Механизмы и приспособления для установки опор - Полиспасты

Полиспаст состоит из соединенных канатом двух однороликовых или многороликовых блоков (рис. 29), один из которых является неподвижным, а другой — подвижным.
Канат одним концом прикрепляется к ушку одного из блоков, огибает последовательно ролики обоих блоков и другим концом, обегающим с одного из блоков, наматывается на барабан тяговой лебедки или крепится к движущемуся тяговому механизму. К крюку подвижного блока крепится подъемный трос.
Применение полиспаста дает возможность поднимать или перемещать груз, значительно превосходящий по своему весу грузоподъемность тягового механизма.
Для определения причины выигрыша в силе при применении полиспаста разберем схемы рис. 30.

Рис. 29. Полиспаст.
На Схеме I груз закреплен на конце каната, другой конец которого перекинут через блок, неподвижно закрепленный вверху. Если бы при работе полиспаста не происходило трения в оси неподвижного блока, усилие в обеих ветвях было бы одинаковое и равное весу поднимаемого груза.
Но вследствие трения усилие ветви каната, идущего на барабан лебедки, будет всегда несколько больше, т. е., где Р — усилие ветви каната, идущего на барабан лебедки;
Q — вес поднимаемого груза;
rj — к. п. д. блока, учитывающий все потери на нем.
Лебедку при этом необходимо выбирать по ее тяговому усилию, несколько большему, чем вес груза.
Если тот же груз подвесить по Схеме II, то канат обойдет два блока — подвижный и неподвижный, усилия в ветвях каната распределятся, как показано на схеме. Усилие, приложенное на конец каната, который идет на барабан лебедки, будет равно:
т. е. несколько больше половины веса самого груза. Значит, и лебедку при этой схеме можно взять по тяговому усилию почти в 2 раза меньшую, чем в первом случае.

Рис. 30. Схемы полиспастов.

Из схемы ясно видно, что подъем груза на заданную высоту по сравнению со Схемой I будет происходить в 2 раза медленнее, так как длина каната, навиваемого на барабан при одной и той же высоте подъема груза, будет в 2 раза больше.
Теперь представим себе (Схема 3), что при помощи блоков тот же груз подвешен на четырех ветвях. В этом случае усилие в каждой ветви каната распределится, как показано на схеме. Самое большое усилие — усилие на конец каната, идущего на барабан лебедки, будет равно:
т. е. несколько больше четверти веса самого груза, а значит, и тяговое усилие лебедки можно будет при этой схеме принимать тоже лишь несколько больше четверти веса поднимаемого груза, а подъем будет происходить уже в 4 раза медленнее, чем по схеме I.

Выбор полиспаста.

Для оснастки полиспаста необходимо заранее знать, какой длины будет нужен канат.
Длина каната для оснастки любого полиспаста определяется по формуле
где L — длина каната, м.,
и — общее число блоков полиспаста;
h — наибольшая высота подъема груза, м.,
d — диаметр ролика, м.,
I — расстояние от точки подвеса неподвижного блока до лебедки с учетом огибания отводных блоков, м.,
10 — расчетный запас длины каната, м.
При выборе полиспаста сначала задаются числом ветвей полиспаста, затем подсчитывают с учетом трения в блоках усилие на тяговом конце каната, идущего на барабан лебедки.
Наибольшее усилие в ветви полиспаста, идущей на барабан лебедки, определяется по формуле

где Р — усилие в ветви полиспаста, идущей на барабан лебедки, кГ,
Q — вес поднимаемого груза, кг, н — к. п. д. полиспаста;
п — число рабочих (грузовых) ветвей полиспаста.
Значения к. п. д. полиспастов приведены в
табл. 23. В этой же таблице подсчитаны и натяжения на конце каната, идущего на барабан лебедки для полиспастов с различным числом ветвей.
Диаметры роликов D в блоках полиспаста выбираются в зависимости от грузоподъемности по табл. 24. Ниже приводятся примеры выбора полиспастов.
Пример 7. Требуется подобрать полиспаст для подъема  груза 12 т на высоту 15 м. Задаемся числом рабочих ветвей полиспаста /2 = 6. Из табл. 23 видно, что для полиспаста потребуется два трехроликовых блока, грузоподъемность которых принимается по 15 Т. Для полиспаста в шесть ветвей к. п. д. равен 0,87 (табл. 23).
Наибольшее усилие в канате определяется по формуле

По найденному наибольшему усилию в канате видно, что лебедка требуется с тяговым усилием 3 Т (ближайшая к 2,3 71).
Диаметр каната для полиспаста определяется следующим образом. Усилие в канате известно (2 300 кГ).

Таблица 23
Значения к. п. д. полиспастов и натяжений сбегающего конца каната с применением стальных канатов

Таблица 24 Диаметры роликов в блоках полиспаста

Необходимое разрывное усилие каната при коэффициенте запаса прочности, равном 6 (лебедка — электрическая), будет равно:
2 300X6=13 800 кГ.
Канат для полиспаста принимается конструкции 6Х37+Ч, тогда согласно табл. 5 диаметр каната равен 19,5 мм (при расчетном пределе прочности проволок каната 150 кГ/мм2).
Диаметры роликов при грузоподъемности полиспаста в 15 т необходимо взять не ниже 350 мм (табл. 24).
Требуемая общая длина каната для полиспаста определится при п = 6, h= 15 мм, 0,35 м, 15 м:
L = 6(15 + 3x0,35) +15+’10—135,1 м.
Из схемы табл. 23 видно, что конец каната при шести ветвях полиспаста должен крепиться к верхнему (неподвижному) блоку.
Предположим, что в распоряжении монтажников имеется лебедка с определенным тяговым усилием и по ней требуется подобрать полиспаст.
В этом случае для упрощения подбора числа ветвей полиспаста в зависимости от веса поднимаемого груза и имеющейся лебедки пользуются формулой
где S — тяговое усилие лебедки, кГ,
Q — вес поднимаемого груза, кг;
m — коэффициент, показывающий отношение веса поднимаемого груза к наибольшему усилию в ветви полиспаста, идущей на барабан лебедки.
Числовые значения коэффициента m приведены в табл. 25.
Пример 8. Требуется подобрать полиспаст для подъема груза Q = 20 т. на высоту 15 м. На монтажной площадке имеется электролебедка грузоподъемностью 5 = 5 Г. Условия, при которых будет происходить подъем, требуют два отводных блока:

По табл. 25 значение т, равное или ближайшее большее к четырем, оказывается равным 4,26. Из этой же таблицы находим, что число рабочих роликов в блоках полиспаста должно быть четыре, а число рабочих ветвей пять. Схему полиспаста находят по табл. 23, из которой видно, что при пяти рабочих ветвях в верхнем блоке должно быть три ролика, из которых один считается отводным, а в нижнем два. Конец каната крепится к подвижному блоку.
Таблица 25

Числовые значения коэффициента т для полиспастов с различным числом рабочих ветвей и отводных роликов
Диаметры роликов при грузоподъемности полиспаста в 20 Т необходимо брать не менее 450 мм (табл. 24). Подбор диаметра каната и его длины производится аналогично примеру 7.