Что такое полиспаст

Отредактировано 30.03.2023

Полиспаст - это устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков (обычно расположенных попарно) огибаемых верёвкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза. 

Про некоторые варианты использования полиспастов смотрите ниже в "Применение полиспастов".

Простейший вариант полиспаста изображен на рисунке ниже

СОДЕРЖАНИЕ
КПД полиспаста
Устройство полиспаста
Кратность полиспаста (передаточное число полиспаста)
Применение полиспастов
Разновидности полиспастов
        Простые полиспасты
                    Расчёт усилия в простом полиспасте

        Сложный полиспаст
                    Расчёт усилия в сложных полиспастах

        Силовой (прямой) полиспаст
        Скоростной (обратный) полиспаст
        Комплексные полиспасты
        Составной полиспаст
        Полиспаст Мунтера
        Полиспасты сделанные из дополнительной (отдельной) веревки
Что такое запасовка полиспаста
Перезарядка (перестановка) полиспаста
Что влияет на эффективность полиспаста
Оптимизация работы с полиспастами
Выбор полиспаста
        Выбор и расчёт полиспаста для крана

КПД полиспаста

В любой подвижной системе, состоящей из верёвки и блоков, неизбежны потери на трение. Теоретически можно до бесконечности добавлять блоки на полиспаст с целью увеличения выигрыша в силе. Однако на практике этому мешает сила трения. Из-за силы трения невозможна чистая передача усилия и за счёт потерь на трение эффективность работы полиспаста может быть существенно ниже теоретически возможной. А увеличение количества блоков имеет определённый предел, за которым возможен и обратный эффект.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что основной проблемой полиспаста является преодоление силы трения.

Для решения проблемы трения является:

• использование наиболее эффективных блоков на шарикоподшипниках с большими диаметрами ручьёв и мягких канатов. Известно, что КПД для блоков с опорой на подшипниках скольжения η=0,95...0,96; для блоков на подшипниках качения η=0,97...0,98.
• использование оптимальной конструкции полиспаста.
• правильное размещение полиспаста.

Когда вместо блоков используются карабины (что бывает у альпинистов), фактическая сила полиспаста уменьшается очень сильно. Потери на трение для карабинов в среднем составляют 50%. Выигрыш в силе для полиспаста 2:1 составит 1.5:1, а для полиспаста 3:1 выигрыш будет равен всего 1.75:1.Потери на трение для карабинов в среднем составляют 50%.

Чем больше диаметр прутка карабина и чем плавней радиус перегиба верёвки, тем лучше.

Также в этом случае можно поставить рядом два карабина вместо одного: это увеличивает радиус перегиба верёвки что в свою очередь немного уменьшает силу трения. При этом важно чтобы карабины должны быть одной формы и изготовлены из одинакового материала. Но иногда в обсуждениях и комментариях этого способа можно встретить упоминание, что 2 карабина или уменьшают трение всего на несколько процентов (поэтому их можно не ставить) или трение становится даже больше (вплоть до 25%).

Если есть несколько блоков и один из них более лучший (например, лучше крутится) то его слеудет поставить в качестве первого от тянущих: в этом месте он будет наиболее эффективным.

Устройство полиспаста

Все полиспасты имеют следующее устройство

• Анкер (станция) - место прикрепления неподвижных блоков (это может быть балка, мачта, тренога и т.п.). Здесь же может устанавливаться фиксатор обратного хода.
  Надо помнить, что нагрузка на анкерную точку зависит от угла, под которым к точке подходит верёвка: при увеличении угла между ветвями возрастает натяжение ветвей и вероятность их разрыва, но и сжимающая составляющая натяжения, что может привести к разрушению.
  
  

  Угол надо учитывать и при использовании направляющих блоков.
• Подвижный блок (подвижный ролик) - блок (или группа блоков), расположенный на грузе. Подвижный бок всегда движется навстречу к грузу или от него. Подвижный блок всегда даёт выигрыш в силе.
  Объединение нескольких подвижных блоков в одну конструкцию иногда называется подвижный шкив.
• Неподвижный блок (неподвижный ролик) - блок (или группа блогов), закреплённый неподвижно на станции. Необходим для изменения направления прилагаемого усилия. Не даёт выигрыша в усилие.
  Объединение нескольких неподвижных блоков в одну конструкцию иногда называется неподвижный шкив.
• Рабочая длина полиспаста - расстояние от анкера до ближайшего к грузу элемента (схватывающего узла, зажима, блока).
  Чем длиннее эта величина, тем большее расстояние может пройти груз за один рабочий ход полиспаста. Но если рабочая длина большая, то при вытягивании полиспаста значительная часть усилий будет уходить на растяжение верёвки между тянущими людьми и блоками. А если рабочая длина маленькая, то рабочий ход будет небольшим и полиспаст, возможно, придётся слишком часто переставлять.
  Поэтому если нагрузка небольшая, то удобнее всего растянуть полиспаст на большое расстояние и одним заходом вытянуть много верёвки. Когда натяжение верёвки большое (т.е. уже есть натяжка) - потери пружинящей верёвки становятся ощутимы и в таком случае рабочую длину полиспаста стоит сократить (не отодвигать его далеко).
• Рабочий ход полиспаста - расстояние которое проходят все элементы полиспаста до любого соприкосновения с другими элементами (грубо говоря пока подвижный блок не упрётся в любой другой блок (подвижный или неподвижный) или в анкер).
  Рабочий ход зависит от вида полиспаста, от его рабочий длинны и от того, насколько плотно полиспаст "складывается" - т.е. насколько близко первый к грузу элемент подтягивается к анкеру при полностью выбранной веревке.
• Крюк/проушина - средство для присоединение полиспаста к анкеру и к грузу.
• Стопор - устройство, которое блокирует обратный ход верёвки в полиспасте. Используются не во всех моделях.
  В качестве стопора в основном выступают альпинистские и скалолазные полуавтоматические страховочно-спусковые устройства, блок-ролики с зажимами или комбинация блок-ролика и зажима, а также схватывающие узлы типа узла Прусика. 
• Зажим - средство присоединения подвижного блока к верёвке, когда полиспаст собирается из верёвок, карабинов и блоков (например, это делают альпинисты, скалолазы и т.п.). А если полиспаст сразу собран (например, для подъёма грузов в производстве или на корабле) то в зажиме нет нужды.
  Стандартами, принятыми в спасательных службах Канады, США и Новой Зеландии, категорически запрещены для использования в полиспастах зажимы с "агрессивными" кулачками: жумар, кролл (Croll) и их аналоги. При внезапной перегрузке полиспастной системы верёвка будет серьезно повреждена. 
  Вместо зажима может использоваться схватывающийся узел.

Устройство полиспаста

Шкивы полиспаста

Хоть и не относится к устройству полиспаста, но стоит упомянуть перестановку системы (перестановку полиспаста). Об этом написано ниже, в "Перезарядка полиспаста".

Кратность полиспаста (передаточное число полиспаста)

Кратность полиспаста - коэффициент теоретического выигрыша в силе. Если говорят "кратность полиспаста равна 4", то это значит, что данный полиспаст даёт теоретический выигрыш в силе в 4 раза.

Схемы полиспастов
а - трехкратный полиспаст; б, в, г - четырех-, пяти- и шестикратные полиспасты

Кратность полиспастов подразделяют на

• кинематическую, которая равна количеству перегибов каната.
  Есть простой способ определению кратности: если полиспаст мысленно рассечь плоскостью, пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов (см. изображение выше).
• силовую, которая рассчитывается с учетом преодоления тросом силы трения и неидеальным КПД роликов.

В справочниках приводятся таблицы, которые отображают зависимость силовой кратности от кинематической при разных КПД блоков. Вот один из вариантов:

Кинематическая кратность

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%.

Так как число ветвей полиспаста, на которое распределяется масса поднимаемого груза, численно равно кратности полиспаста, можно рекомендовать следующий простой способ ее определения. Если полиспаст мысленно рассечь плоскостью, пересекающей все ветви каната, который огибает блоки, то кратность полиспаста численно будет равна числу пересеченных плоскостью канатов. Чем больше кратность полиспаста i, тем меньше усилие Р, которое необходимо развить лебедкой для подъема заданного груза G, и тем больше скорость наматываемого на барабан каната V_к, которая обеспечивает заданную скорость подъема груза V_г .

Порядок определения кратности полиспаста

Передаточное число полиспаста определяется по формуле

где:

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

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

Применение полиспастов

Обычно полиспаст является частью механизмов подъёма и изменения вылета стрелы подъёмных кранов и такелажных приспособлений. Самостоятельно полиспаст применяется для подъёма (опускания) небольших грузов (например, шлюпок на судах {там полиспасты называются "шлюп-тали"}).

Шлюпбалка с
шлюп-талью (полиспастом)

Сдвоенные полиспасты имеют широкое применение в механизмах подъёма многих кранов - мостовых, консольных, козловых и других, где постоянство давлений на опоры барабана во время подъёма или спуска груза важно для обеспечения равномерной загрузки металлоконструкции моста под обоими рельсами.

В горном туризме и альпинизме полиспаст применяется для натяжения перил и переправ, для подъёма пострадавшего (например, провалившегося в трещину). Используется система из двух схватывающих узлов или механических зажимов, например жумаров. В промышленном альпинизме этот же принцип используется в такелажных работах при подъёме конструкций. Оригинальным решением специфического альпинистского полиспаста является так называемый полиспаст Мунтера.

Небольшие полиспасты используются для натяжения подвесных кабелей связи и силовых кабелей, а также несущих тросов при строительстве подвесных линий по столбам и по крышам домов: мускульная сила человека обычно не позволяет натянуть большой пролёт кабеля достаточно сильно.

Полиспаст может использоваться для вытягивания застрявшего в грунте автомобиля, если нет лебёдки или совместно с ней.

Разновидности полиспастов

Полиспасты делятся по нескольким признакам:

• Бывают тросовые и верёвочные полиспасты.
• Тросовые полиспасты использует металлический трос для связи блоков и натяжения полиспаста. Такие полиспасты характерны для стационарных систем полиспастов (например, в кранах).
• Верёвочный полиспаст использует верёвку для связи блоков и натяжения полиспаста. Такие полиспасты характерны для переносных или быстрособираемых систем полиспастов (например, при спасательных работах).
• По назначению. Бывают силовые, а бывают скоростные схемы. Силовые позволяют поднимать больше груза, но медленнее. Скоростные позволяют поднимать тяжесть быстрее, но "осилят" меньший вес.
  
• По количеству блоков. Самый простой вариант - 1 блок. Но их может быть и 2, и 3, и 4, и больше. Чем больше блоков - тем больший вес получится поднять.
• По сложности схемы. Бывают простые схемы (когда ролики объединены последовательно 1 канатом) и сложные (когда используется 2 или больше отдельных полиспастов). Сложные системы более производительны, дают больше результата при меньшем количестве блоков. К примеру, если объединить 2 полиспаста (из 1 и из 2 блоков) - получится выигрыш в силе в 6 раз. Тогда как простая схема даст выигрыш в 6 раз только при использовании 6 блоков.
• По приводу. Полиспасты могут иметь ручной привод (когда один или несколько человек приводят полиспаст в действие) или механизированный привод (когда полиспаст приводит в действие какой-либо механизм, например, электродвигатель на кране).
• Чётные и нечётные. В зависимости от того, где закреплён конец верёвки (на станции или на грузе), простые полиспасты подразделяются на чётные и нечётные. Если конец верёвки закреплён на станции, то все последующие полиспасты будут чётные (2:1, 4:1, 6:1 и т. д.). Если же конец грузовой верёвки закреплён на грузе, то будут получаться нечётные полиспасты (3:1, 5:1 и т. д.).

  

  Чётные и нечётные полиспасты

Простые полиспасты

В простых полиспастах блоки объединены последовательно одной верёвкой.

Схемы простых полиспастов различной конфигурации

При этом следует помнить, что для простого полиспаста существует несколько особенностей (правил), связанных с блоками:

1. выигрыш в усилии дают только движущиеся ролики, закреплённые на грузе.
   Неподвижные ролики служат лишь для изменения направления движения верёвки и выигрыша в усилии не дают.
2. во сколько раз вы выигрываете в прилагаемых усилиях, во столько же раз вы проигрываете в расстоянии подъёма груза, то есть в длине верёвки.

Т.е. если закрепить верёвку на станции и пропустить через блок на грузе и потянуть верёвку вверх, то для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Блок же будет двигаться вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 2 метра веревки.
А если закрепить веревку на грузе, перекинуть её через блок, который закреплён на станции, и потянуть верёвку вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.

Простой полиспаст

Плюсы простых полиспастов:

• просты в сборке и в работе
• в простых полиспастах рабочий ход близок к рабочей длине полиспаста, т.к. они достаточно хорошо "складываются" в работе. Особенно это важно в тех случаях, когда общая рабочая длина полиспаста ограничена (например, короткая рабочая зона для работы и т.п.)
• удобно использовать при небольшой рабочей площадке
• при прочих равных простые полиспасты 2:1 и 3:1 дают самую большую скорость подъема.

Минусы простых полиспастов:

• большое количество блоков, которые обладают большими потерями на трение. Поэтому в ручных простых полиспастах (т.е. не имеющих механического привода) обычно не применяются полиспасты больше чем 5:1. А при использовании карабинов нет смысла делать простой полиспаст больше чем 4:1
• при одинаковой общей рабочей длине простые полиспасты используют больше веревки чем сложные полиспасты аналогичных усилий.
• сложный переход от подъема к спуску.
• сложно пропускать узлы через полиспаст

Расчёт усилия в простом полиспасте

Для простоты расчёта теоретического выигрыша в простом полиспасте, принято пользоваться "Т - методом" (от англ. "Tension" - натяжение): теоретический выигрыш в простом полиспасте равен количеству прядей, идущих от груза вверх. Если подвижные блоки закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза, то пряди считаются от точки закрепления блоков.

В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему дает двукратный теоретический выигрыш. Добавочное усилие складывается с предыдущим. Например, если к полиспасту 2:1 добавить еще один подвижный блок то получится полиспаст 2:1 + 2:1 = 4:1. А если к ним добавить еще один блок - получится 2:1 + 2:1+2:1= 6:1. И т.д.

Вот объяснение Т-метода для полиспаста 3:1

Приложив определенное усилие Т к первой пряди веревки идущей к ролику (потери на трение здесь не учитываются) мы получим такое же усилие на второй пряди, выходящей из ролика. Результирующее усилие на ролике будет равно 2Т.

Вторая прядь веревки проходит через стационарный ролик, прикладывая усилие равное 1Т. Соответственно третья прядь веревки, выходящая из стационарного ролика тоже имеет натяжение равное 1Т.

В точке крепления полиспаста к грузовой веревке суммарное усилие на ролике = 2Т складывается с усилием третьей пряди = 1Т.

В результате получаем суммарное усилие полиспаста 2Т+1Т=3Т.

Расчёт усилия в простом полиспасте Т-методом

Сложный полиспаст

Сложные полиспасты состоят из 2 и более отдельных простых полиспастов. При этом конструкция сложного полиспаста выполняется так, чтобы один простой полиспаст тянул другой простой полиспаст.

Сами полиспасты соединяются при помощи зажима, схватывающего узла или лайнлока.

Схемы сложных полиспастов различной конфигурации

Иногда первый полиспаст называют "базовыым" или "основным".

Плюсы сложных полиспастов:

• при равном количестве роликов и зажимов (схватывающих узлов), по сравнению с простыми полиспастами, позволяют создать полиспасты с большими усилиями. Например: 3 ролика требуется для сложного полиспаста 6:1 и простого 4:1. А 4 ролика требуется для сложного полиспаста 9:1 и простого 5:1.
• требуют меньше верёвки по сравнению с аналогичными простыми полиспастами.
• требуют меньшего количества блоков по сравнению с аналогичными простыми полиспастами, что даёт больший фактический выигрыш в усилии из-за меньших потерь на трение (меньше блоков, значит и меньше трения).

Минусы сложных полиспастов:

• сложны в сборке
• некоторые конструкции сложных полиспастов требуют большее количество перестановок, т.к. для того чтобы снова растянуть полиспаст на всю рабочую длину, надо передвигать 2 зажима или схватывающих узла.
• при одинаковой рабочей длине, рабочий ход у сложных полиспастов меньше чем у простых, т.к. они не складываются полностью при каждом рабочем ходе (к станции подтягивается блок, ближайший к тянущим, а 1-й грузовой ролик останавливается, не доходя до станции).
  Это существенно снижает эффективность работы полиспаста, особенно в тех случаях, когда общая рабочая длина полиспаста ограничена (например, короткая рабочая зона и т.п.) Это также может осложнить работу на последних этапах подъема.
• малая скорость подъёма. Иногда бывает что это плюс... но далеко не всегда

Расчёт усилия в сложных полиспастах

Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо умножить значения усилий простых полиспастов, из которых состоит сложный полиспаст.

Схема 6:1 получается так 2:1 тянет за 3:1 получается 6:1. А 3:1 тянет за 3:1 и получается 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.

Расчёт усилия в сложных полиспастах

Кому то, возможно, будет понятнее расчёт усилий в сложных полиспастах на вот таких изображениях

Расчёт усилия в сложном полиспасте 3:1

Расчёт усилия в сложном полиспасте 6:1

Силовой (прямой) полиспаст

В силовом полиспасте груз подвешивается к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к ветви верёвки, сбегающей с последнего из последовательно огибаемых канатом блоков.

Это самый распространённый вид полиспастов. И он используется для поднятия тяжёлых грузов, правда они обеспечивают выигрыш в силе за счёт потерь в расстоянии и скорости.

Во многих кранах по конструктивным соображениям механизм подъёма груза расположен не над крюковой обоймой. В этом случае появляется необходимость в установке между полиспастом и барабаном неподвижных направляющих блоков. Наибольшее применение в грузоподъёмных машинах находят:

• Одинарные силовые полиспасты. В одинарных - один конец каната закреплён на барабане, другой на неподвижной части конструкции крана или крюковой обойме, барабан имеет нарезку в одну сторону.
  Отношение скорости в ветви (для одинарных полиспастов) каната, набегающей на барабан, к скорости подъёма груза называют кратностью полиспаста. Её обозначают буквой "а". Недостатком схем одинарных полиспастов является нежелательное изменение нагрузки, действующей на опоры барабана при подъёме или опускании груза.
• Сдвоенные силовые полиспасты. Сдвоенные: оба конца закреплены на барабане; барабан имеет нарезку в правую и левую стороны. Такие полиспасты можно рассматривать как два одинарных. Сдвоенный полиспаст имеет верхний блок, называемый уравнительным. Он предназначен для выравнивания длины ветвей каната при неравномерном их вытягивании. Уравнительный блок может быть заменён рычагом. При этом вместо одного каната устанавливаются два, что особенно выгодно в механизмах с большой кратностью, для которых требуются канаты большой длины. При чётной кратности уравнительный блок расположен на неподвижной оси, при нечётной кратности - на подвижной оси крюковой обоймы.

Скоростной (обратный) полиспаст

Скоростной вариант полиспаста позволяет ускорить процесс транспортировки лёгких грузов (т.е. их скорость) за счет уменьшения прикладываемых усилий. По этому принципу создаются канатные дороги на горнолыжных курортах.

Силовой и скоростной варианты полиспаста
А - силовой вариант полиспаста
Б - скоростной вариант полиспаста

Комплексные полиспасты

Комплексные полиспасты характеризуется наличием в системе блока, который движется навстречу грузу.

Такие полиспасты нужны в тех случаях, когда станция расположена выше (например, на крутых склонах или отвесах) и надо тянуть полиспаст вниз, что позволяет включить для тяги вес тянущего полиспаст человека. Это главный плюс таких полиспастов.

Комплексные полиспасты

Основные недостатки комплексных полиспастов: не складываются полностью, имеют малый рабочий ход и требуют много перестановок.

Составной полиспаст

Составной полиспаст это полиспаст, состоящий из двух разных полиспастов (хоть из простых, хоть из сложных полиспастов). При этом конструкция полиспастов сделана так, что один полиспаст тянет второй полиспаст.

Фактически, составной полиспаст является разновидность сложного, главное отличие которого заключается в использовании дополнительной верёвки для дополнительного блока или полиспаста.

Составной полиспаст применяется когда усилия собранного полиспаста недостаточно, а длины тянущей веревки не хватает для сборки более мощной схемы.

Составной полиспаст

Составной полиспаст имеет короткий рабочий ход и с его использованием приходится выполнять много перестановок (необходимо переставлять два схватывающих).

Вот пример использования составного полиспаста

Пример использования составного полиспаста

Полиспаст Мунтера

Полиспаст Мунтера при своей простоте позволяет достичь семикратного выигрыша в силе.

Кому-то эта полиспастная система не потребуется никогда, кому-то - один раз в жизни (в экстремальной ситуации), а кто-то постоянно использует полиспаст Мунтера в практике промышленного альпинизма.

Схема полиспаста Мунтера

Расчет длины выбираемой веревки в полиспасте
Мунтера при подъеме груза на высоту l

Расчет массы груза, который можно поднять с
помощью полиспаста Мунтера, если тянуть
за конец веревки с усилием p. 

Приведенный ниже полиспаст Мунтера смонтирован из блок-зажима, двух зажимов, двух блоков, карабинов и куска веревки, длиной 3-4 метра. Такой вариант применяется в альпинизме. На анимации хорошо видно, как обслуживается данная система: один раз передвигается нижний зажим, один раз верхний.

Полиспаст Мунтера, выполненный альпинистским снаряжении

Полиспасты сделанные из дополнительной (отдельной) веревки

На практике в туризме и альпинизме часто бывают ситуация когда к рабочей верёвке (т.е. верёвке на которой находится какой-либо груз) приходится прикреплять полиспаст, сделанный из отдельной верёвки. В первую очередь это связанно с экономией снаряжения или с невозможностью использовать основную верёвку для создания полиспаста (например, на рабочей верёвке висит пострадавший).

В полиспасте с отдельной верёвкой обязательно требуется фиксация обратного хода рабочей верёвки. Прикрепляется полиспаст к рабочей веревке схватывающим узлом или зажимом.

Полиспасты сделанные из дополнительной веревки

Плюсы:

• если полиспаст собран заранее, то его можно очень быстро присоединить к рабочей верёвке и начать тянуть
• можно использовать более короткую рабочую (ту, которая вытягивается) верёвку - её излишки не нужны для работы полиспаста
• простое прохождение узлов через полиспаст. Выбранная верёвка фиксируется в зажиме. Далее зажим полиспаста переставляется ниже узла и подъём продолжается.

Минусы:

• фиксатор обратного хода, установленный на рабочую верёвку, придётся обслуживать вручную. Для этого нужен отдельный человек, что не всегда удобно или возможно.

Что такое запасовка полиспаста

Запасовкой называют изменение положения блоков и расстояния между ними. Целью запасовки является изменение скорости или высоты подъёма грузов путём определённой схемы прохождения канатов по блокам устройства.

Схемы запасовки бывают:

• Однократная: применяется для грузоподъёмных механизмов стрелового типа с гуськом. Крюк при этом подвешивается на одной нитке каната, последовательно проводится через все неподвижные блоки, после чего наматывается на барабан. Такой способ запасовки наименее эффективен.
• Двукратная. Двухкратная, которая может быть применена на кранах, как с подъёмной, так и балочной стрелой. В первом случае неподвижные блоки располагаются на головке стрелы, а противоположный конец каната закрепляется в грузовой лебёдке. Во втором случае один из концов каната закрепляют на корне стрелы, а второй последовательно пропускают через обводной барабан, блоки крюковой подвески, стреловые блоки, блоки оголовка башни и затем подводят к грузовой лебёдке.
• Четырехкратная. Используется для механизмов большой грузоподъёмности. Здесь реализуется одна из схем, описанных выше, но отдельно по каждому из блоков крюковой подвески. Две рабочих ветви каната при этом направляются на блоки рабочей стрелы. Соединение смежных полиспастов производится через дополнительный неподвижный блок, который устанавливается на стойке платформы поворота крана.
• Переменная. Суть переменной схемы запасовкий состоит в изменении грузоподъёмности крана. При таком виде запасовки (она может быть и двух-, и четырёхкратной) возможно соответствующее увеличение массы поднимаемого груза. Для этого в подвижные блоки дополнительно устанавливают по одной или две подвижных обоймы. Удержание обойм производит сам грузовой канат из-за разницы в усилиях, которые создаются наличием крюковой подвески. Изменение кратности запасовки выполняется опусканием крюковой подвески на опору при продолжающемся сматывании каната.

Схемы запасовки определяются типом грузоподъёмной техники. Известно, в частности, что механизмы изменения вылета стрелы различны для ручной или электротали - с одной стороны, и для кранов - с другой. Поэтому для лебёдок запасовка производится изменением расположения оси направляющего блока, и предназначается только для изменения длины вылета стрелы. В грузовых кранах запасовкой исправляют возможную криволинейность перемещения груза. Кроме грузовых канатов, запасовку применяют также и для канатных устройств перемещения рабочей тележки.

Двух- и особенно - четырёхкратная запасовка позволяет производить безопасный подъём груза, который практически вдвое превышает тяговое усилие, развиваемое полиспастом. При этом проворот канатов под нагрузкой исключается, что существенно снижает их износ.

Перезарядка (перестановка) полиспаста

Перезарядка полиспаста - это манипуляции, которые выполняются для возвращения полиспаста на его рабочую длину, которая производится после того как полиспаст сложился. Это может быть перестановка схватывающих узлов (зажимов) и любые другие необходимые действия.

Перед перезарядкой верёвку полиспаста нужно зафиксировать для исключения опускания груза.

Обычно если планируется перезарядка то заранее ставится зажим:

• для перезарядки простого полиспаста нужен только один зажим.
• для перезарядки сложного полиспаста нужны зажимы для каждого простого полиспаста, которые входят в состав сложного. Поэтому перезаряжать сложные полиспасты долго. 

Чтобы сложный полиспаст требовал меньше количества перестановок необходимо увеличить рабочий ход. Для этого следует разнести подвижный и неподвижный блоки (в сложных полиспастах - разнести станции простых полиспастов, входящих в состав сложного) как можно дальше друг от друга (но в разумных пределах). 

Сложный полиспаст.
Справа - с разнесёнными входящими простыми полиспастами.

Для уменьшения количества перестановок в сложных полиспастах требует меньше перестановок в работе, если простой полиспаст с большим усилием тянет за полиспаст с меньшим усилием.

Что влияет на эффективность полиспаста

Выше упоминалась кратность (выигрыш в силе) очень приблизительная, округленная в большую сторону. На практике она меньше.

На эффективность полиспаста (на то, какой точный выигрыш в силе он даст) влияют такие факторы как:

• количество блоков
• материал троса
• тип подшипников
• качество смазки всех осей
• диаметр и длина каната
• угол между канатом и средней плоскостью ролика

Оптимизация работы с полиспастами

Оптимизация работы с полиспастами служит для борьбы с трением внутри самого полиспаста.

• Важно чтобы верёвки внутри полиспаста шли параллельно, иначе они будут тереться друг об друга, тем самым снижая КПД.
  Это относится и к тому, что тянуть верёвку следует в направлении вдоль полиспаста, а не перпендикулярно или в сторону.
• Ни одна нагруженная веревка не должна тереться о поверхность. Для этого можно использовать выносные консоли или просто роликовый протектор. Если есть возможность, можно установить направляющие ролики на анкерных точках, которые будет безопасно перенаправлять веревку с максимально возможным КПД.
• Располагать верёвки следует в одной плоскости или пользоваться направляющие блоки.
• Располагайте самый эффективный блок (блок-ролик) в полиспасте первым, если считать от тянущего. То есть на выходе верёвки из полиспаста.
• Размещать блоки следует так чтобы они не вжимались друг в друга, иначе мало того что уменьшится КПД, так ещё есть вероятность что верёвку заклинит. Для этого при создании полиспастов нужно размещать неподвижные блоки на некотором достаточном расстоянии друг от друга.
• Чтобы избегать перекручивания веревок в полиспасте, используйте вертлюги.
• Прочность полиспаста определяется по самому слабому элементу конструкции.
• Иногда проще позвать людей на помощь, чем конструировать полиспаст с большим передаваемым усилием для натяжения в одиночку.

Выбор полиспаста

Первое что нужно запомнить - универсального полиспаста не существует. Т.е. для разных ситуаций и для разного имеющегося оборудования нужны различные полиспасты.

При выборе полиспаста всегда следует отдавать предпочтение как можно более простым полиспастам.

Если использование простого типа полиспаста не целесообразно или невозможно по тем или иным причинам, то можно выбирать любой другой тип полиспаста. При этом стоит учитывать, что более эффективны схемы с большой рабочей длиной.

Если рабочая длина одинакова, то нужно выбирать вариант полиспаста с наибольшим рабочим ходом.

При одинаковой рабочей длине и рабочем ходе лучше выбрать полиспаст с наименьшим количеством перестановок.

Ниже приведена таблица, по которой можно быстро прикинуть, какой полиспаст лучше использовать для подъёма, посчитана для подъёма на один метр.

Выбор и расчёт полиспаста для крана

Сдвоенные полиспасты применяют в двухбалочных мостовых и козловых кранах, у которых грузоподъемный механизм установлен на грузовой тележке, а грузовой канат от крюковой подвески сразу наматывается на барабан, минуя направляющие блоки. Одинарные же полиспасты используют на однобалочных мостовых и козловых кранах грузоподъемностью до 10 т, оборудованных электрической талью, а также на стреловых настенных или на колонне, на большей части башенных, на стреловых самоходных кранах.

Важнейшей характеристикой полиспаста является его кратность. Чем больше заданная грузоподъемность крана Q, тем выше должна быть кратность полиспаста (см. таблицу). Кроме грузоподъемности на выбор кратности полиспаста могут оказать влияние высота и скорость подъема груза.

Рекомендуемые значения кратности полиспаста

Если задана большая высота подъема груза, то кратность полиспаста приходится ограничивать с тем, чтобы длина грузового каната и, соответственно, барабана остались бы в допустимых пределах. От скорости подъема груза, в свою очередь, зависит передаточное отношение механизма и без ее учета возможны проблемы с подбором стандартного редуктора.

Подобрав полиспаст, следует начертить его схему в развернутом виде, подобную изображенным на рисунке ниже, и затем приступить к расчету усилия в канате Sб.

Схемы полиспастов для расчёта

Для одинарного полиспаста максимальное значение усилия Sб определяют по формуле

где:

        G - вес поднимаемого груза, включая грузозахватное устройство, кН
            G = Qg

                Q - масса груза вместе с грузозахватным устройством, т;
                g - ускорение свободного падения, м/с2;
        η_δ- КПД канатных блоков, равный при подшипниках скольжения 0,97 и при подшипниках качения 0,98.

При наличии в схеме направляющих блоков

где

        n - число направляющих блоков.



Когда груз поднимают сдвоенным или счетверенным полиспастом, то формула принимает следующий вид

где

        m - число полиспастов.


Если расчетное значение Sб не превышает рекомендуемую для заданной грузоподъемности величину (см. таблицу ниже), то полиспаст выбран правильно.

Рекомендуемые в таблицах значения кратности полиспаста и усилия не являются обязательными, поэтому их следует воспринимать как ориентировочные.







Полезное видео