Деталі і вузли вантажопідіймальних машин

Навчальний елемент – НЕ2.1

Поліспасти. Загальні відомості . Основні параметри. Обсяг годин - 2

Загальні відомості. Поліспастами називають механізми, які представляють собою систему рухомих і нерухомих блоків, послідовно огинаємих канатом, або ланцюгом. Поліспасти застосовують для виграшу в силі або у швидкості.

Поліспасти першого виду називають силовими поліспастами прямої дії, поліспасти другого виду – швидкісними поліспастами оберненої дії.

Застосування силових поліспастів зменьшує зусилля натягу в тягових органах підйомної машини і як наслідок, приводить до зменьшення габаритів і потужності приводу тягового барабана. Враховуючи цю властивість, у механізмах підйому вантажу, у механізмах переміщення кранового візка і зміни вильоту стріли з канатною тягою, застосовуються тільки силові поліспасти. В силових поліспастах швидкість підйому ватажу або переміщення візка та стріли меньша лінійної швидкості тягового органу при намотуванні на барабан, тобто виграш у силі приводить до програшу у швидкості.

В деяких підйомних машинах,наприклад в гідравлічних і пневматичних підйомниках, потрібно забезпечити значні швидкості переміщення вантажу при малих швидкостях тягового елементу привода (шток пневмо – або гідроциліндра). В цьому випадку застосовують швидкісні поліспасти.

Як уже було сказано вище, в поліспаст входять нерухомі і рухомі блоки. Нерухомим називається блок, вісь якого не переміщається разом з вантажом при його підйомі і опусканні.

Рухомим блоком називається блок, вісь якого переміщається розом з вантажем.

В залежності від числа віток тягового органу, які намотуються (набігають) на барабан силові поліспасти бувають двох типів: одинарні і здвоєні. При одинарному типі поліспаста на барабан набігає одна вітка тягового органу, при здвоєному - дві вітки.

Одинарні поліспати застосовуються в тих випадках, коли тяговий орган намотується на барабан через направляючий блок, встановлений на металоконструкції або на кінці стріли ПМ.

Якщо тяговий орган намотується на барабан безпосередньо (механізми підйому кранів з візками), то необхідно забезпечити строго вертикальний підйом вантажу. В цих випадках застосовують здвоєні поліспасти, які складаються з двох одинарних поліспастів із зрівняльним блоком. Зрівняльний блок не обертається і призначений для вирівнювання довжин правої і лівої віток каната.

Наведемо деякі кінематичні схеми поліспастів. Рис.3.1 - схема силового одинарного поліспаста, рис.3.2 – схема силового здвоєного поліспаста, рис.3.3 – схема швидкісного поліспаста. На рис.3.4 наведено ще декілька кінематичних схем поліспастів вантажопідіймальних машин.

Рисунок3.1 Кінематична схема силового одинарного поліспаста.

1 – рухомі блоки; 2 – нерухомий блок; 3 – направляючий блок.

Рисунок 3.2 Кінематична схема силового здвоєного поліспаста.

1 – рухомі блоки; 2 –зрівняльний блок.

Рисунок 3.3 Кінематична схема швидкісного поліспаста.

1 –шток.

а) б)

в) г) д)

е) є)

Оновні параметри поліспастів. Основними параметрами поліспаста є передаточне відношення іП, коефіцієнт корисної дії П і максимальне cтатичне зусилля натягу каната FСТ.МАХ.

Передаточне відношення іП, яке ще називається кратністю поліспаста, для силових поліспастів визначається в напрямі передачі потужності від вала барабана до вантажозахоплюючого пристрою

(3.1)

де V1 – швидкість підйому вантажу;

VБ – швидкість каната, намотуємого на барабан.

На рис.3.5 приведена схема силового одинарного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната на блоках.

Рисунок 3.5 Схема силового одинарного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната на блоках.

На рис.3.6 приведена схема силового здвоєного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната на блоках.

а – схема поліспаста; б – картина векторів швидкостей рухомого блока 1; в - картина векторів швидкостей нерухомого блока 2; г - картина векторів швидкостей рухомого блока 3

Рисунок 3.6 Схема силового здвоєного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната на блоках.

З рис. 3.5,б видно, що

(3.2)

де R1 – радіус блока 1.

З рис. 3.5,г, при V2=2V1, BPV=2PVO3. Враховуючи, що BPV+PVO3=R3, одержимо

(3.3)

Визначимо кратності поліспастів, рис.3.5 і 3.56

(3.4)

(3.5)

Як видно з формул (3.4) і (3.5) кратність поліспата можна визначити за формулою

(3.6)

де ZК – число віток тягового органу, на яких підвішений вантаж;

ZБ –. число віток тягового органу, які набігають на барабан.

Для силових одинарних поліспастів - ZБ=1, для здвоєних - ZБ=2.

На рис.3.7 приведена схема силового здвоєного поліспаста з трьома рухомими блоками. Для такого поліспаста середній рухомий блок є зрівняльним (нерухомим).

Рисунок 3.7 Схема силового здвоєного поліспаста з трьома рухомими блоками та картинами векторів швидкостей каната на блоках.

Кратність такого поліспаста визначається за формулами

(3.7)

(3.8)

Як видно з рис. 3.6 і 3.7 в здвоєних поліспастах зрівняльні (нерухомі) блоки завжди розміщуються по осі симетрії поліспаста, а найбільш зручною формулою для визначення кратності поліспаста є формула (3.6).

Для визначення передаточного відношення швидкісного поліспаста розглянемо рис.3.8 на приведена схема швидкісного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната блоках.

Згідно цього рисунка кратність поліспата визначається за формулою

(3.9)

де VШ – швидкість руху штока привода.

Визначимо кратність швидкісного поліспаста через відношення віток каната. Кількість віток каната, на яких підвішений вантаж, для швидкісного поліспаста завжди рівна 1, тобто ZК=1. Кількість віток каната, які переміщають шток привода, рівна 4, ZШ=4.

По аналогії з силовими поліспастами, при ZБ ZШ, за формулою (3.6) одержимо

(3.10)

а – схема поліспаста; б – картина векторів швидкостей рухомого блока 1; в - картина векторів швидкостей нерухомого блока 2; г - картина векторів швидкостей рухомого блока 3.

Рисунок 3.8 Схема швидкісного поліспаста з картинами векторів швидкостей каната на блоках.

Для визначення коефіцієнта корисної дії силового одинарного поліспаста, на рис.3.9, приводимо його розгорнуту схему.

Рисунок 3.9 Розгорнута схема силового одинарного поліспаста.

Коли поліспаст знаходиться в стані спокою то зусилля в кожній вітці каната рівне

(3.11)

При підійманні вантажу внаслідок втрат від сил тертя в опорах блоків і