Изучение устройства, принципа действия и исследование основных параметров полиспастов

ПОЛИСПАСТЫ

Цель работы: изучение устройства, принципа действия и исследование основных параметров полиспастов на примере канатной системы с грузовым полиспастом прямого действия (для выигрыша в силе)

Назначение, устройство и основные параметры полиспастов

Полиспаст представляет собой систему (конструкцию) из двух блочных обойм– подвижной и неподвижной, каждая из которых состоит из одного или нескольких блоков, огибаемых канатом.

Блоки, принадлежащие неподвижной обойме, при работе полиспаста вращаются, но их ось остается неподвижной в пространстве, и поэтому они называются неподвижными.

В грузоподъемных механизмах наиболее часто применяют полиспасты, которые позволяют получить выигрыш в силе за счет проигрыша в пути. Они позволяют уменьшить натяжение каната при выполнении рабочей операции и называются силовыми полиспастами или полиспастами прямого действия. Такие полиспасты широко используются в механизмах подъема груза и изменения вылета грузоподъемных машин. Схема такого полиспаста показана на рис.1а, где видно, что подъема груза весом G достаточно усилия в канате S=G/2, т.е. обеспечивается выигрыш в силе в два раза.

Рис.1. Схемы полиспастов: а– для выигрыша в силе; б– для выигрыша в скорости (1– барабан лебедки; 2– подвижная обойма; 3– неподвижная обойма; 4- гидроцилиндр)

Полиспасты обратного действия (мультипликаторы) служат для выигрыша в пути и скорости за счет проигрыша в силе. Они называются скоростными. Их применение позволяет получить увеличение скорости перемещения рабочего органа (груза) при малых скоростях приводного элемента (например, гидроцилиндра). Такие полиспасты находят применение в механизмах выдвижения секций телескопических стрел, в подъемниках и других механизмах. Пример такого полиспаста показан на рис.1б.

В зависимости от количества канатов, идущих к барабану, полиспасты прямого действия делятся на одинарные и сдвоенные. У одинарных полиспастов только одна ветвь каната навивается на барабан, у сдвоенных-две.

Основным параметром полиспаста является его кратность. Под кратностью или передаточным числом полиспаста  понимают отношение числа ветвей каната, к которым подвешен груз, к числу ветвей каната, наматываемых на барабан. На рис.2 показаны канатные схемы с одинарными полиспастами кратностью  от 1 до 6.

Для всех представленных на рис.2 канатных схем

,                   (1)

где – усилие в канате, навиваемом на барабан;

– вес поднимаемого груза;

– кратность полиспаста;

– коэффициент полезного действия полиспаста;

– коэффициент полезного действия направляющих блоков, расположенных между барабаном и первым подвижным блоком полиспаста.

Рис.2. Канатные схемы механизмов с одинарными полиспастами прямого действия: 1– барабан; 2– подвижные блоки полиспаста; 3– неподвижные блоки полиспаста; 4– направляющие блоки

Из формулы (1) видно, что с ростом  усилие  уменьшается. При этом следует иметь в виду, что усилие  зависит и от потерь в канатно–блочной системе, которые учитываются коэффициентами  и . С ростом этих потерь выигрыш в силе уменьшается.

Коэффициент полезного действия полиспаста учитывает потери энергии при работе полиспаста и равен отношению полезной работы при подъеме груза весом  на высоту .

Значение коэффициента  зависит от многих факторов. Основными из них являются:

-трение в опорах (подшипниках) блоков;

-изгибная жесткость каната, которая в свою очередь зависит от диаметра каната, его конструкции, трения между отдельными проволочками в прядях и между прядями, материала проволочек;

-размеры блока;

-температура и запыленность среды.

Таблица 1-Коэффициент полезного действия блока.

Одинарные полиспасты прямого действия применяются в механизмах тех грузоподъемных машин, у которых канат направляется к барабану через направляющие блоки (рис.3а).

Рис.3. Направление каната к барабану: а– через направляющие блоки 4; б– непосредственно к барабану (- скорость подъема груза; – скорость горизонтального перемещения груза)

Если канат от подвижного блока полиспаста направляется непосредственно к барабану (рис.3б), то при подъеме или опускании груза канат, перемещаясь вдоль барабана, вызовет горизонтальное перемещение груза, что нежелательно для любого производственного процесса и недопустимо по условиям безопасности обслуживающего персонала.