Меню Рубрики

Установка подъема грузов и людей

Подъем грузов без спецтехники – как рассчитать и сделать полиспаст своими руками

Грузоподъемные машины призваны помочь человеку поднять что-либо тяжелое на высоту. В основе большинства подъемных механизмов лежит простая система блоков – полиспаст. Он был знаком еще Архимеду, но сейчас об этом гениальном изобретении многие не знают. Вспоминая курс физики, выясните, как работает такой механизм, его строение и область применения. Разобравшись в классификации, можно приступать к расчету. Чтобы все получилось – вашему вниманию инструкция по конструированию простой модели.

Изобретение полиспаста дало огромный толчок развитию цивилизаций. Система блоков помогла построить огромные сооружения, многие из которых сохранились по сей день и вызывают недоумение у современных строителей. Также совершенствовалось судостроение, люди смогли путешествовать на огромные расстояния. Пора разобраться, что это такое – полиспаст и выяснить, где можно найти ему применение сегодня.

Строение грузоподъемного механизма

Классический полиспаст представляет собой механизм, который состоит из двух основных элементов: шкив; гибкая связь

Шкив – это металлическое колесо, которое по внешнему краю имеет специальный желоб для троса. В качестве гибкой связи может применяться обычный трос или канат. Если груз будет достаточно тяжелый, используют тросы из синтетических волокон или стальные канаты и даже цепи. Для того чтобы шкив вращался легко, без скачков и заедания, используют роликовые подшипники. Все элементы, которые движутся, смазывают.

Один шкив называют блоком. Полиспаст – это система блоков для подъема грузов. Блоки в составе подъемного механизма могут быть неподвижными (жестко закрепленными) и подвижными (когда ось в процессе работы меняет положение). Одна часть полиспаста крепится к неподвижной опоре, другая – к грузу. Подвижные ролики располагаются на стороне груза.

Роль неподвижного блока – изменение направления движения каната и действия прикладываемой силы. Роль подвижных – получение выигрыша в силе.

Принцип работы – в чем секрет

Принцип работы полиспаста подобен рычагу: усилие, которое необходимо приложить, становится меньше в несколько раз, при этом работа выполняется в том же объеме. Роль рычага играет трос. В работе полиспаста важен выигрыш в силе, поэтому возникающий проигрыш в расстоянии не принимается во внимание.

В зависимости от конструкции полиспаста, выигрыш в силе может быть разным. Простейший механизм из двух шкивов дает примерно двукратный выигрыш, из трех – трехкратный и так далее. По тому же принципу рассчитывается и увеличение расстояния. Для работы простого полиспаста нужен трос в два раза длиннее высоты подъема, а если используют комплекс из четырех блоков – то и длина троса увеличивается прямо пропорционально в четыре раза.

В каких областях применяется система блоков

Полиспаст – верный помощник на складе, на производстве, в транспортной сфере. Его используют везде, где нужно применять силу для перемещения всевозможных грузов. Система широко применяется в строительстве.

Несмотря на то что большую часть тяжелой работы выполняет строительная техника (подъемный кран), полиспасту нашлось место в конструкции грузозахватных механизмов. Система блоков (полиспаст) является составляющей таких подъемных механизмов, как лебедка, таль, строительная техника (краны разных типов, бульдозер, экскаватор).

Помимо строительной отрасли, полиспасты получили широкое применение в организации спасательных работ. Принцип работы остается прежним, но конструкция немного видоизменяется. Спасательное оборудование изготавливается из прочного троса, используются карабины. Для устройств такого назначения важно, чтобы вся система быстро собиралась и не требовала дополнительных механизмов.

Классификация моделей по разным характеристикам

Существует множество исполнений одной задумки – системы блоков, объединенных канатом. Их дифференцируют в зависимости от способа применения и конструктивных особенностей. Познакомьтесь с разными типами подъемников, выясните, в чем заключается их назначение и чем отличается устройство.

Классификация в зависимости от сложности механизма

В зависимости от сложности механизма выделяют простые; сложные; комплексные полиспасты.

Простой полиспаст представляет собой систему последовательно соединенных роликов. Все подвижные и неподвижные блоки, а также сам груз объединяются одним тросом. Дифференцируют четные и нечетные простые полиспасты.

Четными называют те грузоподъемные механизмы, чей конец троса крепится к неподвижной опоре – станции. Все комбинации в таком случае будут считаться четными. А если конец веревки прикреплен непосредственно к грузу или месту прикладывания усилия, эта конструкция и все производные от нее будут называться нечетными.

Сложный полиспаст можно называть системой полиспастов. В этом случае последовательно соединяются не отдельные блоки, а целые комбинации, которые вполне могут использоваться сами по себе. Грубо говоря, в этом случае один механизм приводит в движение другой подобный.

Комплексный полиспаст не относится ни к одному, ни к другому виду. Его отличительная черта – ролики, движущиеся навстречу грузу. В состав комплексной модели могут входить как простые, так и сложные полиспасты.

Читайте также:  Установка креплений сноуборд фрирайд

Классификация по назначению подъемника

В зависимости от того, что хотят получить при использовании полиспаста, их подразделяют на:

Силовой вариант используется чаще. Как следует из названия, его задача – обеспечить выигрыш в силе. Так как для значительного выигрыша нужны столь же значительные потери в расстоянии, неизбежны и потери в скорости. К примеру, для системы 4:1 при поднятии груза на один метр нужно натянуть 4 метра троса, что замедляет работу.

Скоростной полиспаст по своему принципу представляет собой обратную силовому конструкцию. Он не дает выигрыша в силе, его цель – скорость. Применяется для ускорения работы в ущерб прикладываемому усилию.

Кратность – основная характеристика.

Основной показатель, на который обращают внимание при организации подъема грузов –кратность полиспаста. Этот параметр условно обозначает, во сколько раз механизм позволяет выиграть в силе. Фактически, кратность показывает, на сколько ветвей каната распределен вес груза.

Кратность подразделяют на кинематическую (равную количеству перегибов каната) и силовую, которая рассчитывается с учетом преодоления тросом силы трения и неидеальным КПД роликов. В справочниках приведены таблицы, которые отображают зависимость силовой кратности от кинематической при разных КПД блоков.

Как видно из таблицы, силовая кратность существенно отличается от кинематической. При низком КПД ролика (94%) фактический выигрыш в силе полиспаста 7:1 будет меньше выигрыша шестикратного полиспаста с КПД блоков 96%.

Как производить расчеты для полиспаста

Несмотря на то что теоретически конструкция полиспаста предельно простая, на практике не всегда ясно, как поднять груз с помощью блоков. Как понять, какая кратность понадобится, как выяснить КПД подъемника и каждого блока в отдельности. Для того чтобы найти ответы на эти вопросы, нужно выполнить расчеты.

Расчет полиспаста нужно выполнять из-за того, что условия работы далеки от идеальных. На механизм действуют силы трения в результате движения троса по шкиву, в результате вращения самого ролика, какие бы подшипники ни применялись.

Кроме того, на стройплощадке и в составе строительной техники редко применяется гибкая и податливая веревка. Стальной канат или цепь обладают гораздо большей жесткостью. Так как для сгибания такого троса при набегании на блок требуется дополнительное усилие, его тоже нужно обязательно учитывать.

Для расчета выводят уравнение моментов для шкива относительно оси:

SсбегR = SнабегR + q SнабегR + Nfr (1)

В формуле 1 показаны моменты таких сил:

-Sсбег – усилие со стороны сбегающего каната;

-Sнабег – усилие со стороны набегающего каната;

-q Sнабег – усилие, для сгибания/разгибания каната с учетом его жесткости q;

-Nf – сила трения в блоке, с учетом коэффициента трения f.

Для определения момента все силы умножаются на плечо – радиус блока R или радиус втулки r.

Сила набегающего и сбегающего троса возникает в результате взаимодействия и трения нитей каната. Поскольку сила для сгибания/разгибания троса существенно меньше остальных, вычисляя воздействие на ось блока, этим значением часто пренебрегают:

-N – воздействие на ось шкива;

-Sнабег – усилие со стороны набегающего каната (принимается примерно равным Sсбег;

-α – угол отклонения от оси.

Расчет полезного действия блока

Как известно, КПД – коэффициент полезного действия, то есть насколько результативна была выполненная работа. Его рассчитывают, как отношение выполненной и затраченной работ. В случае с блоком полиспаста применяется формула:

ηб = Sнабег/ Sсбег = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)

-d и D – соответственно, диаметр втулки и самого шкива;

-q – коэффициент жесткости гибкой связи (каната); f – коэффициент трения;

-α – угол отклонения от оси.

Из этой формулы видно, что на КПД влияет строение блока (посредством коэффициента f), его размер (через отношение d/D) и материал каната (коэф. q). Максимальное значение КПД можно получить, используя втулки из бронзы и подшипники качения (до 98%). Подшипники скольжения дадут до 96% коэффициент полезного действия.

Как высчитать КПД всей системы

Подъемный механизм состоит из нескольких блоков. Суммарный КПД полиспаста не равен арифметической сумме всех отдельных составляющих. Для вычисления используют куда более сложную формулу, а точнее – систему уравнений, где все силы выражаются через значение первичной S0 и КПД механизма:

Поскольку значение КПД всегда меньше 1, с каждым новым блоком и уравнением в системе значение Sn будет стремительно уменьшаться. Суммарный КПД полиспаста будет зависеть не только от ηб, но и от количества этих блоков – кратности системы. По таблице можно найти ηп для систем с разным количеством блоков при разных значениях КПД каждого.

Читайте также:  Установка битрикс24 на centos

Как сделать подъемник своими руками

В строительстве во время проведения монтажных работ далеко не всегда есть возможность подогнать подъемный кран. Тогда возникает вопрос, как поднять груз веревкой. И здесь находит свое применение простой полиспаст. Для его изготовления и полноценной работы нужно сделать расчеты, чертежи, правильно подобрать веревку и блоки.

Подготовка базы – схема и чертеж

Прежде чем приступать к сооружению полиспаста своими руками, нужно внимательно изучить чертежи и подобрать подходящую для себя схему. Опираться следует на то, как вам будет удобнее разместить конструкцию, какие блоки и трос имеются.

Случается, что грузоподъемности блоков полиспаста недостаточно, а сооружать сложный многократный подъемный механизм нет времени и возможности. Тогда применяют сдвоенные полиспасты, представляющие собой комбинацию из двух одинарных. Этим устройством также можно поднимать груз таким образом, чтобы он двигался строго вертикально, без перекосов.

Как подобрать веревку и блок

Важнейшую роль в построении полиспаста своими руками играет веревка. Важно, чтобы она не растягивалась. Такие канаты называют статическими. Растяжение и деформация гибкой связи дает серьезные потери эффективности работы. Для самодельного механизма подойдет синтетический трос, толщина зависит от веса груза.

Материал и качество блоков – показатели, которые обеспечат самодельным подъемным устройствам расчетную грузоподъемность. В зависимости от подшипников, которые установлены в блоке, меняется его КПД и это уже учтено в расчетах.

Но как поднять груз на высоту своими руками и не уронить его? Чтобы обезопасить груз от возможного обратного хода, можно установить специальный фиксирующий блок, который позволяет веревке двигаться только в одном – нужном направлении.

Пошаговая инструкция для подъема груза через блок

Когда веревка и блоки готовы, схема выбрана, а расчет произведен, можно приступать к сборке. Для простого двукратного полиспаста понадобятся:

-веревка; крюк для подвеса груза;

-стропы – если они нужны для монтажа.

Пошагово подъем груза на высоту осуществляется так:

1.Соединяют ролики, втулку и подшипники. Объединяют все это в обойму. Получают блок.

2.Веревку запускают в первый блок;

3.Обойма с этим блоком жестко крепится к неподвижной опоре (железобетонная балка, столб, стена, специально смонтированный вынос и пр.);

4.Затем конец веревки пропускают через второй блок (подвижный).

6.Свободный конец веревки фиксируют.

7.Стропят поднимаемый груз и соединяют его с полиспастом.

Самодельный подъемный механизм готов к использованию и обеспечит двойной выигрыш в силе. Теперь, чтобы поднять груз на высоту, достаточно потянуть за конец веревки. Огибая оба ролика, веревка поднимет груз без особых усилий.

Можно ли объединить полиспаст и лебедку

Если к самодельному механизму, который вы построите по этой инструкции, присоединить электрическую лебедку, получится самый настоящий подъемный кран, выполненный своими руками. Теперь для подъема груза не придется напрягаться совсем, лебедка все сделает за вас.

Даже ручная лебедка сделает подъем груза комфортнее – не нужно стирать руки о канат и переживать, чтобы веревка не выскользнула из рук. В любом случае, крутить ручку лебедки куда проще.

В принципе, даже вне стройплощадки умение в походных условиях с минимумом инструментов и материалов соорудить элементарный полиспаст для лебедки – очень полезный навык. Особенно оценят его автомобилисты, которым посчастливилось застрять на машине где-нибудь в непроходимом месте. Сделанный на скорую руку полиспаст значительно увеличит производительность лебедки.

Переоценить значение полиспаста в развитии современного строительства и машиностроения сложно. Понимать принцип действия и визуально представлять себе его конструкцию должен каждый. Теперь вам не страшны ситуации, когда нужно поднять груз, а специальной техники нет. Несколько шкивов, веревка и смекалка позволят обойтись без привлечения крана.

источник

Виды подъемников

Грузовые и грузопассажирские подъемники стали неотделимой частью современной строительной индустрии. Различные виды подъемного оборудования позволяют с легкостью проводить строительные работы разной сложности и на любой высоте

Если понадобится поднять на нужную высоту груз или группу людей, то на помощь придет такая подъемная техника, как самоходные подмости, строительные грузовые подъемники, монтажные подъемники, автовышки и др. Каждый вид строительного подъемного оборудования наделен рядом полезных качеств и применяется в определенной области.

Существует множество классификаций строительной подъемной техники. Одним из главных критериев, по которому проводится разграничение подъемных устройств, является их назначение или, другими словами, что именно техника может поднимать: груз, людей или все вместе. Таким образом, выделяют 2 вида строительных подъемников: грузовые и грузопассажирские.

Грузопассажирские подъемники снабжаются кабинами, грузовые — выдвижными и невыдвижными, поворотными и неповоротными площадками, выдвижными рамами, выкатными консолями, монорельсами и направляющими с подвесной клетью, а также саморазгружающимися ковшами, которыми обладают скиповые погрузчики (оборудование, предназначенное для перевозки природных богатств или горных пород в скипах по рельсам c горизонтов карьера, находящихся ниже 150-200 м).

Читайте также:  Установка габионов на участке

По устройству направляющих грузонесущего органа выделяют строительные подъемники с гибкими и жесткими направляющими. Последние, в свою очередь, бывают мачтовыми, скиповыми и шахтными.

По конструкции несущей части и по выполнению ограждающих конструкций направляющего и грузоподъемного устройства строительные подъемники бывают следующих видов: мачтовые (стоечные), шахтные, скиповые (ковшовые), подъемные вышки и площадки. Кроме этого, выделяют автоподъемники, ножничные, телескопические и коленчатые подъемники.

Основная теххарактеристика строительных подъемников — максимально разрешенный вес груза, который техника может поднять, т.е. грузоподъемность.

К прочим характеристикам строительных подъемников относят:

— максимальную высоту подъема груза;

— скорость подъема и опускания груза;

— максимальное расстояние от оси мачты подъемника до конца платформы, введенной в оконный проем, или до оси крюка, на котором подвешен груз;

— максимальное расстояние по вертикали между крайними верхним и нижним положениями груза;

— скорость транспортировки груза по горизонтали.

Строительные грузовые подъемники

Грузовые подъемники по конструкции бывают одномачтовые, двухмачтовые, трехмачтовые и шахтные.

Мачтовые строительные подъемники широко применяются в городском строительстве. С их помощью очень легко поднимать и поэтажно подавать через проемы окон и дверей в строящемся здании стройматериалы. Наращивание мачт происходит по ходу постройки объекта.

Как видно из названия, одномачтовые подъемники состоят из мачты-фермы и рассчитаны для транспортировки грузов весом до 1 т. Этот вид подъемников может похвастаться своей компактностью и возможностью быть установленным буквально в любой точке стройобъекта.

Двухмачтовый подъемник, соответственно, состоит из 2 стоек и имеет большую грузоподъемность. Этот вид строительного подъемника устанавливается как снаружи, так и внутри здания.

Трехмачтовый строительный подъемник с 3-я стойками оснащается 2-я грузовыми платформами, которые укомплектованы собственными механизмами подъема. Этот вид строительных подъемников может похвастаться значительной грузоподъемностью (до 5 т), а также синхронным подниманием и опусканием грузов.

Строительные подъемники, которые проводят работы в специально возведенном каркасе, называются шахтными. Этот вид подъемников может проводить работы внутри и снаружи здания. Каркас шахты из металлических профилей может быть защищен панелями по бокам и навесом сверху.

Груз в шахтном подъемнике транспортируется на платформе по вертикальным направляющим. Доступ к платформе может быть с 2-х сторон.

По типу установки грузовые строительные подъемники бывают:

неподвижные разборные подъемники, устанавливаемые возле строящегося объекта;

неподвижные разборные подъемники с креплением к фундаменту или стене;

передвижные подъемники, которые можно перемещать с одной точки в другую без разборки.

Грузопассажирские строительные подъемники

Если на определенную высоту необходимо доставить не только нужный материал, но и, например, строительную бригаду, то в ход пускают грузопассажирский подъемник. Грузопассажирские подъемники представляют собой приставные стационарные машины, которые по устройству жестких направляющих также делятся на уже упоминаемые выше виды: шахтные и мачтовые.

Мачтовые грузопассажирские подъемники состоят из решетчатой мачты прямоугольного или треугольного сечения, опорной рамы, кабины, противовеса и подъемных механизмов, которые бывают 2-х типов — канатные и бесканатные (реечные). Мачты грузопассажирских подъемников креплят к зданию настенными опорами.

Подъемные площадки, рабочие платформы и автовышки

Для проведения различных высотных наружных, внутренних монтажных и отделочных работ используют вид оборудования — подъемные площадки. В зависимости от опорной базы они бывают наземными и подвесными (люльки).

При ремонтных и строительных работах чаще всего используется такой вид подъемников, как фасадные мачтовые рабочие платформы, которые все чаще сменяют фасадные леса и позволяют проводить работы точно на требуемой высоте. Строители не тратят время и силы на то, чтобы подняться или спуститься по лестнице, а стройматериалы загружают на платформу внизу, что удобно, безопасно и сокращает время на подъем.

В связи с тем, что вместе с людьми появилась возможность поднимать стройматериалы, то необходимость в применении дополнительного подъемного оборудования отпала. К тому же, мачтовые платформы не закрывают фасад зданий, которые находятся в стадии ремонта, и не перекрывают к ним доступ, что значительно упрощает процесс работы.

Еще один популярный вид подъемной техники — автовышки, или как многие их еще называют — автогидроподъемники. Устанавливается этот тип подъемникво на шасси грузовиков и работает с приводом от мотора через коробку отбора мощности.

В зависимости от теххарактеристик и конструкции стрелы автовышки бывают коленчатыми (1-, 2- или 3-х коленчатыми), телескопическими (со стрелой с 1-й или несколькими выдвижными секциями) и рычажно-телескопическими. Каждый вид автовышек предназначен для выполнения различных задач.

Строительные автовышки-«телескопы» широко используются в городском хозяйстве. Коленчатые автогидроподъемники, наоборот, получили широкое применение в строительстве.

источник