрепляются между собой при помощи статичного блока, устанавливаемого на стойке платформы. Этот метод запасовки используется для устройств с большой грузоподъемностью.

Существует также переменная запасовка. Она бывает как двукратной, так и четырехкратной. Подвижные ролики устанавливаются на нескольких подвижным обоймах, удерживаемых при помощи каната. Кратность запасовки изменяется посредством опускания подвески крюка на опору при сматывании веревки.

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

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.

Полиспаст и Ролики (блок усиления лебёдки). Разбираемся с заблуждениями.

Много вопросов получаю по использованию блоков усиления лебёдки, ведь практически все, кто приобретает быстросъёмную лебёдку СТОКРАТ, берут к ней блок усиления.
В этой статье и в видеообзоре я вкратце постарался ответить на самые частозадаваемые вопросы.

Полиспаст, это система из нескольких подвижных и неподвижных блоков и троса, проходящего через них. Название его происходит от греческого Polyspastos, что означает «натянутый многими канатами».
С помощью полиспаста (системы блоков и троса) можно поднимать груз или перемещать его по горизонтальной поверхности с выигрышем в силе и проигрышем в расстоянии.

Блок усиления лебёдки (ролики) это часть полиспаста, а не он сам. Безграмотно называть его полиспастом. Использовать блок можно для изменения вектора тяги без увеличения тягового усилия. К примеру, можно вытянуть автомобиль при невозможности подьехать с нужной стороны.

Принцип работы полиспаста: скорость движения автомобиля уменьшается в два раза относительно скорости смотки троса, при этом тяговое усилие лебедки применяется к обоим концам троса: и к тому что сматывается, и к тому что закреплен на машине. Соответственно, тяговое усилие лебедки увеличивается вдвое. Использование комбинации из нескольких блоков даст возможность увеличить мощность лебедки в 3 и более раз, но бесконечно увеличивать тяговое усилие не получится, сила трения сведёт к нулю весь выигрыш в тяговом усилии, а с увеличением количества блоков тяга будет уменьшаться.

Примечание 1
Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на тросе, идущего от груза. СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения троса и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.

Дополнение к примечанию 1:
В схеме с одним блоком, именно лебёдка является подвижным блоком. Она закреплена на автомобиле и движется вместе с ним. Поэтому и получается выигрыш в силе в два раза. А вот применение ещё одного блока, закреплённого на автомобиле, даст выигрыш в силе уже в три раза.

Примечание 2
Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии. Чем большее количество блоков используется, тем медленнее движется груз.

Как пользоваться системой полиспаст:
Лебёдочный трос пропускаем через блок усиления.
Блок усиления крепим к дереву (через корозащитную стропу) или к другому объекту.
Продетый через блок трос возвращается к автомобилю и крепится за его буксирную проушину (если трос закрепить на другом объекте, увеличение тяги не произойдёт).
Система роликов и тросов должна быть собрана без перекосов и перехлёстов. Части троса не должны пересекаться друг с другом.

При использовании блока желательно иметь про запас удлинитель лебёдочного троса, т.к. рабочая длина лебёдочного троса уменьшается в два раза, и до ближайшего дерева троса может не хватить.