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:

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.

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 (S_C).
2. Тяговую силу двигателя (S_M).
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: S_M * R = S_C*R + l*S_C*R + N* g*d/2, где:

1. S_M * 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*S_C*R.
4. 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:

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.

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.

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.

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:

1. Однократная. На крюке закрепляется 1 веревка, которая проводится через все неподвижные блоки и наматывается на барабан.
2. Двукратная. Первый конец каната крепят на головке поворотного элемента крана, второй – на лебедке. Этот способ запасовки может применяться на кранах стрелового типа.
3. 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.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Полиспасты, это система прикрепленных к вытаскиваемой технике и анкерам блоков, соединенных между собой стальным канатом (тросом). Полиспасты предназначен для увеличения тягового усилия средства эвакуации. При этом скорость и путь перемещения вытаскиваемой техники уменьшаются. Полиспасты используются в тех случаях, когда тяговое усилие имеющихся тяговых средств меньше усилия, потребного для вытаскивания застрявшей техники.

Простые и сложные полиспасты, схема простых и сложных полиспастов из одно и двухроликовых блоков, вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов.

По устройству полиспасты делятся на простые и сложные. В простом полиспасте все ролики блоков огибаются одним тросом. В сложном полиспасте, несколько простых полиспастов соединены между собой. На схеме ниже представлены простые и сложные полиспасты из одно, двухроликовых блоков и их комбинаций, применяемых в практике эвакуации различной застрявшей техники.

Схема простых и сложных полиспастов из одно и двухроликовых блоков.

Степень увеличения прикладываемого тягового усилия называется передаточным числом или кратностью полиспаста. Передаточное число полиспаста i определяется по формуле

i = Q/Pn

где Q — тяговое усилие, необходимое для вытаскивания застрявшего объекта, кН (тс).
Р — прикладываемое тяговое усилие на тросе лебедки тягача, кН (тс)/
n — коэффициент полезного действия полиспаста, зависящий от жесткости троса и трения в блоках.

Коэффициент полезного действия (КПД) однороликового блока на подшипнике скольжения имеет значение n=0,96, а на подшипнике качения n=0,98. Коэффициент полезного действия простого полиспаста можно принимать равным произведению КПД всех блоков, входящих в систему. Сложного полиспаста — произведению КПД простых полиспастов, из которых он состоит.

При известной скорости V1 перемещение конца троса, к которому приложено тяговое усилие, скорость V2 передвижения вытаскиваемого объекта определяется из выражения.

V1 = V2/n

Путь, пройденный вытаскиваемым объектом L2, определяется по формуле.

L2 = L1/i

где L1 — путь, проходимый концом троса эвакуационного тягача.

Полиспасты необходимо монтировать так, чтобы трос при переходе с одного ролика на другой не менял направление изгиба. В противном случае значительно уменьшается срок службы троса и КПД полиспаста.

Для получения максимального передаточного числа полиспаст лучше монтировать так, чтобы конец тягового троса сбегал с подвижного блока. При этом если число роликов блоков четное, анкерный конец троса следует крепить к подвижному блоку. Если нечетное — к неподвижному блоку (у анкерного устройства).

Вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов.

Вытаскивание застрявшей техники с использованием полиспастов применяется при среднем, тяжелом и особо тяжелом застревании, когда возможности других средств и способов недостаточны. Или их применение невозможно по условиям доступности объектов.

Полиспасты можно собирать из элементов такелажного оборудования многоцелевых автомобилей и транспортеров — тягачей с лебедками, эвакуационных тягачей и табельных групповых такелажных комплектов. А также из подручных элементов, прочность которых достаточна для реализации необходимого тягового усилия. Схема полиспаста выбирается исходя из возможностей величины сил сопротивления перемещению объектов и тяговых возможностей выделенного средства эвакуации.

Размеры полиспаста должны обеспечивать возможность вытаскивания объекта за один прием. Если это невозможно, то вместо грунтовых якорей можно использовать подвижные анкеры (тягачи, тракторы). Это позволяет после подтягивания полиспаста на всю длину троса производить его растягивание со сменой места установки анкеров и средств эвакуации.

Применение подвижного анкера для растягивания полиспастов.

Для раскладки полиспаста необходимо:

— Выложить на грунт возле застрявшей техники подвижные блоки и разобрать.
— Выложить неподвижные блоки у средства эвакуации и (или) в местах соединения с якорем.
— Выдать трос лебедки на необходимую длину и заложить его в блоки.
— Собрать блоки, сцепить их с застрявшим автомобилем буксирными тросами и закрепить анкерный конец троса на одном из блоков в соответствии со схемой полиспаста.
— Растянуть полиспаст с помощью средства эвакуации на предельное расстояние. Отсоединить неподвижные блоки от буксирных крюков, если сборка полиспаста осуществляется рядом с объектом.
— Собрать и подсоединить к неподвижным блокам якоря. Закрепив их затем при помощи штырей на грунте.
— Ходовой конец троса полиспаста подсоединить к средству эвакуации. Если трос не является тросом лебедки.

По материалам книги «Ремонт военной автомобильной техники».
Тарасенко П.Н.

Как пользоваться блоком-полиспастом

Блок-полиспаст служит для увеличения тягового усилия лебедки в два раза. С помощью системы из нескольких блоков можно увеличить усилие вытаскивания в три и более раз. Допустимое максимальная нагрузка блока-полиспаста должно превышать максимальное усилие развиваемое лебедкой минимум вдвое. Если блок не укомплектован крюком то для его использования вам обазательно понадобится шакл .

Вариант 1 — при недостатке усилия для самовытаскивания с помощью блока-полиспаста его можно увеличить в два раза (без учета потерь на трение).

Вариант 2 — при вытаскивании другого автомобиля вы можете изменить направления троса на нужное с помощью блока-полиспаста и корозащитной стропы.

Вариант 3 — усилие вытаскивания другого автомобиля увеличено вдвое с помощью блока полиспаста, конец троса при этом закреплен за дерево. Это снижает нагрузку на ваш автомобиль, для удержания его на месте не нужно прибегать в дополнительным мерам.

На рисунке этом рисунке приведены схемы использования лебедки с одним и двумя блоками.

При самовытаскивании лебедкой тросом в одну линию усилие может оказаться недостаточным. Для его увеличения нужно воспользоваться блоком-полиспастом.

Для вытаскивания в две линии вам понадобится один блок-полиспаст, корозащитная стропа и шакл. Усилие вытаскивания теоретически увеличиватся в два раза. На самом деле оно будет еще больше потому что вы размотаете трос лебедки на большую длину, на барабане останется меньше слоев троса и лебедка будет развивать большее усилие.

Для вытаскивания в три линии вам понадобится два блока-полиспаста, корозащитная стропа и шаклы. Усилие увеличивается в три раза.

Внимание — прежде чем применять блоки-полиспасты убедитесь что под днищем вашего автомобиля нет пней, бревен и больших камней. Усилия лебедки хватит чтобы повредить или оторвать зацепившиеся за них детали вашего автомобиля.

Внимание — палец шакла нажно довернуть до упора а потом отвернуть на полоборота назад чтобы его не заклинило под нагрузкой.