Что такое полиспаст фото

Полиспаст — это грузоподъёмное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.

Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза. В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение. В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение не учитываются и за основу берется Теоретически Возможный Выигрыш в Усилии или сокращенно ТВ теоретический выигрыш).

Примечание: разумеется, в реальной работе с полиспастами трением пренебречь невозможно. Подробнее об этом и об основных способах снижения потерь на трение будет сказано в следующей части «Практические советы по работе с полиспастами»

Содержание

Основы построения полиспастов

Если закрепить веревку (трос) на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на станции (далее стационарный или неподвижный блок) и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Выигрыша в усилии нет Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.

Это так называемая схема 1:1

Что такое полиспаст фото

Веревка (трос) закреплена на станции и пропущена через блок на грузе. При такой схеме для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Выигрыш в усилии 2:1. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки.

Это схема самого простого полиспаста 2:1

Что такое полиспаст фото

Рисунки №№ 1 и 2 иллюстрируют следующие Основные Правила Полиспастов:

Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на веревке идущей от груза. СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения веревки и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.

Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии. Например: если в показанном на рис. 2 полиспасте 2:1 на каждый метр подъема груза вверх надо протянуть через систему 2 метра веревки, то в полиспасте 6:1 – соответственно 6 метров. Практический вывод – чем «сильнее» полиспаст – тем медленнее поднимается груз.

Продолжая добавлять стационарные ролики на станцию и подвижные ролики на груз, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий:

Примеры простых полиспастов Рис. 3, 4.

Что такое полиспаст фото

Что такое полиспаст фото

Расчет теоретического выигрыша в усилии в простых полиспастах. Здесь все достаточно просто и наглядно.

Если необходимо определить ТВ уже готового полиспаста, То нужно посчитать количество прядей веревки, идущих от груза вверх. Если подвижные ролики закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза (как на рис. 6) – то пряди считаются от точки закрепления роликов. Рисунки 5, 6.

Что такое полиспаст фото

Что такое полиспаст фото Полужирное начертание

Расчет ТВ при сборке простого полиспаста

В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему добавочно дает двукратный ТВ. Добавочное усилие СКЛАДЫВАЕТСЯ с предыдущим.

Пример: если мы начали с полиспаста 2:1, то, добавив еще один подвижный ролик, мы получим 2:1 + 2:1 = 4:1; Добавив еще один ролик – получим 2:1 + 2:1+2:1= 6:1 и т.д.

В зависимости от того, где закреплен конец грузовой веревки (на станции или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и нечетные.

Что такое полиспаст фото

Если конец веревки закреплен на станции, то все последующие полиспасты будут ЧЕТНЫЕ: 2:1, 4:1, 6:1 и т.д. Рисунок 7.

Что такое полиспаст фото

Если конец грузовой веревки закреплен на грузе, то будут получаться НЕЧЕТНЫЕ полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д. Рисунок 8.

Кроме простых полиспастов в спасательных работах также широко применяются так называемые СЛОЖНЫЕ ПОЛИСПАСТЫ.

Сложный полиспаст

Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст, тянет за другой простой полиспаст. Таким образом могут быть соединены 2, 3 и более полиспастов.

На Рисунке 9 приведены конструкции наиболее употребительных в спасательной практике сложных полиспастов.

Что такое полиспаст фото

Правило №4. Расчет ТВ сложного полиспаста.

Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит. Пример на рис. 10. 2:1 тянет за 3:1=6:1. Пример на рис. 11. 3:1 тянет за 3:1= 9:1.

Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов. Количества прядей считается от точки крепления полиспаста к грузу или грузовой веревки, выходящей из другого полиспаста. Примеры на рис. 10 и 11.

Читать также:  Прибор измеряющий давление воды

Что такое полиспаст фото

Что такое полиспаст фото

На рисунке 9 показаны практически все основные виды полиспастов, используемые в спасательных работах. Как показывает практика в большинстве случае этих конструкций вполне достаточно для выполнения любых задач. Далее в тексте будут показаны еще несколько вариантов.

Разумеется, существуют и другие, более сложные, системы полиспастов. Но они редко применяются спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.

Все показанные выше конструкции полиспастов можно очень легко разучить в домашних условиях, подвесив какой-то груз, скажем, на турнике. Для этого вполне достаточно иметь отрезок веревки или репшнура, несколько карабинов (с роликами или без) и схватывающих (зажимов). Очень рекомендую всем тем, кто собирается работать с настоящими полиспастами. На своем опыте и опыте моих учеников знаю, что после такой отработки гораздо меньше ошибок и путаницы в реальных условиях.

Комплексные полиспасты

Комплексные полиспасты не являются ни простыми, ни сложными – это отдельный вид.

Отличительная особенность комплексных полиспастов – наличие в системе роликов движущихся навстречу грузу. В этом заключается главное преимущество комплексных полиспастов в тех случаях, когда станция расположена выше спасателей и надо тянуть полиспаст вниз.

На Рис 12. приведены две схемы комплексных полиспастов, применяемых в спасработах. Существуют и другие схемы, но они не находят применения в спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.

Полиспаст – это специальное приспособление для подъема грузов, состоящее из двух и более блоков, которые последовательно обвиваются канатом либо цепью. Схема полиспаста может быть рассчитана на выигрыш в подъемной скорости или силе. Интернет-магазин «Ленсталь» представляет большой выбор блоков и готовых многоблочных систем различных параметров. У нас можно купить полиспаст с доставкой по Санкт-Петербургу и области, а также в регионы России.

Изначально полиспастная система возникла для обеспечения подъема и перемещения груза. Именно с появления устройства можно отсчитывать эпоху развития грузоподъемных механизмов. Позже приспособление получило широкое распространение в различных сферах – от парусного такелажа до устройства переправ альпинистами.

Устройство и виды полиспастов

В зависимости от конструкции устройства обеспечивают прирост силы или скорости при подъеме и погрузке тяжелых объектов. Существуют такие виды механизмов:

В первом груз крепится к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к тросу со стороны последнего блока, который последовательно огибается им. Сила, которую необходимо прикладывать для подъема рассчитывается, как частное от деления веса поднимаемого объекта на кратность полиспаста (количество ветвей каната). Увеличение скорости возможно при приложении усилия к подвижной обойме и подвешивании груза к сбегающему канатному концу. Подъем происходит быстрее за счет значительного увеличения его высоты. Ее простой расчет –произведение хода поршня силового привода на кратность механизма.

В кранах и грузоподъемных механизмах применяются:

  • одинарные (концы троса крепятся на неподвижной части конструкции и на барабане);
  • сдвоенные (концы каната крепятся на барабане, на котором предусмотрена двойная нарезка – влево и вправо).

В зависимости от мощности и применяемого аксессуара для обвития подвижных элементов устройства бывают:

Схема полиспаста

Схема простого полиспаста выглядит так:

Что такое полиспаст фото

Большой круг на рисунке изображает барабан привода. Маленькие круги – блоки системы. На левой схеме запасовка троса (веревки) такова: один конец фиксируется на неподвижном элементе, второй – на тяговом механизме (барабане привода). Правый вариант предусматривает крепление каната на приводе и к оси подвижного блока.

В более сложных схемах полиспастных систем участвуют три, четыре и больше подвижных и неподвижных элементов, последовательно обвитых канатом.

Что такое полиспаст фото

На рисунке схематически представлено сдвоенное устройство. Два его блока неподвижно зафиксированы к поверхности, два – движутся. В таком исполнении нагрузка на привод, оказывающий тяговое усилие на трос, приблизительно вчетверо ниже, чем необходимое усилие для подъема объекта напрямую двигателем. Такая разница примерна, так как не учитывает КПД механизма, показатель которого обычно колеблется от 93 до 97% и зависит от качества применяемых блоков и сложности схемы.

Расчет полиспаста

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

Что такое полиспаст фото

  • 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.
Читать также:  Как быстро научиться варить сваркой

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:

Что такое полиспаст фото

Убрав незначительные параметры, формула упрощается до:

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.

Как правило, в расчетах применяются такие уровни коэффициэнта полезного действия блочной системы:

  • 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.

Что такое полиспаст фото

S2 = S1п = S* ηп * ηп = S*( ηп) 2

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

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

Назначение и применение полиспаста

Одним из наиболее частых применений подъемного механизма из последовательно соединенных блоков выступает использование в качестве составной части механизмов подъема и вылета стрелы кранов, такелажных приспособлений. Система применяется самостоятельно для подъема и перемещения небольших грузов, например, на малых судах. Кроме того, устройства активно применяются в разных сферах:

  • сдвоенные часто выступают деталью мостовых, козловых или консольных кранов, где нужно поддерживать постоянное давление на опоры при подъеме и опускании тяжелых объектов;
  • натяжение подвесных силовых линий и кабелей связи, несущих тросов при организации подвесных конструкций;
  • вытаскивание застрявшего в грязи автомобиля, перемещение тяжелых предметов;
  • в альпинизме и горном туризме для натяжения переправ, перил, подъема пострадавших.

В каталоге интернет-магазина «Ленсталь» представлен большой выбор блочных систем. Выбирайте самостоятельно или обратитесь за помощью к нашим менеджерам. Они подберут оптимальное оборудование с учетом ваших целей, необходимых параметров, стоимости и производителя.

Правила форума
Форум посвящен древней истории. Оформление новых тем в соответствии с Правилами обязательно.
Технология — совокупность методов применения материалов, веществ и инструментов для достижения желаемого результата.

Полиспаст — секрет успеха древних. Корни, авторство идеи.

#1 Mеханоид » 03 сен 2013, 05:01

Необходимо отметить, что, по сути, данное старинное изобретение (подарок 🙂 ) до сих пор является одним из самых востребованных в современном строительно-монтажном мире.
Что такое полиспаст фото
Плутарх назвал в качестве примененного Архимедом средства полиспаст. Но полиспаст упоминается в "Механических проблемах" и, следовательно, был изобретен до Архимеда. Это вовсе не означает, что Плутарх передал неверные сведения. Применение Архимедом полиспаста очень вероятно.
сс

Два противоречия по поводу исторической парадигмы о линейном этапе развития цивилизаций, по теме строительных технологий при помощи элементарной механики:
1. Если полиспаст не был известен до античного периода, скажем, тем же самым египтянам, тогда вопрос по строительству храмов, пирамид, других сооружений с применением тяжёлых мегалитических блоков их подъёма и транспортировки, но без знания о таком законе механики, остаётся просто без ответа вообще — с позиции официальной исторической версии, само собой.
2. Если принцип действия полиспаста был известен древним египтянам, тогда выходит что официальная схема развития науки древнего мира неверна, ибо причём тут тогда вообще Архимед и иже с ним изобретатели Эллады со всеми их изобретениями рычагов, винтов и т.п., если за тысячи лет до них такие законы уже были известны, и с помощью оных были возведены удивительно сложные, с инженерной точки зрения, мегалитические объекты периода медного века 🙂 Как же разрешить данное противоречие. Что такое полиспаст фото

Что такое полиспаст фото Что такое полиспаст фото

Машина есть сочетание соединенных вместе деревянных частей,
обладающее огромными силами для передвижения тяжестей. Действует
она посредством круговращения, основанного на искусстве, что по-гречески
называется κυκλική κινησις
Витрувий.

Древнее описание работы крана на основе полиспата.

Что такое полиспаст фото
4. К самой верхушке машины бичевой прикрепляют блок, и от этой
верхушки проводят канат к колу и к привязанному там блоку. Канат
обводят по его колесу и протягивают назад к блоку, привязанному к верху
машины. Обведенный по колесу этого блока канат спускают сверху,
возвращают к горизонтальному вороту внизу машины и там привязывают.
При вращении же рычагами этого ворота машина безопасно поднимется сама
собою. Так большего размера машина с распределенными во все стороны
растяжками и креплениями, закинутыми за колья, станет на место. Блоки
и ведущие канаты устраивают, как было описано выше.
10. Этого рода машина называется полиспастом из-за многих крутящихся
колес, благодаря которым она действует с чрезвычайной легкостью
и быстротой. В единственном же ее стоячем брусе заключается
то удобство, что благодаря ему ее заранее можно сколько угодно наклонять
вбок и складывать тяжести справа или слева.
Что такое полиспаст фото
5. Если же тяжести для постройки будут еще колоссальнее по размерам
и весу, то нельзя доверять их горизонтальному вороту, но надо
поставить укрепляемую в таких же гнездах, как и ворот, ось с большим
барабаном посредине, который некоторые называют колесом, а греки то
αμιεσις, то περ’.θηχιον

Читать также:  Жаростойкие и жаропрочные стали и сплавы

6. Блоки в этих машинах устраивают не указанным, а другим способом, ибо и внизу и вверху у них имеются двойные ряды колес. Ведущий канат продевают в ушко нижнего блока так, чтобы оба конца каната, когда он протянут, были равны, и там, у нижнего блока, обе части каната обвязывают и скрепляют обмотанной кругом них веревкой, чтобы они не могли соскользнуть ни вправо, ни влево. Затем концы каната проводят в верхний блок снаружи, спускают кругом нижних его колес, возвращают вниз, оборачивая по колесам нижнего блока снутри, проводят обратно справа и слева и возвращают наверх, обертывая по самым верхним колесам.
7. Продев снаружи, их проводят справа и слева барабана к его оси и там крепко к ней привязывают. Затем на барабан навертывают другой канат, протягиваемый к стоячему вороту, который при вращении вертит барабан и его ось, а канаты, наворачиваясь на нее, равномерно натягиваются и таким образом плавно и безопасно поднимают тяжести. Если же посредине или с одной стороны поставлен больший барабан, то работу будет удобнее выполнять без ворота, а при помощи людей, ходящих в барабанном топчаке.
Витрувий. Книга десятая — глава вторая.

Другие примеры транспортировки тяжестей (в стиле перекати-поле Что такое полиспаст фото):

Перемещение прямоугольных длинных блоков с помощью колес

Что такое полиспаст фото
13. Да и на нашей памяти, когда подножие колоссальной статуи Аполлона
в его святилище треснуло от ветхости, то из боязни, как бы она не
упала и не разбилась, заказали высечь подножие в тех же каменоломнях.
Подрядчиком был некто Паконий. База эта имела в длину двенадцать
футов, в ширину — восемь и в высоту — шесть.
Паконий, будучи человеком тщеславным, не перевез ее, как Метаген,
но решил построить машину на тех же началах, но другого рода.
14. А именно, колеса он сделал около пятнадцати футов и в эти колеса
вставил концы камня; затем вокруг камня он вколотил от колеса к колесу
двухдюймовые палки по всей окружности, на расстоянии не более фута
друг от друга. Затем вокруг палок обмотал канат и, впрягши волов,
стал тащить. Таким образом канат, раскручиваясь, вращал колеса, но
не мог удержать прямого направления и сворачивал в одну сторону, из-
за чего приходилось машину отводить назад. Так, таща ее и оттаскивая,
Паконий истратил столько денег, что их нехватило на расплату.
Витрувий (перевод Ф. А. Петровского). Десять книг об архитектуре.

Краны, на основе римских, могли в среднем поднимать груз до 5 тонн (возможно и чуть больше — то в среднем). Были очень эффективны, даже дожили до фотоаппарата и тут, и тут 🙂

Вопросы и задачи темы:

1. Имеются ли первые упоминания о полиспасте до античного периода?
2. Материаловедение. Уточнить прочностные характеристики деталей устройства — античность (канаты — на разрыв, металлы и т.п.) ..
3. Эффективность работы несколькими единицами одновременно при подъёме очень тяжелых блоков.
4. Выделить участок поиска (деталей устройства — схожесть) на конкретной территории, определённого периода (например, 4 династия ДЕ).
5. Могло ли данное устройство (знание о принципе работы) быть передано в качестве дара богов человеку? Поискать упоминания в древних мифах легендах и т.п. источниках.

Дерзаем камрады Что такое полиспаст фото

Ну а для тех, кому скучно читать и представлять как всё это могло работать в живую, предлагаю для просмотра цикл фильмов: Древние открытия / Ancient Discoveries

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *