![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Полиспасты
Рассмотрим принципы работы полиспастных систем. Если груз весом Р кг висит на одной веревке, то на нее воздействует сила F, равная Р, при двух веревках F=0.5P (см. Рис.85) и т.д.
Рис.85
В случае одного подвижного (движущегося вместе с грузом) ролика нагрузка на веревку, которой поднимается груз, будет равна половине веса (без учета трения в ролике). Таким образом, эта схема подъёма даёт выигрыш в силе в два раза. Но, чтобы поднять груз на высоту h, надо выбрать длину веревки, равную 2 h. Таким образом, полиспастная система такой схемы дает выигрыш в силе в 2 раза, но и проигрыш в расстоянии тоже в 2 раза. На следующей схеме использован еще один ролик, установленный на опоре. В этом случае он только меняет направление силы, не меняя её величины (если не учитывать, опять же, трения в роликах). Можно пойти дальше и закрепить на грузе еще один подвижный ролик. Тогда груз окажется висящим на четырех веревках и на подъёмной части веревки требуемое усилие F для подъёма будет равно четверти веса Р. Но и проигрыш в расстоянии будет так же в 4 раза – ведь надо вытянуть всю длину веревки между роликами. Таким образом, можно наращивать число роликов и в представленном на Рис. 85 типе схемы полиспаста, выигрыш в силе будет равен 2 n, где n – число подвижных роликов (четный выигрыш). Можно сделать и другую схему, когда конец полиспастной веревки закреплен на грузе.
Рис.86
На первой схеме (Рис. 86) груз висит на трех веревках и выигрыш в силе составляет 3 раза. Если добавить еще один подвижный ролик (вторая схема), то выигрыш будет уже в 3+2=5 раз (нечетный вид полиспаста). Любое параллельное включение полиспастов подразумевает сложение кратностей их выигрышей в силе (Кобщ=Σ Кi). В случае последовательного включения полиспастов кратности системы перемножаются (Кобщ=П*Кi). Вариант такого включения представлен на Рис. 87. Эта сложная схема полиспаста организована так, что тяговый конец первого полиспаста тянется вторым полиспастом (последовательное включение).
Рис.87
Здесь кратность выигрыша в первом полиспасте 3, а во втором – 2. Общий выигрыш в силе равен 6. Из вышеприведенных рассуждений видно, что для подъёма груза с большой глубины с выигрышем в силе, например, в 4 раза, требуется веревка длиной 4 h, где h – глубина подъёма. При h =40 м требуется веревка длиной 160 м. Таких веревок обычно в распоряжении спасательных групп не бывает. Выход из положения находится в организации подъёма несколькими последовательными циклами, принцип которой представлен на Рис. 88.
Рис.88
На подъёмной веревке, длиной равной глубине с которой производится подъем, устанавливаются два фиксирующих устройства (в дальнейшем ФУ): один неподвижный на точке закрепления, второй (подвижный) ниже по веревке. В подвижное ФУ включается ролик полиспаста, организованного из отдельной веревки небольшой длины (рис. 88, схема а). При подъёме нижнее ФУ вместе с грузом поднимается вверх, между ним и верхним ФУ образуется слабина, которую необходимо убрать, протянув веревку (схема б) через неподвижное ФУ. Когда нижнее ФУ подойдет к верхнему, на последнее переносится вес поднимаемого груза (схема в), подвижное ФУ разгружается и опять переводится в исходное положение (схема г), определяемое его доступностью с места работы: например, размерами площадки. Цикл подъёма повторяется, а за несколько циклов груз может быть поднят со значительной глубины. Нижнее ФУ иногда называют грузовым. По рассмотренной выше схеме для организации подъёма требуются две веревки: полиспастная и подъёмная. После окончания подъёма груз может остаться висеть на веревке, а полиспаст демонтирован. Это так называемый вариант съёмного полиспаста (полиспасты первого рода). Есть схемы подъёма полиспастом, использующие одну веревку (полиспасты второго рода) (Рис. 89а).
Рис.89
Здесь требуется два ролика и два ФУ. Подъём производится циклами, выигрыш в силе в 3 раза. Схема б на Рис. 89 представляет собой последовательное включение двух полиспастов с кратностями выигрыша 2 и 3 соответственно. Их кратности при последовательном включении, как уже говорилось, перемножаются, и общий выигрыш в силе здесь будет равен 6. В этой схеме требуется длина веревки, равная по величине удвоенной глубине подъёма. Полиспасты, несмотря на свою древность, широко используются и сейчас в различных подъёмных механизмах, наряду с лебедками и гидравлическими системами. На Рис. 90 показаны некоторые варианты использования полиспастных систем в спасательных операциях.
Рис. 90
Соотношения по выигрышу в силе, рассмотренные выше являются лишь теоретическими, идеальными. На самом деле, даже самые лучшие ролики на шарикоподшипниках имеют трение и, следовательно, создают потери в силе 5-10%. Ролики на подшипниках скольжения дают потери до 20-40%. Еще большие потери в силе создают карабины, используемые в полиспастах при отсутствии роликов (~50%). В связи с этим следует обратить внимание на некоторые аспекты эффективности использования полиспастных систем.
а) карабинах, б) карабине в качестве неподвижного ролика и с подвижным роликом с потерей на трение 10%, в) карабине в качестве подвижного ролика и неподвижным роликом с потерей на трение 10%. Определим реальный выигрыш в силе (РВ) по сравнению с его теоретическим (идеальным) выигрышем (ТВ), равным 3. Тянущее усилие F=100кГ. На Рис.91 указаны усилия в ветвях полиспаста при разных вариантах включения роликов и карабинов.
Рис.91 Из Рис. 91 видно, что использование карабинов может быть только вынужденной мерой из-за больших потерь на трение. Несколько уменьшает этот эффект включение параллельно двух (одинаковых!) карабинов, что увеличивает радиус перегиба веревки и увеличивает эффективность системы. Видно также, что при наличии только одного ролика (в этой схеме), его надо ставить в первый относительно прилагаемого усилия F перегиб. Этот принцип закладывается и в более сложных схемах, и при наличии роликов с разной степенью торможения - лучшее ставится ближе к точке приложения усилия F.
Все это говорит о том, что необходимо выбирать такую схему, которая оптимальна для данной группы спасателей по РВ, без избыточности. Надо помнить, что простейшие схемы позволяют осуществить более быстрый подъем.
Эту же роль играют и специальные роликовые протекторы (Рис.56). Улучшают расположение элементов полиспастных систем и монтажные пластины.
|