Блок для поднятия грузов своими руками: Блок для подъема груза своими руками

Содержание

Блок для подъема груза своими руками

Подыскивал интересный практический материал о вытаскивании застрявшей техники и наткнулся на просторах интернета на старую советскую книгу «Руководство по эвакуации танков с поля боя» ВОЕНИЗДАТ НКО СССР 1942 год

В ней очень простым и доступным языком изложено применение полиспастов для извлечения застрявшей техники из грязи, включая примеры расчетов необходимого усилия, причем исходя из практики, полученной уже во время войны. Зная ценность каждого танка в бою, считаю что к написанию книги в 1942 году отнеслись с должной долей внимания. Нам остается только подставлять значения массы нашего авто, усилия лебедки и благодарить дедов за обобщение и систематизацию полученного практического опыта по вытаскиванию застрявшей бронетехники.

СПОСОБЫ ВЫТАСКИВАНИЯ ЗАСТРЯВШИХ ТАНКОВ С ПОМОЩЬЮ ПОЛИСПАСТОВ

(Способы, требующие применения больших тяговых усилий)

Для вытаскивания тяжело застрявших танков в большинстве случаев необходимо приложить большие тяговые усилия, превышающие вес самого танка в 2,5—3,5 раза. Имеющиеся в войсковых частях тракторы и тягачи в таких случаях не в состоянии без вспомогательных устройств создать необходимые по величине тяговые усилия для вытаскивания. Поэтому для вытаскивания тяжело застрявших танков приходится применять полиспасты.

Применение и устройство полиспастов

Полиспаст представляет собой механизм, предназначенный для подъема и передвижения тяжестей, состоящий из тягового приспособления, системы блоков и троса. Увеличение усилий в полиспасте происходит за счет уменьшения скорости движения передвигаемого предмета по сравнению со скоростью выбирания троса тяговым приспособлением (лебедкой или буксирным крюком движущегося трактора). Выигрыш в силе полиспаста обратно пропорционален изменению скорости. Для вытаскивания танков применяются простые полиспасты (рис. 5) и прогрессивные (рис. 6).

Получаемые при помощи простого полиспаста результативные увеличенные усилия, приложенные к крюкам вытаскиваемого танка, определяются следующей формулой: S=PnK, где:

S — результативные увеличенные усилия, приложенные к крюкам вытаскиваемого танка;
Р — начальное тяговое усилие, развиваемое лебедкой или трактором;
n — число ветвей троса полиспаста;
К — максимальный коэффициент потерь усилий за счет сопротивления в блоках и на изгибе (при 3—12 блоках в полиспасте), равный 0,8.

Пример 1. Требуется вытащить танк.
Необходимое тяговое усилие для извлечения танка (установленное при данном виде застревания) — 35 т. На месте есть тяговое приспособление (лебедка или трактор ЧТЗ-60 или 65) с тяговым усилием Р = 5 т. Определим необходимое количество ветвей в полиспасте, пользуясь формулой S = РnК. Для этого подставим в нее вместо буквенных обозначений цифровые величины, а именно: S = 35 т; Р = 5 т; К = 0,8, и в результате получим следующее выражение: 35 = 5 • n • 0,8, откуда n

9, т. е. количество ветвей в полиспасте будет равно девяти. Количество однороликовых блоков, необходимое для полиспаста (m), определяется по числу ветвей троса (n), уменьшенному на единицу, т. е. т = n — 1; в данном случае т = 9 — 1=8.

При применении двухроликовых блоков количество их уменьшается вдвое, т. е. в данном случае потребуется только четыре блока, что и показано на рис. 5. При применении трехроликовых блоков количество их соответственно уменьшается втрое. Если необходимо создать большие тяговые усилия, число ветвей троса и блоков в полиспасте следует соответственно увеличивать. Прогрессивный полиспаст (рис. 6) состоит из двух или нескольких простых полиспастов Прогрессивный полиспаст используют для создания тяговых усилий свыше 50 т для уменьшения количества блоков и троса в полиспасте и если на месте есть лишь маломощные тяговые приспособления (ручные лебедки до 5 т или тракторы ЧТЗ-60 или 65). Получаемые при помощи прогрессивного полиспаста результативные увеличенные тяговые усилия, приложенные к крюкам вытаскиваемого танка, определяются по формуле S=2mPnK, где:

S — результативные увеличенные усилия, приложенные к крюкам вытаскиваемого танка;
m — число прогрессивных блоков. Под прогрессивным блоком понимается дополнительно вводимый в систему простой полиспаст, состоящий из одного блока;
Р — начальное тяговое усилие, развиваемое лебедкой или трактором;
n — число ветвей троса полиспаста;
К — максимальный коэффициент потерь, равный 0,8.

Пример 2. Необходимо вытащить тяжело застрявший танк.
Необходимое для извлечения тяжело застрявшего танка тяговое усилие (установленное при данном) виде застревания) равно 140 т. На месте имеется тяговое приспособление (лебедка, трактор ЧТЗ-60 или 65) с тяговым усилием P = 5 т. Задаемся количеством ветвей троса в основном простом полиспасте, равным 9 штукам. Подставляя численные выражения в формулу: S = 2mPnK, а именно P = 5; n = 9; К = 0,8, получаем: 140 = 2m • 5 • 9 • 0,8, откуда определяем величину т

2, т. е. находим число прогрессивных блоков, равное двум.

Анкерные устройства для крепления неподвижных блоков и лебедок обычно представляют собой закопанные в землю деревянные столбы (рис. 13).

Анкерный столб представляет собой бревно диаметром не менее 30 см или несколько бревен меньшего диаметра. Глубина (h) закапывания анкерного столба зимой 2,0 м, летом 2,5 м. Ширина анкерного колодца 1-1,2 м. Высота анкерного столба над уровнем грунта 0,6-0,8 м. Колодец после установки анкерного столба летом засыпают грунтом с камнями с проливкой и трамбованием слоями, а зимой грунтом с проливкой и промораживанием слоями. Изображенный на рис. 13 анкерный столб, установленный в зимних условиях с промораживанием грунта, выдерживает нагрузку (тяговое усилие) до 50 т, в летнее время — 10 т. В летнее время для увеличения опорного сопротивления рекомендуется соединять анкеры в сплошную анкерную стенку, ставя столбы через 1,5-2 м и укладывая деревянные прокладки из трех рядов бревен. В отдельных случаях вместо анкеров могут быть использованы находящиеся вблизи деревья, сваи, валуны, а также и тяжелые танки.

Порядок выбора требуемой схемы полиспаста (определение необходимого числа ветвей троса и блоков) в зависимости от типа танка и условий его застревания
1. Для того чтобы выбрать требуемую схему полиспаста, надо установить категорию застревания танка, которая определяется по нижеследующим признакам (табл. 2).

2. В зависимости от типа танка и установленной категории застревания определяется требуемое тяговое усилие для вытаскивания танка (табл. 3).

Примерные тяговые усилия (в тоннах), требуемые для вытаскивания танков (взяты из практики эвакуации танков с поля боя на Западном фронте).

Вышеприведенные в табл. 3 примерные тяговые усилия, требуемые для вытаскивания танков, предусматривают, что при вытаскивании машин полиспастами предварительно проведены следующие подготовительные работы:
а) сколоты лед и мерзлый грунт вокруг танка;
б) путь перемещения танка очищен от валунов, пней, свай и т. д.;
в) уклоны на пути перемещения танка уменьшены путем устройства более пологих выходов;
г) танк вывешен домкратами (при большом крене или опрокидывании на башню).

Приведенные тяговые усилия в основном рассчитаны на случаи тяжелого застревания танков, без учета возможной работы мотора и исправности ходовой части. При проведении соответствующих подготовительных саперных работ и использовании собственной мощности мотора тяговые усилия, необходимые для вытаскивания танка, могут быть соответственно уменьшены.

3. Для получения указанных в табл. 3 тяговых усилий, необходимых для вытаскивания застрявших танков, рекомендуются нижеследующие типовые схемы полиспастов (рис. 14—19). В каждом отдельном случае по требующемуся для вытаскивания танка тяговому усилию (определяемому по табл. 3) подбирается одна из шести приведенных на рис. 14—19 схем полиспаста.

Пример 3. Средний танк зимой провалился в большой водоем; его ходовая часть и моторная группа покрылись льдом, гусеницы не вращаются. Для вытаскивания этого танка 5-тонной лебедкой необходимо установить требуемую схему полиспаста (определить число блоков, количество ветвей тросов и анкеров). По табл. 2 определяем характер застревания танка, относимый в данном случае к IV категории. В зависимости же от категории застревания и типа танка определяем по табл. 3 необходимое тяговое усилие, равное в данном случае 140 т. По величине тягового усилия из рекомендуемых схем полиспаста при 5-тонной ручной лебедке выбираем схему № 5 (рис. 18), т. е. выбираем прогрессивный полиспаст, состоящий из простого полиспаста и двух прогрессивных блоков.

Лебедка – незаменимое приспособление, как в домашнем хозяйстве, так и в гараже. Поднять на крышу рулон рубероида, забросить в окно второго этажа строящегося частного дома пару мешков цемента, вытащить двигатель из капотного пространства, да и затащить сам поломанный автомобиль в гараж… Это неполный перечень дел, которые можно запросто выполнить в одиночку с ее помощью.

Приспособления барабанного типа для подъема или перемещения тяжестей, отличаются способом передачи крутящего момента. Из школьного курса физики мы знаем, как работает плечо. Теряя в скорости или расстоянии – мы выигрываем в силе. Фраза Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю» как раз описывает принцип работы лебедки.

Ручная лебедка, при помощи приложенного плеча – увеличивает человеческие силы настолько, что один оператор может сдвигать с места автомобили или поднимать тяжести в несколько сот килограмм. При одинаковом (с точки зрения механики) принципе действия, эти приспособления имеют различные способы исполнения.

Ручная барабанная лебедка – разновидности

Ручная лебедка с барабаном – это классика жанра. Кроме общего элемента – шкива, на который наматывается трос, приспособления имеют различные типы привода.

Односкоростной шестеренчатый привод

К барабану прочно прикреплена большая, основная шестерня. На нее, и на крепление, ложится вся нагрузка. Поэтому надежность элементов должна быть на должном уровне. В зацеплении с основной, расположена ведущая маленькая шестеренка.

Соотношение количества зубьев и есть величина передаточного отношения. Проще говоря – коэффициент усиления. Ведущая шестерня составляет одно целое с приводным валом. Поскольку речь идет о ручном инструменте – на вал надета рукоятка для вращения.

Длина рычага также влияет на степень усиления. Чем плечо рукоятки больше – тем меньше усилия надо приложить.

С помощью подобных устройств можно в одиночку поднимать несколько центнеров груза или перемещать автомобиль весом 2-3 тонны. При этом скорость вращения барабана достаточно высокая.

Многоскоростной шестеренчатый привод

Конструкция состоит из двух или более пар шестерен, каждая из которых обладает коэффициентом усиления в десятки раз. При последовательном зацеплении эти коэффициенты складываются, многократно увеличивая усилие.

Обратная сторона медали – пропорциональное снижение скорости. Имея такую лебедку, вы можете осуществлять медленный вертикальный подъем грузов более тонны, но если вам придется работать с двумя мешками цемента – время подъема растянется на десятки минут.

Поэтому производители предоставили возможность использовать каждую пару шестерен в отдельности. Закрепив рукоятку на прямой паре – мы получаем среднее усилие с высокой скоростью. Перекинув ее на вторую пару – теряем в скорости, но увеличиваем силу в два раза.

Обязательным элементом всех лебедок с ручным приводом является стопор, или «собачка»

Работает он по принципу храпового механизма. После прекращения подачи усилия на рукоятку зубья звездочки упираются в стопор, предотвращая разматывание троса под тяжестью груза. Это повышает безопасность, но механизм имеет недостаток.

При подъеме он работает идеально, а вот при спуске совершенно бесполезен. Во время обратного вращения «собачку» просто откидывают в сторону, освобождая храповик.

Червячный привод

Для увеличения усилия применяется червячный механизм. Принцип расчета передаточной пары, по сравнению с плоскими шестернями несколько иной, но техника та же. Небольшая по диаметру винтовая шестерня вращает основную, закрепленную на барабане.

Преимущество конструкции – большой коэффициент усиления. Еще один плюс – конструкция самостопорящаяся. То есть, если не прикладывать усилие к рукояти – машина остановится. Это повышает безопасность и комфорт.

Ручку можно вращать в любую сторону, поднимать и опускать груз – не опасаясь за то, что он сорвется.

Серьезный недостаток конструкции – большое трение в червячной паре. Механизм нуждается в постоянной смазке, иначе износ будет просто катастрофическим. При работе «на сухую» пара может просто заклинить.

Учитывая механику процесса – есть ограничения по весу, с которым можно работать. Зато инструмент получается компактным, и часто применяется именно в домашнем хозяйстве.

Планетарный редуктор

При выдающейся компактности (механизм редуктора фактически находится внутри барабана), количество шестеренчатых пар может доходить до десяти. Усиление при такой конструкции может достигать сотен раз. Единственный недостаток – высокая стоимость изделия, поэтому в быту применяется редко.

Блок, необходимый для работы лебедки

Ручная лебедка, закрепленная на полу или верстаке, способна лишь перемещать предметы по горизонтали. Для подъема тяжестей на высоту необходимо дополнительное приспособление – блок. Представляет собой шкив с подвесом, через который перекидывается трос.

На чертеже изображен механизм действия комплекта из лебедки и блока.

Причем у этого приспособления есть дополнительные возможности. Каждый добавленный блок увеличивает силу на тросе – вдвое.

Это свойство блочных приводов широко применяется в такелажных работах. При компактном исполнении в помощь лебедке приходит блоковый усилитель.

Все перечисленные приспособления продаются за немалые деньги. И любое из этих изделий можно изготовить самостоятельно.

Самодельные лебедки

Трещотка от Камаза
Многие ли знают, как сделать лебедку из тормозной трещотки? И собственно, что представляет собой эта самая Трещотка?

Во многих грузовиках (у нас популярны изделия для Камаза) применяется самовыравнивающий механизм для регулировки тормозов, в простонародье – тормозная трещотка. Внутри приспособления расположен червячный редуктор.

Остается приспособить к концевику червячной пары рукоятку, а к основной оси барабан – и лебедка готова. Передаточное отношение 1:20. Барабан можно насадить на штатную тормозную ось, обрезав ее болгаркой. Если применить блочное соединение с одним коленом – мощность удвоится. Не забываем смазывать – и приспособление прослужит вам долгие годы.

Такая лебедка в гараже не поможет вам вытащить двигатель, но сэкономит массу сил при ремонте. Особенно полезно это приспособление для подъема тяжелых предметов из ямы.

Видео – как сделать своими руками лебедку из трещетки для Камаза.

Бензопила в лебедке
Если вы заняты строительством дачи, где пока нет электричества – можно соорудить лебедку из бензопилы своими руками. Изначально такое приспособление придумали лесорубы, для облегчения процедуры обвязки срубленных стволов.

На фото изображена классическая «Дружба» со снятым корпусом. К ведущей звездочке подсоединяется мотоциклетная цепь. Барабан изготовить не трудно. К нему крепится большая звездочка от колеса того же мотоцикла.

Получаем двойной редуктор – собственный на бензопиле, и цепной из двух звездочек с передаточным отношением порядка 1:10. Такая конструкция будет служить долгие годы, продлевая жизнь компонентам, из которых была сделана.

Ручная рычажная лебедка
Простейшим приспособлением для перемещения грузов является рычажная лебедка. С ее помощью можно затянуть груз в кузов, перетащить волоком тушу убитого на охоте зверя, вытащить застрявший автомобиль.

Приспособление не сильно дорогое, однако даже китайские образцы стоят определенных денег. Для любителей делать вещи своими руками, предлагаем чертеж рычажной лебедки, из которого предельно ясен принцип ее работы.

Внутри рамы закреплен барабан, со звездочкой храпового механизма. На рычаге расположен упор, который вращает звездочку. Чем длиннее рычаг – тем большее усилие вы прилагаете.
Это лишь малая часть конструкций, которые можно изготовить из подручных материалов. Возможно, вы придумаете что-то совершенно оригинальное.

Как сделать что-то самому, своими руками – сайт домашнего мастера

ОТЛИЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И РУКОДЕЛИЯ И ВСЕ ДЛЯ САДА, ДОМА И ДАЧИ БУКВАЛЬНО ДАРОМ – УБЕДИТЕСЬ САМИ. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Чем выше растут стены строящегося дома, тем сложнее доставлять к месту стройматериалы. Аренда подъемного крана — дело дорогое, как же быть? Проблемы решает приобретение простейших грузоподъемных механизмов.

В арсенале складов и масштабных стоек чего только нет: конвейеры, эскалаторы, гравитационные установки, погрузчики, краны.

В частном строительстве обычно используются устройства попроще: блоки, тали, лебедки и домкраты. Одни средства способны перемещать груз только вертикально, другие, если надо, подтянут и вверх, и по горизонтали, и даже по диагонали.

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ДОМА И САДА, РУКОДЕЛИЯ И ПР. ЦЕНЫ ОЧЕНЬ НИЗКИЕ

Выигрыш при подъеме равен проигрышу

Первый помощник на стройке — блок, колесо с пущенным по канавке или желобу обода канатом. Приспособление позволяет поднимать и опускать груз с меньшими усилиями. Закрепил повыше ось блока, и тяни канат, поднимай на площадку кирпичи, раствор и прочее, действуя мышцами и налегая всем своим весом.

Однако таким образом 100 кг уже тяжеловато подтянуть. Тут на помощь и приходит полиспаст — устройство, состоящее из несколько блоков.

Полиспаст дает выигрыш в силе за счет проигрыша в расстоянии. То есть, когда тяжелый груз требуется поднять на веревке на уровень второго этажа посредством полиспаста, сил будет затрачено столько же, сколько при подъеме половины этого груза, но на уровень третьего этажа. Когда речь идет о больших тяжестях, порядка центнера и выше, полиспаст, он же силовой блок, становится незаменим.

Конструкция полиспаста

Простейший полиспаст состоит из двух блоков, соединенных одной веревкой. Один ее конец закреплен на верхней балке, далее веревка идет через желоб нижнего подвижного блока, затем верхнего неподвижного блока. Неподвижный блок, прикрепленный к балке, позволяет удобно тянуть за свободный конец веревки.

Нижний подвижный блок держит груз, как на качелях, на двух веревках. Для подъема требуется приложить вдвое меньшее усилие, чем поднимаемый вес. Эффект получается за счет двойного увеличения длины веревки, которую придется вытянуть.

Полиспаст, состоящий из двух подвижных и двух неподвижных блоков, объединенных попарно, дает уже четверной выигрыш в силе и т.д. Существуют и иные способы соединения блоков. Например, последовательное соединение нескольких подвижных блоков с одним неподвижным дает более существенный выигрыш в силе. Нет необходимости собственноручно мастерить подобные грузоподъемные устройства, они имеются в продаже.

Выбираем таль

Ручная цепная таль, малогабаритное грузоподъемное устройство, позволяет поднимать грузы весом до 5 тонн, используя лишь мускульную силу. При выборе, прежде всего, стоит ориентироваться на грузоподъемность. Кстати, бывают тали со встроенным силовым блоком — полиспастом — и без него.

Разумеется, выбирая таль, надо учитывать стоящие задачи. В механических моделях длины цепей составляют от 1,5 до 12 м, так что имеет значение высота подъема. Также, конечно, важен вес самой тали, который определяет не только возможность ее монтажа на балке, но и удобство транспортировки. Легкие рычажные ручные тали весят до 20 кг. А приобретение каретки для тали дает возможность в некотором маневре. Каретка подвешивается на двутавровую балку и перемещает по ней таль вместе с грузом в горизонтальной плоскости.

Раскачивать или тянуть

Ручная таль имеет скромные габариты, состоит из барабана с намотанным тросом, передаточного механизма и привода.

По типу передаточного механизма тали подразделяются на червячные и шестеренчатые. Стоит отметить, что червячный механизм дает больший выигрыш в силе, но из-за трений деталей чаще ломается. Шестеренный механизм показал себя более надежным.

По типу приводного механизма различают тали рычажные и цепные. В случае рычажного привода подъем происходит за счет колебательных движений приводного рычага, осуществляемых вручную. Цепная таль имеет две цепи, тяговую и грузовую. Устройство подвешивается на балку, стропы крепятся на крюке, а рабочий тянет тяговую цепь до тех пор, пока груз не будет поднят на нужную высоту. Особенностью современных конструкций является новый запатентованный механизм, который позволяет находиться рабочему в стороне от поднимаемого груза.

Электрическая тяга

В наше время, в грузоподъемном оборудовании наряду с мышечной силой широко применяется и электротяга, она позволяет экономить физические силы для иных работ. Скорость транспортировки с применением электрического грузоподъемного оборудования значительно выше, чем при ручном труде, что приводит к существенному сокращению сроков строительства. Однако при малых объемах работ стоимость грузоподъемных приспособлений, работающих от сети, бывает не адекватна получаемому выигрышу. Да и не всегда на стройплощадке имеется электричество, по крайней мере, с избытком по мощности.

Сила лебедки

Так называемое «лебежение» (перемещение груза волоком) дало название одноименному приспособлению. Но подвесив современную лебедку, ее можно использовать и для подъема грузов.

В продаже вы найдете сразу несколько вариантов ручных лебедок — барабанная, рычажная, с монтажно-тяговым механизмом… Какой бы тяговый механизм ни был в основе устройства ручной лебедки, критерии выбора всегда одни и те же — грузоподъемность и длина троса. Иногда лебедки продаются без троса, тогда в характеристиках указывают такой параметр, как канатоемкость. Важным параметром является и тяговое усилие, показывающее возможности приспособления по горизонтальному перемещению грузов. Как правило, тяговое усилие оказывается больше грузоподъемности.

Ручная барабанная лебедка

Простейший вариант конструкции лебедки состоит из корпуса, двух подшипников скольжения, барабана с тросом и рукоятки привода. Выигрыш в силе происходит за счет использования неравноплечного рычага, ворота. Если обычный рычаг поднимает груз на ход плеча, то ворот поднимает груз на имеющуюся длину троса. Плечо силы такой лебедки — расстояние от оси до рукоятки, плечо груза — расстояние от оси до окружности наматывания троса. Одно плечо может быть длиннее другого в 2-3 раза, соответственно таким и будет выигрыш в силе. По типу передачи барабанные лебедки подразделяют на зубчатые и червячные. Особенностью использования является необходимость их крепления к твердой основе.

Ручная рычажная лебедка

У рычажной лебедки тоже есть барабан, на который наматывается трос, правда барабан этот меньшего диаметра. Но главное отличие не в этом. Привод намотки троса на барабан здесь осуществляется посредством храпового механизма (или трещетки), то есть при совершении качательных движений ручкой-рычагом.

Данные устройства компактны, удобны для работы в труднодоступных местах. Еще один их «плюс» — не требуется жесткая фиксация корпуса. Но есть и «минус» у рычажных лебедок — по длине троса они значительно уступают иным моделям.

Лебедка с монтажно-тяговым механизмом (МТМ)

Лебедка с МТМ не имеет барабана. Трос пропускается через весь ее корпус, и оба его конца выходят наружу. Внутри же находятся специальные кулачки, которые передвигают трос и создают необходимое усилие при раскачивании рычажной рукоятки.

Такая штука интересна своей универсальностью. Зацепив крюком корпус лебедки за какую-либо стационарную конструкцию, с помощью такого устройства можно перемещать грузы волоком по горизонтальной или наклонной плоскости Для подъема тяжестей лебедку с МТМ крепят к балке. А еще устройство подходит для проведения демонтажных работ (например, сноса конструкций) или даже выкорчевывания пней. Недостаток лебедок МТМ — повышенная чувствительность к абразивному износу, потому загрязнение механизма приводит к его быстрому выходу из строя.

Два слова о домкрате

В строительстве для подъема и опускания грузов на небольшую высоту применяют домкраты разного типа. Так, монтажные реечные домкраты могут иметь несколько ступеней передач и отличаются большой грузоподъемностью. Кроме того, благодаря узкому захвату или клыку умеют поднимать прямо с поверхности земли.

Винтовые домкраты обладают наименьшими возможностями по удерживанию грузов, но большой высотой подъема. Одна из разновидностей винтового домкрата — компенсатор усадки — применяется для регулирования правильности усадки рубленого дома.

В гидравлическом домкрате поднятие груза происходит за счет давления жидкости, оказываемой на поршень. Давление создается насосом, благодаря чему требуется меньшего приложения мышечных усилий, а скорость подъема оказывается плавной.

Полиспаст своими руками – чтобы стать сильней в несколько раз!

≡  5 апреля 2017   ·  Рубрика: Интересно знать   

А А А

Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал очень много механизмов, которые облегчают данный процесс, и в данной статье мы обговорим полиспасты: направление и устройство систем такого типа, а еще попытаемся выполнить самый простой вариант подобного устройства собственными руками.

1 Как мы упрощаем подъем грузов?

Грузовой полиспаст – это система, которая состоит из канатов и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффектной силе при потере в длине. Принцип очень простой. В длине мы проигрываем именно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. За счёт этого золотому правилу механики можно приподнимать грузы большой массы, не прилагая при этом немалых усилий. Что как правило не очень критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам потребуется вынуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Использование подобных устройств для Вас обойдется доступнее, чем аренда крана для подъемных работ, более того, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста имеется две противоположные стороны: одна из них неподвижная, которая фиксируется на опоре, а остальная – подвижная, которая цепляется на самом грузе. Выигрыш в силе выполняется благодаря подвижным блокам, которые закрепляются на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит исключительно для перемены пути движения самой веревки.

Виды полиспастов выделяют по проблемы, четности и кратности. По проблемы есть обычные и трудные механизмы, а кратность означает умножение силы, другими словами, если кратность будет равна 4, то в теории вы выигрываете в силе в 4 раза. Также нечасто, но все таки применяется скоростной полиспаст, подобный вариант предоставляет выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем небольшой скорости компонентов привода.

2 Как работает обычная блочная конструкция?

Рассмотрим сначала простой монтажный полиспаст. Его можно получить при добавлении блоков на опору и груз. Дабы получить нечётный механизм, следует укрепить конец верёвки на подвижной точке груза, а дабы получить чётный, то закрепляем веревку на опоре. При добавлении блока приобретаем +2 к силе, а подвижная точка предоставляет +1, исходя из этого. К примеру, дабы получить полиспаст для лебедки с кратностью 2, следует укрепить конец верёвки на опоре и применять один блок, который фиксируется на грузе. И у нас будет чётный вид устройства.

Рабочий принцип полиспаста с кратностью 3 смотрится по-иному. Тут конец веревки фиксируется на грузе, и применяются два ролика, один из которых мы закрепляем на опоре, а иной – на грузе. Подобный тип механизма предоставляет выигрыш в силе в 3 раза, это нечётный вариант. Чтобы понимать, каков выигрыш в силе выйдет, воспользоваться можно несложим правилом: сколько канатов идет от груза, такой наш выигрыш в силе. Применяются в большинстве случаев полиспасты с крюком, на котором, говоря по существу, и фиксируется груз, неправильно размышлять, что это только блок и веревка.

3 Трудная система блоков – как высчитать выигрыш в силе?

Сейчас выясним, как работает полиспаст трудного типа. Под этим наименованием имеется в виду механизм, где соединены в одну систему несколько обычных вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе подобных конструкций рассчитывается путем умножения их кратностей. К примеру, мы тянем один механизм с кратностью 4, а иной с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равным 8. Все указанные выше расчеты имеют место быть только у замечательных систем, у которых нет силы трения, как показала практика же обстоят дела иначе.

В любом из блоков выполняется невелика потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы сделать меньше трение, нужно не забыть: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Целесообразно применять ролики с большим радиусом там, где это реально. При эксплуатации карабинов необходимо делать блок из похожих вариантов, но ролики намного эффектнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффектный блок нужно располагать ближе к грузу для получения самого большого эффекта.

Как же нам высчитать настоящий выигрыш в силе? Нам для этого важно знать КПД используемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы применяем веревку крупного диаметра или через чур жёсткую, то результативность от блоков будет намного меньше, чем указана изготовителем. А это означает, нужно это предусмотреть и подкорректировать КПД блоков. Чтобы высчитать настоящий выигрыш в силе обычного типа грузоподъемного механизма, нужно высчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе трудных видов нужно перемножить настоящие силы обычных, из которых он состоит.

4 Веревка и ее роль в работе полиспаста

Необходимо помнить так же и о трении веревки, так как ветви ее могут перекручиваться между собой, а ролики от высоких нагрузок могут собираться и зажимать веревку. Дабы этого не случалось, следует разнести блоки по отношению друг к другу, к примеру, можно между ними применять монтажную плату. Необходимо также покупать только статические канаты, не растягивающиеся, так как динамические дают серьёзный провал в силе. Для сбора механизма может применяться как отдельная, так и грузовая веревка, присоединенная к грузу независимо от устройства подъема.

Плюсы применения индивидуальной веревки заключается в том, что вы можете быстро собрать или подготовить заблаговременно грузоподъемную конструкцию. Вы также можете применять всю ее длину, это также делает легче проход узлов. Из минусов можно вспомнить то, что отсутствует возможность автоматической фиксации поднимаемого груза. Плюсы грузовой веревки в том, что вероятна автофиксация поднимаемого объекта, и Отсутствует необходимость в индивидуальной веревке. Из недостатков главное то, что во время работы тяжело идти узлы, а еще доводится тратить грузовую веревку на сам механизм.

Побеседуем об обратном ходе, который неизбежен, так как он может появиться при прихватывании веревки, либо же в момент снятия груза, или при остановке на отдых. Чтобы обратного хода не появилось, нужно применять блоки, которые пропускают веревку исключительно в одну сторону. При этом организовываем конструкцию так, что блокирующий ролик фиксируется первым от поднимаемого объекта. За счёт этого, мы не только избегаем обратного хода, но еще позволяем зафиксировать груз на определенный период времени разгрузки либо же просто перестановки блоков.

Если вы применяете отдельную веревку, то блокирующий ролик фиксируется заключительным от поднимаемого груза, при этом фиксирующий ролик должен владеть большой эффективностью.

5 Варианты крепежа веревки к грузоподъемному механизму

Сейчас немножко о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Нечасто, когда у нас рядом пребывает веревка необходимой длины, чтобы зафиксировать подвижную часть блока. Вот пару видов крепления механизма. Первый метод – при помощи схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Этот вариант, на практике, считается самым лучшим, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом сначала он не деформирует веревку, а через некоторое время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.

Иной вариант состоит в применении зажима общего направления. Время показало, что его можно применить на обледенелых и мокрых канатах. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно повреждает веревку. Очередной метод состоит в применении личного зажима, но он считается не предлагаемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, либо даже может покушать веревку. Все это промышленные образцы и их использование, мы же попробуем сделать рукодельный полиспаст.

6 Создаём самый простой подъемник собственными руками

А вот если механизм для грузов необходим немедленно или на 1 раз, а подбирать по магазинам его не хватает времени и жалко наличных средств, мы расскажем, как выполнить полиспаст собственными руками. Отлично, если у вас в мастерской есть резьбовые шпильки, подшипники, блок, трос, крючек, шестеренка. Нужно будет мало времени: необходимо подшипники насадить на шпильку. Гайку от шпильки неплохо бы закрепить, чтобы не расходовать определенную часть сил коту под хвост на прокручивание своеобразного вала. Конец шпильки можно снабдить шестеренкой, сделав подобным образом намного удобный ручной привод.

Через блок перекидываем трос и закрепляем его на опоре, а вот на второй конец цепляем крючек, на который станем вешать груз. Также на конце троса можно закрепить систему строп, если характер груза не даст возможность его насадить на крючек. Как правило, самый самый простой вариант полиспаста готов. Остается начать работу, выполняя технику безопасности, которая одинакова для абсолютно всех механизмов, как покупных, так и самодельных. Тщательно контролируйте все детали на цельность перед работой, а в рабочий период не нужно делать резких движений, приподнимать груз следует медлено, и, разумеется, не стоит стоять под подвешенным грузом.

Похожие посты

назначение и устройство, сделать своими руками механизм для подъема грузов

Поднимать тяжелые грузы на высоту, пусть даже не очень большую – задача для человека очень сложная. Однако придумано достаточно много различных механизмов и приспособлений, облегчающих этот процесс. К числу таких механизмов в обязательном порядке следует отнести полиспаст. В нашей статье подробнее поговорим об этом устройстве, а также расскажем о технологии создания полиспаста дома.

1 Как можно упростить подъем грузов

Полиспаст представляет собой систему, которая состоит из неподвижных и подвижных блоков, соединенных друг с другом цепными или канатными передачами. Это устройство было изобретено очень давно, ведь еще древние греки и римляне пользовались аналогичными механизмами. За последующие тысячелетия составляющие данного аппарата и его предназначение практически не изменились. На сегодняшний день это устройство используется практически в первозданном виде, лишь с небольшими изменениями.

Схема работы полиспаста

Полиспасты применяются в основном в стреловых механизмах строительных кранов. К полиспастам, несмотря на все их многообразие, предъявляют два основных требования: увеличение скорости (за это отвечают скоростные механизмы) и увеличение силы (так называемые силовые полиспасты). В подъемниках обычно используются первые, тогда как вторые нашли применение в подъемных кранах. Следует отметить и тот важный факт, что схемы силовых и скоростных устройств являются практически полностью взаимно обратными.

Обычный полиспаст представляет собой устройство, основными компонентами которого являются:

  • система блоков с подвижными осями;
  • блоки с неподвижными осями;
  • обводочные барабаны;
  • обводные блоки.

За счет эффективного взаимодействия блоков и веревок появляется возможность существенно выиграть в силе. В силе мы выигрываем во столько раз, во сколько раз проигрываем в длине. Это одно из фундаментальных правил механики, благодаря которому обычный человек может с легкостью поднимать тяжелые массы, затрачивая минимум физических усилий.

Гораздо выгоднее приобрести данный прибор или сделать его самостоятельно, нежели брать в аренду подъемные краны или аналогичные механизмы. Особенность устройства заключается в том, что одна из сторон, которую закрепляют на грузе, находится в подвижном состоянии, тогда как вторая сторона, крепящаяся к опоре, является статичной. Именно подвижные блоки обеспечивают такой существенный выигрыш в силе. Статические же блоки требуются для контроля траектории движения веревки и самого груза.

Существуют различные виды полиспастов, которые отличаются по кратности, четности и сложности. Показатель кратности определяет, во сколько раз вы выиграете в силе, используя данное приспособление. Так, покупая механизм с кратностью 6, вы теоретически имеете выигрыш в силе в 6 раз.

2 Простые и сложные полиспасты – разбираемся в их конструкции

Для начала поговорим о простых механизмах. Получить такое устройство можно, добавив блоки на груз и опору. Четный полиспаст – это устройство, в котором веревка прикрепляется к опоре. Если же требуется нечетный, то веревка устанавливается на подвижной точке поднимаемого предмета. Добавление блока увеличивает кратность прибора на два пункта.

Полиспаст простой и сложный

Так, чтобы вручную сделать полиспаст для обычной лебедки, кратность которого составляет 2, достаточно использовать только один подвижный блок, крепящийся к грузу. Веревка же при этом крепится на опоре. В результате мы будем иметь четный полиспаст с кратностью 2. Сложные полиспасты включают несколько простых механизмов. Естественно, такое устройство дает существенно больший выигрыш в силе, который можно рассчитать путем перемножения кратностей каждого из используемых полиспастов. При этом не стоит забывать о силе трения, из-за действия которой происходит небольшая потеря в мощности устройства.

Есть несколько способов уменьшить силу трения веревки. Самый эффективный заключается в том, чтобы использовать ролики как можно большего радиуса. Ведь чем больше радиус, тем сила трения оказывает меньше воздействия на веревку и подъемный механизм в целом.

3 Как на эффективность работы влияет веревка

Избежать зажатия и перекручивания веревки можно, если использовать дополнительные приспособления, к примеру, монтажные платы, которые позволяют разнести ролики относительно друг друга. Категорически не рекомендуем применять в полиспастах растягивающиеся веревки, поскольку в сравнении с обычными статическими изделиями они очень серьезно проигрывают в эффективности. Собирая блок для подъема грузов, специалисты используют и грузовую, и отдельную веревки, которые прикрепляются к объекту независимо от подъемного приспособления.

Эксплуатация отдельных веревок дает некоторое преимущество. Суть заключается в том, что отдельная веревка предоставляет возможность предварительно или заранее собрать всю конструкцию. К тому же, можно существенно облегчить проход узлов, поскольку используется вся длина веревки. Единственный недостаток – это невозможность фиксировать груз в автоматическом режиме. Грузовые же веревки могут похвастаться именно такой особенностью, поэтому в случае возникновения необходимости в автофиксации груза воспользуйтесь именно грузовой веревкой.

Большое значение имеет обратный ход. Данный эффект является неизбежным, поскольку в момент снятия, а также при перехватывании веревки или остановке на отдых груз непременно двигается в обратную сторону. От качества используемых блоков, а также всего устройства в целом зависит то, насколько сильно груз уйдет обратно. Можно предотвратить возникновение данного явления, если приобрести специальные ролики, обеспечивающие пропуск веревки исключительно в одном направлении.

Расскажем немного о том, как правильно крепить грузовую веревку к подъемному механизму. Далеко не всегда даже самый предусмотрительный мастер обладает веревкой необходимой длины, которая требуется для крепления динамической части блока. Поэтому разработано несколько способов крепления механизма:

  • При помощи схватывающих узлов. Эти узлы завязываются в пять оборотов из репшнуров, сечение которых не превышает 8 мм. Использование подобных узлов является самым эффективным и, соответственно, распространенным. По словам специалистов, узлы являются очень прочными и надежными. Лишь нагрузка свыше 13 кН способна привести к сползанию такого узла. Важно то, что даже при сползании узел никоим образом не деформирует веревку, оставляя ее в целости и сохранности.
  • Применение зажимов общего назначения. Данные приспособления можно использовать даже в сложных климатических условиях, к примеру, на мокрых или обледенелых веревках. Нагрузка в 7 кН способна привести к сползанию зажима, что приводит к повреждению веревки, хотя и не очень сильному.
  • Персональные зажимы. Они применяются только при небольших работах, поскольку нагрузка свыше 4 кН приводит к сползанию зажима и последующему обрыву веревки.

4 Запасовка – изучаем самые популярные схемы

Данная технологическая операция предназначена для изменения расстояния между блоками, а также для изменения положения указанных блоков. Необходимость запасовки обусловлена изменением высоты или скорости подъема предметов посредством установки конкретной схемы прохождения веревки по блокам и роликам механизма.

Используемая схема во многом зависит от типа грузоподъемного прибора. Запасовка для лебедок проводится только с целью изменения длины вылета стрелы. Выполняется же она путем изменения взаимного расположения направляющих блоков. Очень часто такую операцию проводят в грузовых кранах, где она требуется для предотвращения такого эффекта, как криволинейность перемещения тяжестей.

Запасовка полиспаста

Запасовки, в зависимости от используемых схем, подразделяются на следующие категории:

  • Однократная. Такой тип нашел применение в грузоподъемных кранах стрелкового типа, где крюк необходимо подвести на одной веревке каната. После этого требуется последовательно проводить статические блоки. В финальной стадии крюк наматывается на барабан. Как показывает практика, данный тип запасовки является самым неэффективным.
  • Двухкратная. Этот тип применяется в кранах, которые оборудованы балочной и подъемной стрелой. В этом случае требуется неподвижные блоки установить на головке стрелы, тогда как на грузовой лебедке крепится другой конец веревки.
  • Четырехкратная. Востребована среди полиспастов, которые используются для поднятия предметов огромной массы. Обычно применяют одну из схем запасовки, которые были описаны ранее, с той лишь разницей, что они используются отдельно для каждого блока крюковой подвески.

5 Делаем полиспаст из бумажных стаканов и шестеренок

Устройства, используемые в строительстве, отличаются большой сложностью, что и логично, ведь здесь требуется поднимать большие грузы на достаточно большую высоту. Разобраться в их конструктивных особенностях бывает весьма проблематично. Чего нельзя сказать о домашних полиспастах, которые применяются в быту. Они настолько просты и понятны, что соорудить полиспаст своими руками сможет любой человек. Для этого нам потребуются следующие приспособления:

  1. несколько стаканов из бумаги;
  2. ножницы;
  3. шнурок или крепкая нить, выступающая в качестве веревки;
  4. пластилин;
  5. пластиковые вешалки.

В первую очередь потребуется сделать корзину, в которой будет перемещаться груз. Для этих целей будем использовать бумажные стаканы, через которые продеваем веревку. Сам же полиспаст собираем из вешалок. Веревку или нить фиксируем на верхней части вешалки, после чего несколько раз наматываем на перекладину. Полученную из стаканов корзинку следует подвесить на нижней вешалке за крючок. В принципе, на этом сбор полиспаста можно считать оконченным. Для поднятия грузов достаточно лишь правильно пользоваться механизмом. Для этого понадобится тянуть за свободный конец нитки, что приведет к соединению вешалок. Теперь можно попробовать поднять тяжелые предметы на высоту.

Существует еще один способ изготовления полиспаста своими руками, который несколько сложнее, но отличается большей эффективностью и надежностью конструкции. Здесь нам потребуются подшипники, шестеренка, крючок, тросы с блоками, а также резьбовая шпилька. Сначала на шпильке закрепляем подшипники, после чего устанавливаем шестеренку на конец шпильки, чтобы было удобнее и проще пользоваться самодельным полиспастом. Остается только перекинуть трос через шестеренки и закрепить его, свободный же конец будет оборудован крюком, который необходим для подъема предметов.

Напоследок напомним, что при работе с любыми полиспастами, купленными в магазине или сделанными дома, обязательно следует помнить о технике безопасности. Необходимо тщательно проверить конструкцию на прочность и целостность. Сами же грузы следует поднимать плавно и осторожно, не располагаясь в этом время под подвешенным предметом.

кто придумал, как можно увеличить КПД, формула в физике

Какие бывают блоки

Блоки и системы блоков были известны человечеству с античных времен. Они служили для подъема грузов на высоту или перемещения грузов. Блоки выполняют важную задачу — изменяют направление действия силы и дают выигрыш в силе.

Блок — это простой механизм, который используют для преобразования силы.

Различают подвижный и неподвижный блоки.

Неподвижный блок представляет собой диск, который вращается вокруг своей оси, и имеет желоб по окружности. Желоб предназначен для скольжения в нем цепи, ремня, каната и т.д. У неподвижного блока ось закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. 

Неподвижный блок можно представить в виде равноплечего рычага, у которого плечи сил равны радиусу колеса. Поэтому неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а лишь позволяет менять направление действия силы.

Подвижный блок представляет собой диск, ось которого перемещается вместе с грузом. Можно представить в виде рычага с плечами разной длины. Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза и проигрыш в расстоянии так же в два раза. При использовании подвижного блока, нужно приложить в два раза меньше силы для подъема груза, но нить, к которой подвешен груз, должна быть в два раза длиннее. 

Для увеличения эффективности используют системы блоков.

Примечание

Объединив подвижные и неподвижные блоки в систему можно получить выигрыш в силе в несколько раз, а также изменить направление прикладываемой силы.

Устройство и принцип работы полиспаста

Полиспаст — это система блоков, в которой неподвижные и подвижные блоки соединены попарно и огибаются общей нитью (тросом, веревкой, цепью).

Полиспаст состоит из двух элементов:

  1. Шкив — это блок, металлическое колесо, которое по внешнему краю имеет желоб для нити. Для легкого вращения шкива используют роликовые подшипники.
  2. Гибкая связь — это нить (трос, цепь), которая огибает шкивы.

Как работает простая конструкция блоков

Принцип действия полиспаста основан на правиле рычага.

Неподвижный блок в полиспасте крепится к опоре и изменяет направление приложения силы, подвижный блок находится на стороне груза и дает выигрыш в силе. Массу груза поднимают, прилагая силу к нити, длина которой прямо пропорциональна выигрышу в силе. 

Виды полиспастов

По предназначению полиспасты делятся на: 

  1. Силовые полиспасты — дают максимальный выигрыш в силе. Но выигрыш в силе дает проигрыш в расстоянии. Например, чтобы поднять груз и выиграть в силе в 6 раз, на каждый метр поднятия груза, нужно натянуть 6 метров веревки. Это замедляет действие системы, потеря в скорости также будет в 6 раз.
  2. Скоростные полиспасты — инвертируемые силовые. Груз крепится к неподвижному блоку, а силу прилагают к подвижному. Затрачивается больше силы, и пропорционально увеличивается скорость поднятия груза.

На рисунке а) силовой полиспаст, б) скоростной.

В зависимости от сложности механизма, различаются:

  1. Простой полиспаст — представляет собой систему последовательно соединенных роликов. Все подвижные и неподвижные блоки, а также сам груз объединяются одной нитью.
  2. Сложный полиспаст — является системой полиспастов. Последовательно соединяются не отдельные блоки, а целые комбинации, которые вполне могут использоваться сами по себе. В этом случае один механизм приводит в движение другой подобный поочередно.
  3. Отличительная черта комплексного полиспаста — независимые ролики, движущиеся навстречу грузу. В состав комплексной модели могут входить как простые, так и сложные полиспасты.

Что влияет на эффективность подъемника

Главной характеристикой эффективности полиспаста считается его кратность.

Кратность показывает на сколько ветвей нити распределена тяжесть груза, и указывает какой выигрыш в силе дает полиспаст.

Кратность делится на: 

  1. Силовую — рассчитывается с учетом преодоления нитью силы трения и не идеальным КПД роликов.
  2. Кинетическую — равна количеству перегибов нити.

На эффективность полиспаста влияет:

  • количество блоков;
  • материал и вес нити;
  • диаметр и длина нити;
  • угол между канатом и средней плоскостью ролика;
  • тип подшипников;
  • отсутствие дефектов нити;
  • скольжение всех элементов.

Как можно увеличить КПД, формула в физике

Расчет полиспаста

Примечание

При расчете полиспаста нужно учитывать, что на механизм действуют силы трения, а нить не является идеальной, и имеет жесткость.

Для расчета выводят уравнение моментов для блока относительно оси:

\(Sсбег\;R\;=\;Sнабег\;R\;+\;q\;Sнабег\;R\;+\;Nfr\)

Где:

  • Sсбег — усилие со стороны сбегающей нити;
  • Sнабег — усилие со стороны набегающей нити;
  • q Sнабег — усилие для сгибания нити с учетом жесткости q;
  • Nf — сила трения в блоке, с учетом коэффициента трения f.

Для определения момента все силы умножаются на плече (R или r):

  • R — радиус блока;
  • r — радиус втулки.

Вычисляя воздействие на ось блока, часто пренебрегают силой разгибания блока. Формула получает вид:

\(N\;=\;2\;Sнабег\;\times\;\sin\;\alpha\)

Где:

  • N — воздействие на ось блока;
  • α — угол отклонения от оси.

Подставив это соотношение в вышеприведенное определение моментов получим:

 \(S_{сбег}\;=\;S_{набег}\;(1\;+\;q\;+\;2f\frac dD\;\sin ɑ)\)

Где:

  • D — диаметр блока;
  • d — диаметр оси блока.



 

Вычисление КПД полиспаста

Коэффициент полезного действия блока (КПД блока) — это отношение полезной работы к полной работе с учетом потерь на трение и жесткости нити.

Формула для расчета КПД блока (ηб):\(\eta б\;=\;\frac{S_{набег}}{S_{сбег}}\;=\;\frac1{1\;+\;q\;+\;2f\;\sin\;ɑ\;\times\;{\displaystyle\frac dD}}

\)Где:

  • D — диаметр блока;
  • d — диаметр оси блока;
  • q — коэффициент жесткости нити;
  • f — коэффициент трения;
  • α — угол отклонения от оси.

 КПД полиспаста определяется по формуле:\(\eta б\;=\;\frac{1\;+\;\eta\;+\;\eta^2\;+\;\eta^{a-1}}a\times\eta^t

\)Где:

  • a — кратность полиспаста;
  • t — число отклоняющих блоков.

Примечание

КПД полиспаста, как и КПД блока, всегда меньше 1.

В таблице представлены КПД полиспаста, при разной кратности и КПД блока.

Как сделать полиспаст своими руками

 Для изготовления простого двукратного полиспаста потребуются:

  • 2 ролика;
  • подшипники;
  • 2 втулки;
  • нить;
  • 2 обоймы для блоков;
  • крюк для подвеса груза.

 Этапы работы:

  1. Соединить ролики, втулку и подшипники в обойму, таким образом получить два блока.
  2. Пропустить нить в первый блок.
  3. Прикрепить первый блок к неподвижной опоре.
  4. Пропустить нить через второй блок.
  5. Прикрепить ко второму блоку крюк.
  6. Зафиксировать свободный конец нити.
  7. Прикрепить груз к крюку.

Система блоков — полиспаст

Полиспаст — система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов. Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейших полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента. Они применяются значительно реже и используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Это отношение числа ветвей гибкого органа, на котором подвешен груз, к числу ветвей наматываемых на барабан (для силовых полиспастов), либо отношение скорости ведущего конца гибкого органа к ведомому (для скоростных полиспастов). Условно говоря, кратность это теоретически рассчитанный коэффициент выигрыша в силе или скорости при использовании полиспаста. Изменение кратности полиспаста происходит путем введения или удаления из системы дополнительных блоков, при этом конец каната при четной кратности крепится на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности — на крюковой обойме.

В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки. Такие полиспасты применяют в основном в мостовых и козловых кранах, а также в тяжелых башенных кранах для того, чтобы можно было использовать две стандартные грузовые лебедки вместо одной крупногабаритной большой мощности, а также для получения двух или трех скоростей подъема груза.

В силовых полиспастах при увеличении кратности можно использовать канаты уменьшенного диаметра, и как следствие уменьшить диаметр барабана и блоков, снизить массу и габариты системы в целом. Увеличение кратности позволяет снизить передаточное число редуктора, но одновременно требует большей длины каната и канатоемкости барабана.

          

Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.

При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.

Полиспаст – особенности работы разных видов такой конструкции + видео

Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал множество механизмов, которые упрощают этот процесс, и в этой статье мы обсудим полиспасты: назначение и устройство таких систем, а также попытаемся сделать простейший вариант такого приспособления своими руками.

Каким образом мы упрощаем подъем грузов?

Грузовой полиспаст – это система, состоящая из веревок и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффективной силе при потере в длине. Принцип довольно прост. В длине мы проигрываем ровно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. Благодаря этому золотому правилу механики можно поднимать грузы большой массы, не прилагая при этом больших усилий. Что в принципе не так критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам придется вытянуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Применение таких приспособлений обойдется вам дешевле, чем аренда подъемного крана, к тому же, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста есть две разные стороны: одна из них неподвижная, которая крепится на опоре, а другая – подвижная, которая цепляется на самом грузе. Выигрыш в силе происходит благодаря подвижным блокам, которые крепятся на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит только для изменения траектории движения самой веревки.

Виды полиспастов выделяют по сложности, четности и кратности. По сложности есть простые и сложные механизмы, а кратность обозначает умножение силы, то есть, если кратность будет равна 4, то теоретически вы выигрываете в силе в 4 раза. Также редко, но все же применяется скоростной полиспаст, такой вид дает выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем малой скорости элементов привода.

Как работает простая конструкция блоков?

Рассмотрим для начала простой монтажный полиспаст. Его можно получить при добавлении блоков на опору и груз. Чтобы получить нечётный механизм, необходимо закрепить конец верёвки на подвижной точке груза, а чтобы получить чётный, то крепим веревку на опоре. При добавлении блока получаем +2 к силе, а подвижная точка дает +1, соответственно. Например, чтобы получить полиспаст для лебедки с кратностью 2, необходимо закрепить конец верёвки на опоре и использовать один блок, который крепится на грузе. И у нас будет чётный вид приспособления.

Принцип работы полиспаста с кратностью 3 выглядит по-другому. Здесь конец веревки крепится на грузе, и используются два ролика, один из них мы крепим на опоре, а другой – на грузе. Такой тип механизма дает выигрыш в силе в 3 раза, это нечётный вариант. Чтобы понять, каков выигрыш в силе получится, можно воспользоваться простым правилом: сколько веревок идет от груза, таков наш выигрыш в силе. Используются обычно полиспасты с крюком, на котором, собственно говоря, и крепится груз, ошибочно думать, что это только блок и веревка.

Сложная система блоков – как рассчитать выигрыш в силе?

Теперь узнаем, как работает полиспаст сложного типа. Под этим названием подразумевается механизм, где соединены в одну систему несколько простых вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе таких конструкций рассчитывается путем перемножения их кратностей. Например, мы тянем один механизм с кратностью 4, а другой с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равен 8. Все вышеуказанные расчеты имеют место быть только у идеальных систем, у которых нет силы трения, на практике же дела обстоят иначе.

В каждом из блоков происходит небольшая потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо помнить: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Лучше всего использовать ролики с большим радиусом там, где это возможно. При использовании карабинов следует делать блок из одинаковых вариантов, но ролики гораздо эффективнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффективный блок необходимо располагать ближе к грузу для получения максимального эффекта.

Как же нам рассчитать реальный выигрыш в силе? Для этого нам необходимо знать КПД применяемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы используем веревку большого диаметра или слишком жесткую, то эффективность от блоков будет значительно ниже, чем указана производителем. А значит, необходимо это учесть и скорректировать КПД блоков. Чтобы рассчитать реальный выигрыш в силе простого типа грузоподъемного механизма, необходимо рассчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе сложных типов необходимо перемножить реальные силы простых, из которых он состоит.

Веревка и ее роль в работе полиспаста

Не стоит забывать еще и о трении веревки, так как ветви ее могут перекручиваться между собой, а ролики от больших нагрузок могут сходиться и зажимать веревку. Дабы этого не происходило, следует разнести блоки относительно друг друга, например, можно между ними использовать монтажную плату. Следует также приобретать только статические веревки, не растягивающиеся, так как динамические дают серьёзный проигрыш в силе. Для сбора механизма может использоваться как отдельная, так и грузовая веревка, присоединенная к грузу независимо от подъемного устройства.

Преимущества использования отдельной веревки состоит в том, что вы можете быстро собрать или приготовить заранее грузоподъемную конструкцию. Вы также можете использовать всю ее длину, это также облегчает проход узлов. Из минусов можно упомянуть то, что нет возможности автоматической фиксации поднимаемого груза. Преимущества грузовой веревки в том, что возможна автофиксация поднимаемого объекта, и нет необходимости в отдельной веревке. Из минусов важно то, что при работе сложно проходить узлы, а также приходится затрачивать грузовую веревку на сам механизм.

Поговорим об обратном ходе, который неизбежен, так как он может возникнуть при прихватывании веревки, или же в момент снятия груза, или при остановке на отдых. Чтобы обратного хода не возникало, необходимо использовать блоки, которые пропускают веревку только в одну сторону. При этом организовываем конструкцию так, что блокирующий ролик крепится первым от поднимаемого объекта. Благодаря этому, мы не только избегаем обратного хода, но также позволяем закрепить груз на время разгрузки или же просто перестановки блоков.

Если вы используете отдельную веревку, то блокирующий ролик крепится последним от поднимаемого груза, при этом фиксирующий ролик должен обладать высокой эффективностью.

Способы крепления веревки к грузоподъемному механизму

Теперь немного о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Редко, когда у нас под рукой находится веревка нужной длины, чтобы закрепить подвижную часть блока. Вот несколько видов крепления механизма. Первый способ – с помощью схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Данный способ, как показала практика, является наиболее эффективным, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом вначале он не деформирует веревку, а спустя какое-то время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.

Другой способ заключается в использовании зажима общего назначения. Время показало, что его можно использовать на обледенелых и мокрых веревках. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно травмирует веревку. Еще один способ заключается в использовании персонального зажима, но он является не рекомендуемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, или даже может перекусить веревку. Это все промышленные образцы и их применение, мы же попробуем создать самодельный полиспаст.

Создаем простейший подъемный механизм своими руками

А вот если механизм для грузов нужен срочно или на один раз, а выбирать по магазинам его нет времени и жалко денег, мы расскажем, как сделать полиспаст своими руками. Хорошо, если у вас в мастерской имеются резьбовые шпильки, подшипники, блок, трос, крюк, шестеренка. Понадобится немного времени: нужно подшипники насадить на шпильку. Гайку от шпильки желательно зафиксировать, чтобы не тратить некоторую часть сил впустую на прокручивание своеобразного вала. Конец шпильки можно снабдить шестеренкой, сделав таким образом более удобный ручной привод.

Через блок перекидываем трос и крепим его на опоре, а вот на другой конец цепляем крюк, на который будем вешать груз. Также на конце троса можно зафиксировать систему строп, если характер груза не позволит его насадить на крюк. В принципе, самый простейший вариант полиспаста готов. Остается приступить к работе, соблюдая технику безопасности, которая одинакова для всех механизмов, как покупных, так и самодельных. Внимательно проверяйте все элементы на целостность перед работой, а во время работы не делайте резких движений, поднимать груз следует плавно, и, конечно, не стоит стоять под подвешенным грузом.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Подъем грузов без спецтехники – как рассчитать и сделать полиспаст своими руками. Простые механизмы

Блоки используют для поднятия грузов. Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь. Неподвижным
называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов она не поднимается и не опускается (рис. 1, а, б).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи приложенных сил равны радиусу колеса. Следовательно, из правила моментов вытекает, что неподвижный блок выигрыша в силе не дает . Он позволяет менять направление действия силы.

На рисунке 2, а, б изображен подвижный блок
(ось блока поднимается и опускается вместе с грузом). Такой блок поворачивается около мгновенной оси О. Правило моментов для него будет иметь вид

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рис. 3). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он, изменяя направление действия силы, позволяет, например, поднимать груз, стоя на земле.

Чаще всего простые механизмы используют, чтобы получить выигрыш в силе. То есть меньшей силой переместить больший по-сравнению с ней вес. При этом выигрыш в силе достигается не «бесплатно». Расплатой за него является потеря в расстоянии, то есть требуется сделать большее перемещение, чем без использования простого механизма. Однако когда силы ограничены, то «обмен» расстояния на силу выгоден.

Подвижный и неподвижный блоки являются одними из видов простых механизмов. Кроме того, они являются видоизмененным рычагом, который также является простым механизмом.

Неподвижный блок
не дает выигрыш в силе, он просто изменяет направление ее приложения. Представьте, что вам надо поднять за веревку тяжелый груз вверх. Вам придется тянуть его вверх. Но если использовать неподвижный блок, то тянуть надо будет вниз, в то время как груз будет подниматься вверх. В этом случае вам будет проще, так как необходимая сила будет складываться из силы мышц и вашего веса. Без использования неподвижного блока надо было бы прикладывать такую же силу, но она достигалась бы исключительно за счет силы мышц.

Неподвижный блок представляет собой колесо с желобом для веревки. Колесо закреплено, оно может вращаться вокруг своей оси, но не может перемещаться. Концы веревки (троса) свисают вниз, к одному прикреплен груз, а к другом прикладывается сила. Если тянуть за трос вниз, то груз поднимается вверх.

Так как здесь нет выигрыша в силе, то нет и проигрыша в расстоянии. На какое расстояние поднимется груз, на такое же расстояние надо опустить веревку.

Использование подвижного блока
дает выигрыш в силе в два раза (в идеале). Это значит, что если вес груза равен F, то чтобы его поднять, надо приложить силу F/2. Подвижный блок состоит всё из того же колеса с желобом для троса. Однако здесь закреплен один конец троса, а колесо подвижно. Колесо движется вместе с грузом.

Вес груза — это сила, направленная вниз. Его уравновешивают две силы, направленные вверх. Одну создает опора, к которой прикреплен трос, а другую тянущий за трос. Сила натяжения троса одинакова с обоих сторон, значит, между ними поровну распределяется вес груза. Поэтому каждая из сил в 2 раза меньше веса груза.

В реальных ситуациях выигрыш в силе меньше, чем в 2 раза, так как поднимающая сила частично «тратится» на вес веревки и блока, а также трение.

Подвижный блок, давая почти двойной выигрыш в силе, дает двойной проигрыш в расстоянии. Чтобы поднять груз на определенную высоту h, надо чтобы веревки с каждой стороны блока уменьшились на эту высоту, то есть в сумме получается 2h.

Обычно используют комбинации из неподвижных и подвижных блоков — полиспасты. Они позволяют получить выигрыш в силе и направлении. Чем больше в полиспасте подвижных блоков, тем больше будет выигрыш в силе.

Применение подвижного блока даёт двукратный выигрыш в силе, применение неподвижного — позволяет изменить направление прилагаемой силы. На практике используются комбинации подвижных и неподвижных блоков . При этом каждый подвижный блок позволяет вдвое уменьшить прилагаемое усилие или вдвое увеличить скорость перемещения груза. Неподвижные блоки используют для связи подвижных блоков в единую систему. Такая система подвижных и неподвижных блоков называется полиспаст.

Определение

Полиспаст — система подвижных и неподвижных блоков, соединенных гибкой связью (канаты, цепи) используемая для увеличения силы или скорости подъема грузов.

Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейший полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.

Рисунок 1. Каждый подвижный блок в полиспасте даёт двукратный выигрыш в силе или скорости

Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяются значительно реже. Они используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.

Основной характеристикой полиспаста является кратность. Это отношение числа ветвей гибкого органа, на котором подвешен груз, к числу ветвей наматываемых на барабан (для силовых полиспастов), либо отношение скорости ведущего конца гибкого органа к ведомому (для скоростных полиспастов). Условно говоря, кратность это теоретически рассчитанный коэффициент выигрыша в силе или скорости при использовании полиспаста. Изменение кратности полиспаста происходит путем введения или удаления из системы дополнительных блоков, при этом конец каната при четной кратности крепится на неподвижном элементе конструкции, а при нечетной кратности — на крюковой обойме.

Рисунок 2. Крепление каната при чётной и нечётной кратности полиспаста

Выигрыш в силе при применении полиспаста с $n$ подвижных и $n$ неподвижных блоков определяется по формуле: $P=2Fn$, где $Р$ — вес груза, $F$ — сила, прилагаемая на входе полиспаста, $n$ — число подвижных блоков.

В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.

Рисунок 3. Одинарные и сдвоенные полиспасты

Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки.

Рисунок 4. Способы обеспечения вертикальности подъёма груза

Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.

При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.

Вопрос: почему у подъемных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?

Ответ: для обеспечения вертикальности подъёма груза.

На рис.5 изображён степенной полиспаст, в котором несколько подвижных блоков, а неподвижный — только один. Определите, какой вес можно поднять, приложив к неподвижному блоку усилие $F$ = 200 H?

Рисунок 5

Каждый из подвижных блоков степенного полиспаста удваивает прилагаемое усилие. Вес, который может поднять степенной полистпаст третьей степени (без учёта поправок на силы трения и жёсткость троса), определяется формулой:

Ответ: полиспаст может поднять груз весом 800 Н.

Блок — это разновидность рычага, представляет собой колесо с желобом (рис.1), через желоб можно пропустить веревку, трос, канат или цепь.

Рис.1. Общий вид блока

Блоки подразделяют на подвижные и неподвижные.

У неподвижного блока ось закреплена, при подъеме или опускании груза она не поднимается и не опускается. Вес груза, который поднимаем, обозначим P, прикладываемую силу обозначим F, точку опоры — O (рис.2).

Рис.2. Неподвижный блок

Плечом силы P будет отрезок OA (плечо силы l 1
), плечом силы F отрезок OB (плечо силы l 2
) (рис.3). Эти отрезки являются радиусами колеса, тогда плечи равны радиусу . Если плечи равны, то вес груза и сила, которую мы прикладываем для подъёма, численно равны .

Рис.3. Неподвижный блок

Такой блок не дает выигрыша в силе.Из этого можно сделать вывод, что неподвижный блок применять целесообразно для удобства подъема, проще поднимать груз вверх, применяя силу, которая направлена вниз.

Устройство, в котором ось может подниматься и опускаться вместе с грузом. Действие аналогично действию рычага (рис.4).

Рис. 4. Подвижный блок

Для работы этого блока один конец веревки закрепляется, ко второму концу приложим силу F, чтобы поднять груз весом P, груз прикреплен к точке A. Точкой опоры при вращении будет точка О, потому что в каждый момент движения блок поворачивается и точка O служит точкой опоры (рис.5).

Рис. 5. Подвижный блок

Значения плеча силы F составляет два радиуса .

Значение плеча силы P составляет один радиус.

Плечи сил отличаются в два раза, по правилу равновесия рычага, силы отличаются в два раза. Сила, которая необходима, чтобы поднять груз весом P, будет в два раза меньше, чем вес груза . Подвижный блок дает преимущество в силе в два раза.

На практике применяют комбинации блоков для изменения направления действия применяемой силы для подъема и ее уменьшения в два раза (рис.6).

Рис. 6. Комбинация подвижного и неподвижного блоков

На занятие мы познакомились с устройством неподвижного и подвижного блока, разобрали, что блоки — это разновидности рычагов. Для решения задач по этой теме необходимо помнить правило равновесия рычага: отношение сил обратно пропорционально отношению плеч этих сил.

  1. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7-9 классов общеобразовательных учреждений. — 17-е изд. — М.: Просвещение, 2004.
  2. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. — 14-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2010.
  3. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7-9 кл.: 5-е изд., стереотип. — М: Издательство «Экзамен», 2010.
  1. Class-fizika.narod.ru ().
  2. School.xvatit.com ().
  3. Scienceland.info ().

Домашнее задание

  1. Узнайте самостоятельно, что собой представляет полиспаст и какой выигрыш в силе он дает.
  2. Где применяют в быту неподвижные и подвижные блоки?
  3. Как легче подниматься вверх: лезть по веревке или подниматься при помощи неподвижного блока?

Описание устройства

Блок — простой механизм, представляющий собой колесо с желобом по окружности для каната или цепи, способное свободно вращаться вокруг своей оси. Тем не менее, верёвка, переброшенная через древесную ветку тоже в какой-то степени является блоком.

Зачем же нужны блоки?

В зависимости от своей конструкции блоки могут позволить изменять направление приложенной силы (например, для того, чтобы поднять некий груз, подвешенный на верёвке, переброшенной через древесную ветку, необходимо тянуть другой конец верёвки вниз… или в сторону). При этом, данный блок не даст выигрыша в силе. Такие блоки называются неподвижными
, так как ось вращения блока жёстко закреплена (конечно, если ветка не сломается). Такие блоки применяются для удобства. Например, при поднятии груза на высоту гораздо легче тянуть веревку с грузом перекинутую через блок

Что такое цепной блок? Все, что вам нужно знать

Что такое цепной блок?

Цепной блок (также известный как ручная цепная таль) — это механизм, используемый для подъема и опускания тяжелых грузов с помощью цепи. Блоки цепи содержат два колеса, на которые наматывается цепь. Когда цепь натягивается, она наматывается на колеса и начинает поднимать предмет, прикрепленный к веревке или цепи с помощью крюка. Цепные блоки также могут быть прикреплены к подъемным стропам или цепным мешкам для более равномерного подъема груза.

Как работает цепной блок?

Цепной блок содержит подъемную цепь, ручную цепь и захватный крюк. Большинство цепных блоков работают с использованием электричества, но также можно использовать ручные цепные блоки. Во-первых, цепной блок нужно соединить с грузом с помощью захватного крюка. Затем, когда ручная цепь натягивается, цепь усиливает сцепление с колесом и образует петлю внутри механизма, вызывая натяжение, которое поднимает груз от земли.

Для чего используется цепной блок?

Благодаря своей грузоподъемности цепные блоки обычно используются в гаражах, где они могут легко снимать двигатели с автомобилей.Поскольку ими может управлять один человек, цепные блоки — это удивительно эффективный способ выполнения работ, для выполнения которых могло потребоваться более двух рабочих.

Цепные блоки

также используются на строительных площадках, где они могут поднимать грузы с более высоких уровней, на заводах по сборке для подъема предметов на ленту и с нее, а иногда даже для вывоза автомобилей из опасной местности.

Цепные блоки

бывают разной мощности, что делает их пригодными для широкого круга операций.Здесь, в SafetyLiftinGear, мы располагаем цепными блоками грузоподъемностью до 20 тонн .

Ознакомьтесь с полным ассортиментом цепных блоков здесь>

Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна помощь в выборе правильного цепного блока, вы можете позвонить нам по телефону 0808 123 69 69 или связаться с нами по электронной почте.

Лучшее руководство по ручной лебедке 2021 — Рычажная таль против цепной таль

Дом

Новости

Лучшее руководство по ручным подъемникам 2021 года — рычажные подъемники против цепных подъемников

компанией MTN Productions LTD

20 декабря 2020 г.

Новый год рядом с снаряжением !! Если вы ищете новую ручную таль, важно знать, какой тип лебедки — рычажная таль или цепная таль — принесет вам наибольшие преимущества. E.g экономия затрат, эффективная работа и простое обслуживание. Если у вас есть заводы, строительные площадки, автомагазины или склады, это руководство по ручному подъемнику поможет вам выбрать подходящий.

Рычаг подъемника
Yale Handy
Рычаг подъемника
Yale UnoPlus
Цепная таль
Yale VSIII
Подъемная марка №1 в Великобритании Гарантия на 360 дней Declaration Декларация соответствия ЕС
250 кг и 500 кг 750-6000 кг .25-5 тонн и
10-50 тонн
1,5 / 3/6 … 18 м 1,5 / 3/6 … 18 м 3/6/9/12 … 18 м
Бестселлер, Очень компактный, Низкая цена,
Защита от коррозии
Очень малое усилие на рукоятке, Прочный,
Защита от коррозии
для тяжелых условий эксплуатации, без заклинивания,
с защитой от коррозии
От € 82
[КУПИТЬ]
От 140 €
[КУПИТЬ]
От 100 €
[КУПИТЬ]

Фиг.1 Если вы торопитесь, то вот наши популярные отмычки для цепных блоков и рычажных талей.


3 Факты о ручных подъемниках: уберегите вашу работу от проблем

Ручные цепные тали с предельной рабочей нагрузкой (WLL) до 50 тонн широко используются во многих отраслях промышленности для перемещения тяжелых объектов без источника питания. Вот их основные особенности и преимущества:

1. Поднимайте очень тяжелые грузы, не повредив спину, используя механические преимущества

Ручная таль превращает напряженный рабочий процесс трудоемкого в высокоэффективные один свести к минимуму связанным с работой опорно-двигательное расстройства, вызванным механической обработкой и неудобной или утомительной позицией.

498000 рабочих пострадали от связанных с работой опорно-двигательного аппарата расстройств, вызванных 6,9 млн рабочих дней потеряли в 2018/2019. Строительная промышленность была худшей отраслью среди всех — Здоровье и безопасность на рабочем месте в Великобритании 2019

Устройство устраняет необходимость в бригаде рабочих поднимать тяжелый груз весом до 50 000 кг на одного человека, поэтому ваши рабочие могут выполнять другие действия, пока один поднимает груз.Это, в свою очередь, увеличивает производительность, а значит, вы экономите время и деньги.

2. Электропитание не требуется, экономия затрат

Поскольку не требуется электричество, он особенно удобен для подъемных работ на открытых площадках и в местах, где нет электричества. Они небольшие по размеру и хорошо помещаются в ящик для инструментов для удобной переноски, особенно Yale Handy Lever Hoist длиной всего 24 см. Эти переносные инструменты отлично подходят для перемещения грузов, когда мостовой кран недоступен или доступ ограничен.Дополнительные примеры будут показаны в следующей главе.

Если бюджет играет большую роль при принятии решения, какой тип подъемника купить, ручные цепные тали являются одним из наиболее экономичных вариантов.

3. Простая конструкция, безотказная работа

Если ваш бизнес работает на небольшом объекте, ручная цепная таль будет отличным выбором, поскольку она портативна. Его простой дизайн также упрощает ремонт и обслуживание. Нет проводов или двигателей, которые нужно было бы просеивать во время проверки.Если вы ищете подъемник, не требующий особого обслуживания, вы его нашли.

Рис. 2 Рычажный подъемник Yale (слева) и цепной блок Yale (справа).


Рычажная таль против цепной таль: что для вас лучше?

Как рычажные, так и цепные тали (или «цепные блоки» / «блоки и подъемники») портативны и просты в обслуживании без подачи электроэнергии. Цепные тали перемещают груз, натягивая цепь, в то время как рычажные подъемники перемещают рычаг / рукоятку вперед и назад.Цепная таль с большей грузоподъемностью до 5 тонн обычно используется вертикально, тогда как рычажная таль имеет то преимущество, что она может поднимать в вертикальном и горизонтальном положениях.

Вот инфографика сравнения цепного блока и рычажной тали с точки зрения грузоподъемности, подъемного механизма и использования.

Рис.3 Рычажная таль и цепная таль.

1. Что такое цепная таль?

Цепная таль (известная как «цепной блок» / «цепной блок» / «блок и захват») — это механическое устройство, содержащее ручную цепь и подъемную цепь.Обычно используется вертикально, он поднимает или опускает тяжелый материал, потянув за ручную цепь. Небольшое тяговое усилие будет преобразовано в большее усилие для перемещения тяжелых предметов благодаря подъемному механизму.

📝 Забавный факт: Многие клиенты спрашивали, в чем разница между цепной таль и цепным блоком. Хотя сейчас они используются взаимозаменяемо, «цепной блок» — это относительно старый термин для описания этого вида инструментов, обычно используемый в азиатской подъемной промышленности.

Как работает цепная таль?
Когда к ручной цепи прикладывается небольшое тянущее усилие, она трансформируется на большом расстоянии, заставляя колесо ручной цепи вращать серию зубцов, осей, шестерен и звездочек.Они многократно увеличивают механическую работу, прилагаемую при натяжении цепи, и, в свою очередь, вращают вторую подъемную цепь, чтобы поднять или опустить ваш тяжелый груз. Весь процесс передает небольшую силу на большом расстоянии к большой силе на коротком расстоянии, что объясняет, почему цепная таль отлично подходит для подъема тяжелых грузов, когда скорость не важна.

Грузоподъемность
В качестве множителя силы он дает вам возможность легко поднимать очень большие грузы до 50 000 кг (см. Цепной блок Yale VSIII) за счет использования механического преимущества.Его предел рабочей нагрузки (WLL) больше, чем у рычажного подъемника.

Как использовать цепную таль?
Обычные способы подвешивания подъемника — это прикрепление его к балке с помощью зажима для балки или к надежному анкеру с помощью скобы. Если груз необходимо перемещать из одного места в другое, тележка будет правильным выбором подвески, которая может перемещаться по длине полки балки, к которой она прикреплена, и переносить груз в нужное место с минимальными усилиями. Закрепив подъемник и груз, вы можете использовать его в своих целях, потянув за ручную цепь руками.

Приложения:
Цепной блок идеально подходит для высоких вертикальных нагрузок, в отличие от рычажной тали, которую нужно использовать рядом с вами. Вы по-прежнему можете управлять тяговой цепью с земли, даже если подъемник находится высоко. Большинство ручных подъемников используются для нечастого технического обслуживания, когда скорость не является обязательной. Их не следует указывать для непрерывного подъема, особенно когда требуются длинные подъемы. Типичные применения:
✓ Поднимать и удерживать балки и трубы на месте для сварочных или болтовых операций
✓ Поддерживать турбину для критических подъемов и устанавливать там, где требуются точные микродвижения
✓ Использовать в качестве подъемника для угольных пушек в ветроэнергетике промышленность
✓ Установка и снятие клапанов в нефтегазовом секторе Поднимите насосы, генераторы или другое тяжелое оборудование на водоочистных сооружениях
✓ Поднимите грузы с верхних уровней на строительных площадках
✓ Легко снимайте двигатели с автомобилей в автомобильных гаражах
✓ Поднимите изделия на конвейерную ленту и обратно
✓ Прочие: механические цеха, мастерские или склады, фермы и т. д. для загрузки или разгрузки товаров.В некоторых отраслях промышленности, где риск взрыва высок, например, в металлообрабатывающих и энергетических компаниях, следует рассмотреть возможность использования цепной тали с классом взрывозащиты.

2. Что такое подъемник с рычагом?

Рычажный подъемник или подъёмник — это устройство с рычагом / ручкой, которое работает в большинстве положений, включая горизонтальное и вертикальное, для таких применений, как тяга, перетаскивание, растягивание и позиционирование тяжелых грузов в различных отраслях промышленности, управляя рычагом одной рукой. .По конструкции рычажная таль аналогична таль с ручным цепным приводом.

📝Любопытный факт: подъемники с рычагом на самом деле чаще используются для подъема и фиксации, чем для подъема. — На основе 200 интервью, проведенных Вуппертальским университетом (Германия) в 10 странах.

Как работает подъемник с рычагом?
Тали с храповым механизмом оснащены храповым механизмом и защелкой, снабженными грузовой цепью. Ручное действие по проворачиванию рукоятки / рычага вперед и назад позволяет системе поворачиваться, заставляя цепь проходить через нее, чтобы либо ввести цепь, либо выдвинуть ее наружу, т.е.е. переместить груз.

Грузоподъемность:
Его грузоподъемность обычно ниже, чем у ручного подъемника, но он все же может перемещать груз до 10 000 кг (см. Подъемник C85).

Как пользоваться подъемником с рычагом?
Вместо того, чтобы тянуть цепь, это механическое устройство имеет рычаг, который можно поворачивать вверх и вниз для перемещения объекта. Переключая рычаг тяги собачки, вы можете легко изменить направление работы, то есть поднимать / опускать объект (подробности см. Ниже).

В отличие от ручных подъемников, рычажными подъемниками, особенно небольшими устройствами, можно управлять одной рукой.Скорость им не свойственна.
• Чтобы поднять груз : поверните рычаг тяги собачки в положение подъема (⬆) и переведите рычаг в действие качения.
• Для опускания груза : поверните рычаг тяги собачки в нижнее положение (⬇) и задействуйте
• Чтобы отрегулировать длину цепи : поверните рычаг тяги собачки в нейтральное положение (центральное). Цепь теперь можно тянуть в обоих направлениях, а нижний крюк быстро переместится в нужное положение.

Для подвешивания рычажной цепной тали верхний крюк подъемника может быть прикреплен к скобе, зажиму балки, толкающей тележке или другим надежным опорам. Чтобы закрепить груз, нижний крюк можно прикрепить к объекту напрямую, если груз имеет соответствующий фитинг, или с помощью подъемных строп с хомутом. Если это необходимо для вытягивания или натяжения, верхний и нижний крюки обычно крепятся к объектам с помощью подъемных строп.

Рис. 4 Yale Ergo 360, используемый для подъема и вытягивания.

Области применения:
Рычажные подъемники идеальны для центровки оборудования, технического обслуживания, ремонта и установки во многих промышленных зонах благодаря своей способности перемещаться по вертикали и горизонтали.Они широко используются на строительных площадках, железных дорогах; в ветроэнергетике, коммунальном хозяйстве, на лесозаготовках и в горнодобывающей промышленности. Компактный размер имеет решающее значение при работе в очень тесном моторном отсеке в ограниченном пространстве или в ограниченном пространстве под автомобилем. Вот некоторые типичные области применения:
✓ Выравнивание труб, пластин и балок для сварки или болтовых соединений
✓ Сведение конвейерной ленты и / или рельсов вместе для соединения во время установки, обслуживания и ремонта
✓ Открытие дверей вагонов
✓ Перемещение части, такие как двигатели рыскания, на место во время технического обслуживания ветряной турбины
✓ Натяжение инженерных сетей (используется вместе с проволочными зажимами)
✓ Выпрямляющие опоры
✓ Вытягивание пней из земли
✓ Установка ограждений
✓ Вытягивание трубы
✓ Растяжение провода
✓ Подъем и опускание в некоторых отраслях промышленности, где риск взрыва высок, например, в металлообрабатывающих и энергетических компаниях.(Следует рассмотреть возможность использования рычажных подъемников с классом взрывозащиты.)


7+ популярных ручных подъемников в повседневной жизни

Ручные подъемники также широко используются в непромышленных областях. 50% запросов на ручные подъемники поступают от обычных потребителей, которые намереваются использовать их дома или на ферме. Они также составляют большое количество проданных подъемников с рычажным приводом. Вот приложения, с которыми мы сталкивались чаще всего:

A. Цепной блок:

  • Для самостоятельного подъема двигателей и рамы мотоциклов
  • Поднять вещи на место хранения в гараже
  • Поднять мотоцикл с земли для облегчения замены масла
  • Чтобы поднять переднюю часть садового трактора примерно на 3-4 фута для очистки режущей деки и замены косильных ножей

Б.Рычаг подъемника:

  • Для подъема парусника из трейлера
  • Для буксировки бульдозера / экскаватора грузоподъемностью 10 000 фунтов на прицеп
  • Вытащить генератор из лодки.
  • Используется для помощи при удалении деревьев.
  • Для подъема, изменения положения и выравнивания судового двигателя (большого блока), не снимая его с лодки.
  • Для подъема передней части косилки с нулевым поворотом для замены ножей.
  • Для крепления к небольшому рабочему крану для подъема около 100 фунтов стального кожуха

4 лучших выбора подъемника: с ними нельзя ошибиться

Рычажная таль

и цепная таль хорошо защищены.Теперь давайте посмотрим на ручные подъемники, которые наши специалисты по такелажу MTN выбрали для нас!

# 1 Йельский VSIII Блок и снасти

Этот блок цепи был разработан для предотвращения перекоса или заклинивания ручной цепи, обеспечивая плавный ход ручной цепи, грузовой цепи и ведущей шестерни. Вы можете приобрести этот подъемник, зная, что ваше производство не остановится из-за неисправности ручной цепи. Кроме того, эта ручная цепная таль средней грузоподъемности идеально подходит для использования на открытом воздухе, поскольку она имеет полностью закрытый штампованный стальной корпус.Если ваш бизнес работает на открытом воздухе, этот подъемник удовлетворит ваши потребности.

PS: Мы понимаем важность безопасности подъема для каждого предприятия, поэтому мы предлагаем вариант мешка для цепной тали (цепной контейнер) для размещения провисшей цепи, что снижает опасность подъема. Вам не нужно беспокоиться о размере сумки для цепной тали, потому что мы подберем подходящую для вашего заказа.
PPS: Недавно был добавлен диапазон тяжелых грузов от 10 000 кг до 50 000 кг.

# 2 Yalelift 360 Блок и снасти

Он имеет революционный дизайн, который содержит вращающуюся на 360 градусов ручную направляющую цепи, которая позволяет пользователю гибко и безопасно управлять подъемником со всех сторон или в ограниченном пространстве.С этим устройством операторы больше не находятся в опасной зоне, как раньше. Он также очень подходит для применения в тяжелой промышленности.

В сочетании с ручной тележкой он обеспечивает горизонтальное движение подъемника по балке / мостовой балке, обеспечивая еще большую гибкость в использовании Yalelift 360.

# 3 Рычаг подъемника гроба

Когда дело доходит до рычажной тали, подъемник CM Coffing Lever с грузоподъемностью 750 кг является ярким примером экономичной и удобной в использовании рычажной цепной тали.Все они были протестированы на 125% номинальной мощности и проверены в соответствии с ASME B30.21. Вы можете продлить срок службы этой рычажной тали за счет надлежащей смазки.

Гроб — Человек, который изобрел цепные тали
Фред У. Гроб , созданный в начале 1930-х годов, был занят созданием цепной тали в своей мастерской в ​​амбаре, в то время как остальная часть страны страдала во время Великой депрессии. Он успешно развивал компанию Coffing Hoist Company в Данвилле и продавал подъемники Coffing коммунальным предприятиям и многим фермам.Благодаря росту цирковых представлений в США в то время подъемники Coffing были востребованы. Известный профессионал в области высоких канатов, Хубурт Касл, сказал, что подъемники Coffing являются самым безопасным и надежным механизмом для натяжения каната.

# 4 Yale Вытяжной подъемник C85 / D85

Подъемник D85 Pull Lift — это оригинальный подъемник с храповым механизмом, на котором была основана компания Yale. C / D85 — ЕДИНСТВЕННЫЙ подъемник с храповым механизмом, который можно назвать тяговым подъемником.

Подъемник с храповым механизмом C / D85 с роликовой или звеньевой цепью был разработан для подъема, опускания и тяги грузов до 10 000 кг.Он разработан для тяжелых работ и подходит практически для любого применения при техническом обслуживании, горнодобывающей промышленности, строительстве, производстве стали, судостроении и коммунальных работах. Судя по полученным нами отзывам, если вам нужно использовать подъемник с рычагом в тяжелых условиях, вам подойдет сверхмощный подъемник C85 Pul-Lift, который, как известно, имеет срок службы до 40+ лет при надлежащем техническом обслуживании.

D85 со звенящей цепью идеально подходит для обнаружения и фиксации тяжелых грузов, упрощения установки труб и т. Д.в канализационных люках и траншеях.

C85 с роликовой цепью идеально подходит для использования в электроснабжении и на воздушных линиях.

Вы можете найти наши ручные цепные тали Yale по очень доступной цене в магазине MTN SHOP.


Причины отказа от выбора ручных подъемников

В то время как ручные цепные тали эффективны для подъема и опускания материалов в различных отраслях промышленности, электрические тали в ряде случаев следует рассматривать в зависимости от ваших приложений.Вот несколько ситуаций, в которых вы можете подумать о переходе на электрическую таль:

  • Скорость — это критерий вашей работы, и вам нужно, чтобы все работало эффективно.
  • Поднимаемые / опускаемые грузы не могут позволить вам физически стоять рядом с цепью во время работы.
  • Длинный лифт, например подъем груза более 18 метров
  • Тяжелый груз
  • Транспортируйте подъемник с тяжелыми грузами по длинной балке взлетно-посадочной полосы.

8 Часто задаваемых вопросов для пользователей цепных блоков и рычажных подъемников

Что такое подъемник рычажный?

Подъемники рычажные — это переносное механическое устройство.Его можно использовать в горизонтальном и вертикальном положении для таких применений, как тяга, перетаскивание, растягивание и позиционирование тяжелых грузов в различных отраслях промышленности с помощью храпового рычага одной рукой. Вот почему его еще называют подъемником с храповым механизмом.

Как работает цепная таль с рычагом?

Рычажный подъемник оснащен храповым механизмом и защелкой, снабженным грузовой цепью. Ручное действие по проворачиванию рычага вперед и назад позволяет системе поворачиваться, заставляя цепь проходить через нее, чтобы либо ввести цепь, либо выдвинуть ее наружу, т.е.е. переместить груз.

Как пользоваться подъемником с рычагом?

Закрепив верхний крюк и груз, вы можете:

  1. поднимите груз : повернув рычаг тяги защелки в положение подъема (⬆), а затем переместив рычаг в положение качания.
  2. опустите груз : повернув рычаг тяги собачки в положение опускания (⬇), а затем переместив рычаг в режим откачки.
  3. отрегулируйте длину цепи : повернув рычаг тяги собачки в нейтральное положение (центральное).Цепь теперь можно тянуть в обоих направлениях, а нижний крюк быстро переместится в нужное положение.

Как работает цепная таль?

Когда к ручной цепи прикладывается небольшое тянущее усилие, оно трансформируется на большом расстоянии, заставляя колесо ручной цепи вращать серию зубцов, осей, шестерен и звездочек. Они многократно увеличивают механическую работу при натяжении цепи и, в свою очередь, вращают вторую грузовую цепь, чтобы поднять или опустить ваш тяжелый груз.

Сколько существует типов цепных блоков?

В основном существует 3 типа цепных блок-талей — с верхним крюком, толкающей тележкой и тележкой с редуктором — для различных методов подвески. (Подробнее будет сказано ниже)

Как прикрепить цепную таль?

Обычный способ крепления цепной тали — прикрепление ее к балке с помощью зажима для балки или к надежному якорю с помощью дужки. Если груз необходимо перемещать из одного места в другое, тележка будет правильным выбором подвески, которая может перемещаться по длине полки балки, к которой она прикреплена, перенося груз в нужное место с минимальными усилиями.

Могу ли я использовать цепную таль для горизонтального перемещения?

Цепные тали

(ручные), как правило, могут использоваться только в вертикальном положении. Если они используются для перемещения груза по горизонтали, цепь может застрять, а шестерни внутри могут быть повреждены, что сократит срок службы. Однако некоторые цепные тали с ручной цепной направляющей, вращающейся на 360 °, позволяют подъемникам работать в горизонтальном положении.


MTN Productions LTD

Автор


Как упростить ручной подъем за счет установки системы блокирующего и захватного шкива

Система блокирующего шкива — это система канатов и шкивов, которая позволяет передавать силу на расстояние и встречается в повседневной повседневной жизни. такие приложения, как такелаж на парусной лодке, флагштоки, оконные жалюзи, подъемники для двигателей или даже большие строительные краны.Проще говоря, блок и снасть — это комбинация веревки и двух или более шкивов, которая снижает силу, необходимую для подъема груза. Повышенное механическое преимущество (IMA) системы блокировки и захвата облегчает подъем, а IMA блока и захвата определяется количеством раз, когда канат проходит через шкивы. Один шкив равен одному преимуществу, два шкива равны двум преимуществам и т. Д. Чтобы поднять 100 фунтов, система с одним шкивом равнялась бы 100 фунтам.требуемой подъемной силы. Однако два шкива означают всего 50 фунтов. подъемной силы требуется, чтобы поднять те же 100 фунтов, в то время как для системы с тремя шкивами потребуется всего 33 фунта. подъема на тросе.

Признанный историей как одна из величайших «шести простых машин», когда-либо созданных, первое задокументированное использование шкива было зафиксировано греческим ученым Архимедом около 250 г. до н.э. Считается, что он почти наверняка использовался при создании знаменитого Стоунхенджа в Соединенном Королевстве.

Помимо истории, существует шесть аспектов, которые необходимо учитывать при настройке системы шкивов с блокировкой и захватом: функция, подъем с помощью шкива, подъем с помощью блока и захвата, механическое преимущество, сила и работа и трение.

Функция

Система блокировки и захвата чаще всего используется там, где тяжелая машина недоступна для подъема тяжелых грузов. По этой причине требуется искусственная подъемная сила, и именно здесь вы можете увидеть систему, используемую, например, на лодке с парусами (поскольку тяжелый кран было бы крайне непрактично использовать).

Подъем с помощью шкива

Стандартный шкив — это просто одно колесо на оси, через которое проходит веревка.Для базового подъема на 100 фунтов одиночный неподвижный шкив может быть прикреплен к стропилам здания, через него проходит веревка, а затем один конец веревки прикреплен непосредственно к 100-фунтовой нагрузке. Другой конец веревки предназначен для того, чтобы вручную тянуть груз для его перемещения. В этом случае каждый раз, когда веревка натягивается на одну ногу со 100 фунтами. силы, груз будет поднят на одну ногу. Во всяком случае, менее 100 фунтов. подъемной силы груз вообще не перемещается.

Подъем с блоком и захватом

При такой установке второй шкив может быть прикреплен к грузу вместо того, чтобы прикреплять веревку непосредственно к грузу.Затем, пропуская веревку через неподвижный шкив, прикрепленный к стропилам, образуется система блокировки и захвата. Теперь веревка дважды проходит между стропилами и грузом каждый раз, когда натягивается свободный конец веревки. Чтобы поднять груз на один фут в воздух, нужно было натянуть веревку на два фута. Однако только 50 фунтов. подъемной силы потребуется, чтобы поднять груз весом 100 фунтов.

Механическое преимущество

Это несоответствие между силой, необходимой для перемещения объекта, и весом объекта является механическим преимуществом (или увеличенным механическим преимуществом = IMA) блока и снасти.Чтобы рассчитать IMA, либо разделите вес поднимаемого объекта на силу, необходимую для его подъема, либо разделите количество веревки, которую необходимо натянуть. Чтобы определить механическое преимущество машины с помощью первого метода, вы разделите вес груза на 200 фунтов. например, силой, необходимой для его подъема, 100 фунтов, что дает вам IMA равное двум. Разделив, сколько веревки тянут за один раз (два фута), на расстояние, на которое поднимается ящик (один фут), мы получим тот же ответ — IMA из двух.Обычно количество отрезков каната между двумя шкивами в блоке и снасти соответствует IMA системы или машины. В приведенном выше примере блока и снасти два отрезка каната, проходящие через два шкива, дают значение IMA, равное двум.

Сила и работа

Здесь проверяется соотношение выполненной работы (натяжение каната) по отношению к создаваемой силе и создаваемой подъемной силе. Хотя блок и захват могут уменьшить силу, необходимую для перемещения груза, они не меняют объем работы.Блок и снасть с IMA 4 позволяют поднять груз весом 4 фунта с одним фунтом силы. Однако для подъема груза на один фут требуется натяжение веревки на 4 фута.

Трение

Наконец, последний аспект, который следует учитывать, — это трение. Каждый раз, когда объект движется по другому, часть энергии этого движущегося объекта теряется на трение. В случае блока и снасти с движущимся канатом и шкивами трение снижает IMA машины.Разделив вес поднимаемого объекта на вес, необходимый для его подъема, вы сможете оценить влияние трения на IMA блока и захвата.

С момента своего изобретения в древности система блокирующего шкива и подъемного механизма превратилась в одну из величайших простых машин всех времен. Если вам нужно поднимать или перемещать тяжелые предметы с меньшими усилиями, установка блокирующей системы и системы подъемных шкивов по-прежнему является правильным решением.

В

Zoro есть все необходимое для создания эффективных блочных и подъемных машин с использованием наших комплектующих для подъемных кранов, включая шкивы и шкивы для использования с тросом, волокнистым тросом и т.

Чтобы защитить себя при переносе груза вручную, обязательно ознакомьтесь с нашим широким выбором кожаных перчаток для ладони, чтобы обеспечить улучшенный захват и более безопасное упражнение по поднятию тяжестей.

Сравните рычажные подъемники, цепные блоки и комплектующие

У вас есть работа, но вы не знаете, какое оборудование использовать? В этой статье мы сравниваем различия между рычажными тали, цепными блоками и сопутствующими товарами.

Что такое подъемник рычажный?
Рычажные подъемники — это переносные устройства, используемые для ручного подъема, опускания или подъема груза.Рычажный подъемник также может использоваться для натяжения и крепления грузов при транспортировке. Преимущество рычажных тали в том, что они могут подниматься в большинстве положений, в том числе в горизонтальном и вертикальном, где цепные тали обычно могут использоваться только в вертикальном положении.

Как работает подъемник с рычагом?
Рычажные подъемники (также известные как блоки) имеют ручку на боковой стороне блока, в которой находится внутренняя передача и храповая система, снабженная грузовой цепью. Блок рычага работает, проворачивая рычаг вверх и вниз, чтобы задействовать систему храповика и собачки, что заставляет груз перемещаться на заданное расстояние на кривошип.Направление внутреннего зубчатого колеса можно легко переключать для перемещения груза вверх или вниз по мере необходимости. На конце грузовой цепи имеется крюк для легкого прикрепления к грузу и крюк, прикрепленный к корпусу рычажного блока для прикрепления к надежной опоре (например, стальной балке).

Грузовая цепь на рычажном подъемнике имеет стандартную длину 1,5 или 3 метра, с допустимой рабочей нагрузкой от 250 кг до 9 тонн. Другие размеры доступны по запросу.

Что такое цепной блок?

Цепные блоки — это переносные устройства, используемые для ручного подъема или опускания груза.Цепная таль с ручным приводом обычно меньше и компактнее по сравнению с электрической таль того же размера. Блоки цепи можно поднимать только в вертикальном положении. Если они загружены сбоку или используются горизонтально, возможно заклинивание механизма.

Как работает цепной блок?

Цепной блок приводится в действие вручную и состоит из комбинации внутренних зубчатых шкивов, снабженных цепью. Пользователь потянет ручную цепь вниз, это приведет к повороту шкивного механизма внутри подъемника для перемещения груза.На конце грузовой цепи имеется крюк для облегчения прикрепления к грузу и крюк сверху, чтобы закрепить цепную таль на подходящей опоре.

Цепные блоки

доступны с ручным или электрическим механизмом с размерами от 250 кг до 20 т при высоте подъема 3 и 6 метров. Другие размеры доступны по запросу.

Что такое приди?

Приходите (также называемый ручным трещоточным съемником для троса) — это ручное устройство, которое может перемещать тяжелые грузы вручную.

Как это работает?

Съёмник троса работает аналогично рычажному блоку, за исключением того, что вместо цепи используется трос. Чтобы отсоединить трос от барабана, убедитесь, что механизм находится в нейтральном положении. Используются только для тяги, они не могут использоваться для каких-либо подъемных операций.

Приходите доступны с нагрузкой 1, 1,5 и 2 тонны.

Для подъемных целей
Каждый сертифицированный рычаг и цепной блок должны быть изготовлены с возможностью подъема определенного предела рабочей нагрузки e.грамм. 2 тонны. Общий вес поднимаемого груза (включая вес любого прикрепленного такелажного оборудования) не должен превышать этот предел рабочей нагрузки. WLL подъемного устройства будет четко отображаться на боковой стороне подъемника вместе с производителем и серийным номером.

Для крепления
Для крепления могут использоваться съемники троса и рычажные подъемники. Они обычно используются в транспортной отрасли для натяжения или тяги тяжелых грузов.

Для получения дополнительной информации позвоните нашему специалисту по подъему и оснастке сегодня или посетите наш интернет-магазин.

Посмотрите наше видео о работе с рычажными подъемниками:

рычагов, которые поднимают — Урок

.

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 8
(7-9)

Требуемое время: 15 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области:
Физические науки

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Студенты знакомятся с тремя из шести простых механизмов, используемых многими инженерами: рычагом, шкивом и колесно-осевым механизмом.Как правило, инженеры используют рычаг для увеличения силы, приложенной к объекту, шкив для подъема тяжелых грузов по вертикальному пути и колесо с осью для увеличения крутящего момента, прилагаемого к объекту. Механическое преимущество этих машин помогает определить их способность облегчить или ускорить работу.
Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Простые машины чрезвычайно ценны для инженеров, поскольку они используются для легкого выполнения огромных объемов работы.В частности, инженеры могут спроектировать простую машину, которая обеспечивает желаемое механическое преимущество, чтобы работа могла выполняться (более) эффективно и результативно. Даже самые сложные машины, разработанные сегодня инженерами, представляют собой комбинацию одной или нескольких из шести известных простых машин. Рычаг, шкив и колесо-ось можно найти во многих инженерных устройствах, таких как лом, кран и велосипед.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Объясните, как рычаг, шкив и колесо-ось облегчают работу.
  • Опишите, как рычаг, шкив и колесо-ось используются сегодня во многих известных инженерных системах.
  • Обсудите механическое преимущество рычага, шкива и оси с колесом.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS

МС-ПС2-2.Запланируйте расследование, чтобы получить доказательства того, что изменение движения объекта зависит от суммы сил, действующих на объект, и массы объекта.

(6-8 классы)

Вы согласны с таким раскладом?


Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.

Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
Научные знания основаны на логических и концептуальных связях между свидетельствами и объяснениями.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Движение объекта определяется суммой действующих на него сил; если общая сила, действующая на объект, не равна нулю, его движение изменится. Чем больше масса объекта, тем больше сила, необходимая для достижения такого же изменения движения. Для любого данного объекта большая сила вызывает большее изменение в движении.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Все положения объектов и направления сил и движений должны быть описаны в произвольно выбранной системе отсчета и произвольно выбранных единицах размера.Чтобы делиться информацией с другими людьми, необходимо также поделиться этим выбором.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Объяснения стабильности и изменений в естественных или спроектированных системах могут быть построены путем изучения изменений во времени и сил в различных масштабах.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Больше подобной программы

Инженерное дело: простые машины

Студенты знакомятся с шестью типами простых машин — клином, колесом и осью, рычагом, наклонной плоскостью, винтом и шкивом — в контексте построения пирамиды, получая общее представление об инструментах, которые использовались с тех пор. древние времена и используются до сих пор.

Just Plane Simple

Этот урок знакомит студентов с тремя из шести простых машин, используемых многими инженерами. Эти машины включают наклонную плоскость, клин и винт.

Преимущество машин

На этом уроке учащиеся узнают о работе с точки зрения физики и видят, что работа упрощается благодаря использованию простых машин.Уже сталкиваясь с простыми машинами каждый день, учащиеся узнают об их широко распространенном использовании для улучшения повседневной жизни.

Двигайтесь вправо, используя наклонную плоскость

Учащиеся изучают построение пирамиды, узнавая о простой машине, называемой наклонной плоскостью.Они также узнают о другой простой машине, шурупе, и о том, как она используется в качестве подъемного или крепежного устройства.

Предварительные знания

Учащиеся должны быть знакомы с шестью простыми машинами, как обсуждалось в Уроке 1 этого раздела «Преимущества машин».

Введение / Мотивация

Сегодня мы готовы познакомиться с еще тремя простыми машинами.К ним относятся рычаг, шкив и колесо-ось. Сначала эти машины могут показаться незнакомыми, но, вероятно, вы узнаете их, когда мы раскроем множество повседневных приложений, оборудования и приборов, в которых они используются. Хотя одна из шести простых машин не превосходит другую, каждая машина предлагает свои преимущества для различных инженерных приложений. Эти преимущества, а также то, как их используют инженеры, будут обсуждаться на сегодняшнем уроке, когда мы будем изучать следующие три исключительные машины.После урока учащиеся могут применить свои знания наряду со своим творчеством в практическом задании «Машины и инструменты, часть II».

Сегодня многие инженеры, особенно инженеры-механики, интересуются простыми машинами и их способностью выполнять огромный объем работы с минимальными усилиями. Чтобы понять, как это достигается, необходимо вспомнить, что работа выполняется путем приложения силы к грузу и его транспортировки на некоторое расстояние. Чем больше прилагается сила и чем дальше перемещается груз, тем больше работы выполняется.Математически эта идея выражается как

Мы знаем, что для выполнения определенной задачи необходимо выполнить определенный объем работы. Однако природа не указывает, как именно эта работа может быть выполнена. Это позволяет инженерам выполнять такой же объем работы с меньшими усилиями, просто перемещая груз на большее расстояние. Эта тактика облегчения работы выполняется с помощью простых механизмов, таких как рычаг, шкив и колесо-ось.

Рычаг

Рисунок 2.Три класса рычагов. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Рычаг является наиболее привычным из всех простых механизмов из-за его простой конструкции и широкого использования в многочисленных инженерных устройствах. Он просто состоит из жесткой балки или стержня, который свободно вращается вокруг фиксированной точки, также называемой точкой опоры . Расположив точку опоры близко к тяжелому объекту и приложив усилие издалека, рычаги можно использовать для легкого подъема огромных грузов (см. Рисунок 1).Объект, перемещаемый рычагом, часто называется нагрузкой или выходной силой, а сила, приложенная к рычагу, называется усилием или входной силой. Лом — классический пример того, как рычаг используется для облегчения работы. С помощью лома плотники могут легко извлекать гвозди из дерева, что было бы практически невозможно и крайне неэффективно без такой удобной машины.

Рис. 3. Тачка, разновидность рычага второго класса и одна из шести простых машин.авторское право

Авторские права © Министерство транспорта США, Федеральное управление автомобильных дорог http://www.fhwa.dot.gov/environment/fspubs/05232810/page16.htm

Сразу же вы увидите, что где-то на рычаге всегда есть точка опоры, нагрузка и усилие, но может быть трудно заметить, как положение каждого из них относительно друг друга может полностью изменить характеристики рычага. По этой причине рычаги подразделяются на три различных типа; называемые рычагами первого, второго и третьего класса (см. рис. 2).

Классификация каждого зависит от положения точки опоры относительно усилия и нагрузки. В первоклассном рычаге точка опоры расположена между усилием и нагрузкой, напоминая качели. Примеры этого типа рычага включают весы, лом и ножницы.

Рычаг второго класса — это когда нагрузка помещается между точкой опоры и усилием. Этот тип рычага использовался в конструкции многих устройств, таких как тачка, щелкунчик, открывалка для бутылок и обычная дверь.

Наконец, рычаги третьего класса работают с усилием, прилагаемым между точкой опоры и грузом. Эти рычаги можно найти в пинцетах, удочках, молотках, лодочных веслах и граблях.

Шкив

Рис. 4. Шкив, одна из шести простых машин. авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо, Боулдер,

На протяжении всей истории инженеры считали, что шкив является предпочтительным инструментом для подъема тяжелых предметов по прямому вертикальному пути.Шкив в основном представляет собой рифленый круглый диск, который направляет трос или трос, натянутый по его периметру, как показано на рисунке 4. С помощью одного шкива инженеры могут изменить направление приложенной силы; например, потянув веревку вниз, чтобы поднять вес. Однако использование комбинации шкивов в системе шкивов может изменить как величину, так и направление прилагаемого усилия. Чтобы увеличить подъемную силу шкива, к системе шкивов добавляются колеса шкива, так что усилие, необходимое для подъема предметов по вертикали, значительно снижается.Эта машина включена в конструкцию различных инженерных систем, таких как кран, где огромные грузы управляются с помощью небольшой силы, создаваемой относительно небольшим двигателем. Некоторые краны могут иметь множество шкивов и сложный набор тросов, так что способность поднимать более тяжелые предметы еще больше. Многие другие устройства используют шкив, чтобы воспользоваться его удивительным потенциалом, включая лифт, парусную лодку и простой флагшток.

Колесо-ось

Последняя простая машина, о которой мы собираемся узнать, — это колесно-ось, которую инженеры в первую очередь используют для увеличения крутящего или вращательного усилия.Это устройство состоит из круглого колеса, непосредственно соединенного с круглым валом или осью и повернутого для вращения вокруг общей оси (см. Рисунок 5). Из этого расположения вы можете заметить, как колесо и ось работают аналогично рычагу; однако он отличается в том смысле, что имеет способность увеличивать вращающую силу вместо линейной силы. Инженеры обычно называют вращающую силу крутящим моментом . Чтобы соответствовать определению механического преимущества, мы определяем колесо и ось таким образом, чтобы усилие или входная сила всегда прикладывались к колесу, а нагрузка или выходная сила всегда действовали на ось.

Рис. 5. Колесо-ось, одна из шести простых машин. авторское право

Авторское право © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо, Боулдер,

В большинстве случаев ось меньше колеса, и прикладываемый крутящий момент увеличивается машиной; однако такая конфигурация бывает не всегда. В некоторых случаях ось больше, чем колесо, и входное расстояние увеличивается машиной вместо входного крутящего момента.

Примеры колеса и оси включают отвертку, рулевое колесо, реактивный двигатель, механические шестерни и даже дверные ручки.

Велосипед — отличный пример нескольких простых машин, таких как колесо-ось, рычаг и шкив, объединенных в одно устройство (см. Рисунок 6). Передние и задние шины являются колесно-осевыми, причем колеса вращаются вокруг оси в центре, где зафиксированы шестерни. Шестерни и цепь действуют как шкив и помогают вращать колесо на его оси. На велосипеде несколько рычагов, один из которых — педаль. Все три этих простых механизма необходимы для передвижения велосипеда! Когда вы едете на велосипеде, ваша нога передает энергию на педаль (рычаг), которая затем передается от педали к цепи и шестерням (система шкивов).Эта энергия, наконец, передается в колесно-осевую систему (шины), а затем на землю, заставляя велосипед двигаться вперед!

Рис. 6. Велосипед, пример простой колесно-осевой машины. Авторское право

Copyright © 2007 Джанет Йоуэлл, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Предпосылки и концепции урока для учителей

Механическое преимущество машины характеризует ее способность выполнять работу эффективно и результативно.Следовательно, каждый раз, когда простая машина рассматривается в качестве соответствующей инженерной системы, необходимо определить связанные с ней механические преимущества. В Уроке 1 этого раздела механическое преимущество машины определяется как отношение нагрузки (сопротивления, которое машина преодолевает) к усилию (приложенной силе). Механическое преимущество — это способ определить, насколько хорошо работает машина. Эту идею также можно выразить общим математическим уравнением:

Для трех простых машин в этом уроке важно прояснить, что механическое преимущество машины говорит о ее возможностях.Если MA = 1 ( Mechanical Advantage = 1), это означает, что машина не влияет на облегчение работы, поскольку выходная сила точно такая же, как входная. Большинство простых машин обеспечивают механическое преимущество больше 1 ( MA > 1), что упрощает работу; то есть входная сила увеличивается, и, следовательно, механическое преимущество меньше выходной силы.

Бывают случаи, когда лучше иметь механическое преимущество меньше единицы.В этом случае машина усложняет работу, поскольку входное усилие больше, чем выходное. Может показаться, что это противоречит цели простых машин; однако сила должна быть уменьшена машиной, чтобы увеличить расстояние. Иногда это очень полезно в определенных инженерных приложениях и удивительно часто встречается среди трех машин, обсуждаемых в этом уроке.

Подводя итог этой концепции, если MA <1, расстояние умножается - работа становится тяжелее, но быстрее; если MA > 1, усилие умножается — работа становится легче, но медленнее.Обладая этой информацией, инженеры могут изменить механическое преимущество машины, чтобы произвести эффективное, действенное и очень полезное устройство.

Механическое преимущество

Рычаг

Преимущество рычагов, которое связывает усилие и нагрузку (или входное и выходное усилие), зависит от того, насколько далеко каждый из них находится от точки опоры. Механическое преимущество рычага увеличивается, когда либо усилие перемещается дальше от точки опоры, либо нагрузка перемещается ближе к точке опоры, либо и то, и другое.Идея кредитного плеча математически может быть выражена следующим образом:

В этом уравнении расстояние между нагрузкой и точкой опоры называется рычагом нагрузки , а расстояние от точки опоры до усилия называется рычагом усилия , как показано на рисунке 9.

Рис. 9. Механическое преимущество рычагов. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Обратите внимание, что единое определение механического преимущества рычага применяется ко всем трем классам рычагов.Однако, учитывая физическое расположение каждого типа рычага, отметим, что для рычагов второго класса MA > 1, а для рычагов третьего класса MA <1. Рычаги первого класса имеют уникальную возможность увеличения либо входное усилие, либо входное расстояние ( MA > 1 или MA <1). Возможности этих различных типов рычагов предоставляют инженерам широкий выбор в процессе проектирования и выбора конкретной инженерной системы.

Шкив

Системы шкива работает по принципу, что нагрузка может быть поднята проще, потянув на веревке или кабеле, который обернут между несущей конструкцией и жесткой арматурой, прикрепленной к самой нагрузке.Одна чрезвычайно распространенная идея — и часто практическое правило — для шкива состоит в том, чтобы рассчитать его механическое преимущество путем подсчета количества колес шкива, обнаруженных в системе. Хотя такая практика в целом приемлема, метод не всегда дает точные результаты. Более точный метод расчета механического преимущества шкива — это подсчет количества канатов или тросов, которые выдерживают нагрузку. Тогда математическая связь просто выражается как:

Этот результат может показаться не связанным с общим определением механического преимущества; однако эта машина остается в полном соответствии с определением после того, как определены входные и выходные расстояния.На рисунке 11 мы можем видеть, как входное расстояние, выходное расстояние и количество поддерживающих линий связаны в системе шкивов. В этом примере, если шкив имеет механическое преимущество 2 ( MA = 2), потянув за конец опорной линии с усилием над заданным входным расстоянием вызовет нагрузку быть поднято на расстояние, равную половину, что тянуто усилием. Это верно в отношении всех комбинаций шкивов: чем больше опорных линий прикреплено к грузу, тем большее входное расстояние требуется для подъема груза на желаемую высоту.В заключение мы находим, что физическая геометрия системы шкивов требует, чтобы ее механическое преимущество всегда было больше единицы и только в положительных целых значениях; т.е. MA = 1, 2, 3 и т. д.

Рис. 11. Механическое преимущество шкива. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Колесо-ось

Прежде чем констатировать механическое преимущество колесной оси, чрезвычайно важно помнить, что к колесу всегда прилагается усилие, в то время как нагрузка всегда действует так, чтобы противодействовать поворотному движению оси.В частности, когда к колесу прилагается усилие и вращается на угол θ, геометрия диктует, что входное расстояние должно быть произведением θ и радиуса колеса. Аналогичным образом, поскольку ось прикреплена к колесу и повернута на один и тот же угол θ, выходное расстояние является произведением θ и радиуса оси. Затем, исходя из общего определения, мы видим, что механическое преимущество колесной оси зависит только от радиуса каждой из них, где это можно записать как:

Этот результат информирует инженеров о том, как можно изменить механическое преимущество колеса с осью, чтобы обеспечить наиболее эффективные результаты в инженерной системе.Обычно инженеры конфигурируют колесо и ось так, чтобы его механическое преимущество было больше единицы, чтобы получить выгоду от увеличенного крутящего момента, как, например, в случае с рулевым колесом. Если инженеры предпочитают, чтобы колесо и ось увеличивали расстояние и, таким образом, работали быстрее, например, в случае с велосипедом, машина сконструирована с осью больше, чем колесо, или MA <1.

Рис. 12. Механическое преимущество колес и осей. Авторское право

Copyright © 2006 Джейк Льюис, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Сопутствующие мероприятия

  • Машины и инструменты, часть II — учащиеся конструируют систему шкивов, чтобы узнать, как можно увеличить ее механическое преимущество и согласуются ли их результаты с расчетными значениями.

Закрытие урока

Все простые машины характеризуются своей способностью обеспечивать механическое преимущество, что позволяет инженерам разрабатывать устройства, упрощающие и повышающие эффективность работы. Хотя одна машина не превосходит другую, каждая машина обладает своими уникальными и привлекательными возможностями, которые используются инженерами для множества приложений. Рычаг способен быстро увеличивать силу или расстояние; шкив может поднимать огромные грузы по вертикальной траектории; а колесо-ось используется для простого увеличения входного крутящего момента.Эти три простых станка в сочетании с тремя другими (наклонная плоскость, клин и винт) дают инженерам набор чрезвычайно ценных инструментов для эффективного выполнения работ.

Словарь / Определения

сложная машина: машина, которая работает, комбинируя две или более из шести простых машин.

Рычаг: простая машина, состоящая из жесткой балки или стержня, которая поворачивается вокруг фиксированной точки для перемещения тяжелых грузов с меньшими усилиями.

механическое преимущество: количество раз, когда сила, действующая на машину, умножается на нее.

шкив: простая машина, состоящая из рифленого круглого колеса, которое направляет веревку, трос или цепь. Эта машина в основном используется для подъема тяжелых грузов по прямому вертикальному пути.

простая машина: основные части любой машины. Простые машины могут существовать сами по себе, а также иногда спрятаны в механических устройствах вокруг вас; устройство, которое выполняет работу, увеличивая или изменяя направление силы, облегчая работу людям.

крутящий момент: результат приложения линейной силы снаружи круглой рамы для создания тенденции к повороту.

колесо и ось: простая машина, состоящая из двух круглых или цилиндрических объектов, которые скреплены вместе и вращаются вокруг общей оси. Эта машина в основном используется для увеличения крутящего момента, создаваемого пользователем.

работа: энергия, затрачиваемая на перемещение объекта на расстояние с использованием силы (W = Fd).

Оценка

Оценка перед уроком

Вопрос / ответ : Задайте учащимся следующие вопросы и обсудите их в классе:

  • Работа определяется как произведение силы и расстояния. Что из этого, сила или расстояние, затрудняет работу? (Ответ: Сила. Если машина может уменьшить силу, необходимую для выполнения работы, обычно легче применять ее на большем расстоянии.)
  • Работа определяется как произведение силы и расстояния. Что из этого, сила или расстояние, заставляет работать быстрее или медленнее? (Ответ: Расстояние. Если машина может сократить расстояние, необходимое для выполнения работы, как правило, выполнять работу быстрее, даже если это труднее.)

Оценка после введения

Голосование : Задайте вопрос «правда / ложь» и попросите учащихся проголосовать, подняв палец вверх за истину и вниз за ложь. Подсчитайте голоса и напишите числа на доске.Дайте правильный ответ.

  • Верно или неверно: рычаг состоит из четырех различных компонентов. (Ответ: Неверно. У рычага есть три основных компонента: точка опоры, усилие и нагрузка. Эти компоненты могут быть расположены тремя различными способами, поэтому рычаг имеет три разные классификации.)
  • Верно или неверно: рычаг — более простая машина, чем шкив или колесо и ось. (Ответ: неверно. Хотя рычаг может быть лучшим выбором для инженеров в конкретной конструкции, одна машина не превосходит другую.Каждая простая машина имеет свои уникальные преимущества, которые можно использовать в различных инженерных приложениях.)

Итоги урока, оценка

Вопрос для обсуждения : запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы учащихся.

  • Спросите студентов, как механическое преимущество машины помогает инженерам. Студенты должны понимать, что если механическое преимущество машины меньше 1, машина увеличивает входное расстояние (работа тяжелее, но намного быстрее).Если механическое преимущество машины больше 1, машина увеличивает входную силу (работа легче, но медленнее). Если MA = 1, машина ничего не делает, и работа такая же. Другими словами:

Если MA <1, то работать тяжелее, но быстрее

Если MA > 1, то работа будет медленнее, но проще

Мероприятия по продлению урока

Командное соревнование : Разделите класс на небольшие группы по два или три ученика в каждой и предложите каждой группе подумать, где в современных инженерных системах можно найти рычаг, шкив и колесо-ось.Группа, которая думает о большем количестве машин, — это команда-победитель. Чтобы получить полную оценку, каждая команда должна указать инженерное устройство вместе с соответствующей простой машиной. Примеры: Рычаг: качели, весы, лом, тачка, щелкунчик, открывалка для бутылок, пинцет, удочка, молоток, весло для лодки, грабли и т. Д. Шкив: кран, подъемник, флагшток и т. Д. Колесо и Ось: отвертка , рулевое колесо, велосипедные шестерни, дверная ручка и т. Д.

Комплексные машины:

[Примечание для учителя: это дополнительное упражнение следует выполнять после того, как учащиеся познакомятся со всеми шестью простыми машинами в ходе этого урока и урока Just Plane Simple]

Сложная машина — это машина, которая работает путем объединения двух или более простых машин.Рассмотрим ножницы. Два рычага, которые вы сжимаете, — это рычаги , а режущие кромки лезвий — острые клинья . Ножницы были решением реальной проблемы, которую можно было упростить, разбив ее на более мелкие части. Простые механизмы рычага и клина были объединены для создания инженерного решения.

В группах по двое подумайте о следующих сложных машинах. Для каждой сложной машины перечислите простые машины, которые были объединены, и где они находятся (точно так же, как в описании ножниц):

  1. Тачка
  2. Ручной консервный нож
  3. Точилка для карандашей
  4. Штопор

Ответов:

  • Тачка: Сама тачка представляет собой рычаг 2-го класса, совмещенный с колесом и осью, чтобы она катилась.
  • Ручной консервный нож: ручка, которую вы вращаете, представляет собой колесо и ось. Две длинные руки, которые зажимают, образуют рычаг. Круговое колесо, прорезающее металлическую крышку, представляет собой острый клин.
  • Точилка для карандашей: лезвие, которое режет и точит карандаш, представляет собой клин. Винт скрепляет детали. То, что вы вращаете, — это колесо и ось.
  • Штопор: вращающаяся ручка вверху представляет собой колесо и ось. Спиральная металлическая деталь, фиксирующая пробку, представляет собой винт. Острый наконечник в нижней части спирального элемента — это клин, который нужно вонзить в пробку перед поворотом.Две опущенные боковые рычаги — это рычаги.

Рекомендации

Кахан, Питер. Движение, силы и энергия: Science Explorer Student Edition . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2002.

Маколей, Дэвид. Как все устроено . Бостон, Массачусетс: Компания Houghton Mifflin, 1988.

Окружающая среда: Ручные инструменты для работы на тропе . Последнее обновление: 16 июня 2005 г.Федеральное управление шоссейных дорог Министерства транспорта США. По состоянию на 31 августа 2007 г. http://www.fhwa.dot.gov/environment/fspubs/05232810/page16.htm

Вудс, Майкл и Мэри Вудс. Древние машины: от клинья до водяных колес . Миннеаполис, Миннесота: Runestone Press, 2000.

Другая сопутствующая информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, согласованный с NGSS, чтобы найти дополнительные учебные программы по физике и физическим наукам, посвященные инженерным наукам.

авторское право

© 2007 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джейк Льюис; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой электронной библиотеки было разработано в рамках Комплексной программы преподавания и обучения в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда.0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 12 января 2021 г.

Мощные шкивы — Урок — Инженерное дело

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 4
(3-5)

Требуемое время: 30 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области:
Геометрия, Физические науки, Решение проблем, Рассуждения и доказательства, Наука и технологии

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Студенты продолжают изучать историю построения пирамиды, узнавая о простой машине, называемой шкивом.Они узнают, как можно использовать шкив для изменения направления приложенных сил и перемещения / подъема чрезвычайно тяжелых предметов, а также узнают о мощных механических преимуществах использования системы с несколькими шкивами. Студенты проводят простую демонстрацию, чтобы увидеть механическое преимущество использования шкива, и они определяют современные инженерные применения шкивов. На практике они видят, как шкив может изменять направление силы, разницу между фиксированными и подвижными шкивами и механическое преимущество, полученное при использовании нескольких / комбинированных шкивов.Они также узнают, как инженеры используют шкивы в повседневных целях.
Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры — эксперты в использовании преимуществ простых машин во всех видах реальных приложений, приносящих пользу обществу. Они включают механическое преимущество шкивов в свою конструкцию многих современных конструкций, машин, продуктов и инструментов, таких как краны, лифты, флагштоки, тросы, моторы, велосипедные кольца / цепи, веревки для белья, ведра / веревки для колодцев, устройства для скалолазания, жалюзи на окнах и парусные / рыбацкие лодки.Используя несколько шкивов в сочетании с двигателями и электроникой, инженеры создают сложные современные устройства, которые выполняют большую работу при очень небольшой мощности.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

  • Продемонстрируйте, как используются шкивы.
  • Объясните, как в древние времена инженеры могли использовать шкивы для работы.
  • Определите современные приложения, в которых инженеры используют шкивы.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS

3-ПС2-1.Спланируйте и проведите расследование, чтобы получить доказательства воздействия сбалансированных и неуравновешенных сил на движение объекта.

(Класс 3)

Вы согласны с таким раскладом?


Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.

Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
Совместно спланируйте и проведите расследование для получения данных, которые будут служить основой для доказательств, используя объективные тесты, в которых контролируются переменные и количество рассмотренных испытаний.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

В научных исследованиях используются различные методы, инструменты и техники.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Каждая сила действует на один конкретный объект и имеет как силу, так и направление. На покоящийся объект обычно действует несколько сил, но они складываются, чтобы получить нулевую чистую силу на объект.Силы, которые не равны нулю, могут вызвать изменение скорости или направления движения объекта. (Граница: на этом уровне используется качественное и концептуальное, но не количественное сложение сил.)

Соглашение о согласовании:
Спасибо за ваш отзыв!

Соприкасающиеся предметы оказывают друг на друга силу.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Причинно-следственные связи обычно выявляются.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемые характеристики NGSS

3-ПС2-2.
Выполняйте наблюдения и / или измерения движения объекта, чтобы предоставить доказательства того, что шаблон может быть использован для прогнозирования будущего движения.(Класс 3)

Вы согласны с таким раскладом?


Спасибо за ваш отзыв!

Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.

Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Пересекающиеся концепции
Проведите наблюдения и / или измерения, чтобы получить данные, которые послужат основой для доказательства для объяснения явления или проверки проектного решения.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Научные открытия основаны на распознавании закономерностей.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Можно наблюдать и измерять закономерности движения объекта в различных ситуациях; когда это прошлое движение демонстрирует регулярный образец, будущее движение может быть предсказано по нему. (Граница: технические термины, такие как величина, скорость, импульс и векторная величина, не вводятся на этом уровне, но разрабатывается концепция, согласно которой для описания некоторых величин требуется как размер, так и направление.)

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Шаблоны изменений можно использовать для прогнозирования.

Соглашение о выравнивании:
Спасибо за ваш отзыв!

Государственные стандарты Common Core — математика

  • Умножаем и делим в пределах 100.(Оценка
    3)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

  • Умножайте или делите для решения словесных задач, связанных с мультипликативным сравнением, например.g., используя рисунки и уравнения с символом неизвестного числа для представления проблемы, отличая мультипликативное сравнение от аддитивного.
    (Оценка
    4)

    Подробнее

    Посмотреть согласованную учебную программу

    Вы согласны с таким раскладом?


    Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_simple_lesson05], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Поднимите собственный вес

Используя обычные материалы (катушки, веревку, мыло), ученики узнают, как можно использовать шкив, чтобы легко изменить направление силы, облегчая перемещение больших объектов. Они видят разницу между фиксированными и подвижными шкивами и механическое преимущество, полученное при использовании нескольких / комбинированных шкивов….

Рычаги подъема

Студенты знакомятся с тремя из шести простых механизмов, используемых многими инженерами: рычагом, шкивом и колесно-осевым механизмом. Как правило, инженеры используют рычаг для увеличения силы, приложенной к объекту, шкив для подъема тяжелых грузов по вертикальному пути и колесо с осью для увеличения крутящего момента…

Инженерное дело: простые машины

Студенты знакомятся с шестью типами простых машин — клином, колесом и осью, рычагом, наклонной плоскостью, винтом и шкивом — в контексте построения пирамиды, получая общее представление об инструментах, которые использовались с тех пор. древние времена и используются до сих пор.

Let’s Move It!

Учащиеся изучают методы с использованием простых машин, которые, вероятно, использовались при строительстве древних пирамид, а также обычную современную транспортировку материалов. Они узнают о колесе и оси как о средстве транспортировки материалов из карьера на строительную площадку.

Предварительные знания

Общие сведения о пирамидах. Знакомство с шестью простыми машинами, представленными в Уроке 1 этого раздела.

Введение / Мотивация

Мы активно изучаем простые машины и строим древние египетские пирамиды, которые были наняты инженерами для проектирования и строительства.Теперь мы собираемся углубиться в наше понимание шкивов, чтобы увидеть, можем ли мы использовать эти знания, чтобы упростить нашу работу с .

Никто точно не знает, были ли шкивы одной из простых машин , которые древние культуры использовали для строительства пирамид. Некоторые люди считают, что красивые и массивные пирамиды не могли быть построены с использованием чего-то столь же простого, как простые машины. У некоторых людей есть дикие теории о том, как возникли пирамиды — возможно, пришельцы с другой планеты пришли на Землю и построили их.Что ж, мы не знаем об этом, но мы знаем, что люди очень творческие и находчивые, когда они этого хотят. Пока мы ограничиваемся материалами и технологиями, которые были доступны древним египтянам, для нас приемлемо использовать наши знания для создания систем шкивов для построения нашей пирамиды.

Рис. 2. Шкив на рыбацкой лодке. Авторское право

Copyright © 2004 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены.

Шкив представляет собой простую машину, состоящую из струны (или веревки), обернутой вокруг колеса (иногда с канавкой), с одним концом веревки, прикрепленным к объекту, а другим концом, прикрепленным к человеку или двигателю. Шкивы могут показаться простыми, но они могут обеспечить мощное механическое преимущество, позволяющее легко выполнять подъемные операции.

Шкивы используются в повседневной жизни по-разному. Какие шкивы вы можете придумать? Некоторыми распространенными примерами являются большие строительные краны, которые используют шкивы для подъема тяжелых предметов с помощью двигателя, который обычно является очень слабым (см. Рисунок 1), силовые тренажеры в тренажерном зале, некоторые лифты, флагштоки, оконные жалюзи, велосипедные кольца / цепи, бельевые веревки и т. Д. ведро / веревка для водозабора, тросы, моторы, устройства для скалолазания, а также парусные и рыболовные лодки (см. Рисунок 2).

Лифт — это современное инженерное использование системы шкивов, которая работает так же, как подъем большого камня при строительстве пирамиды. Без использования шкивов лифту потребовался бы большой двигатель, чтобы тянуть кабель прямо вверх. Вместо использования большого двигателя в некоторых лифтах используется большой вес, который использует силу тяжести , чтобы помочь поднять кабину лифта (см. Рисунок 3). В этой ситуации приводной двигатель может быть намного меньше и использоваться только для определения направления, в котором должен двигаться лифт.

Рис. 3. Добавление противовеса и двух шкивов с двигателем посередине упрощает перемещение лифта. Авторское право

Авторские права © Джастин Фриттс, Программа ITL, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере, 2005.

Но как колесо с веревкой может помочь нам перемещать огромные камни, необходимые для постройки пирамиды? Что ж, шкивы помогают нам, изменяя направление силы , которую мы используем для подъема объекта. Вам легче подтянуться на веревке или потянуть вниз? Используя шкив, нам не нужно тянуть вверх за веревку, чтобы поднять прикрепленный к ней тяжелый предмет, но вместо этого мы можем потянуть за нее.Представьте себе флагшток в качестве примера. Когда вы тянете за веревку флагштока, флаг поднимается вверх по полюсу и развевается в воздухе. Это потому, что на флагштоке есть шкив. Используя шкивы для перенаправления силы , камень можно было поднять с земли, что позволило большему количеству людей ухватиться за веревку и увеличило вес, поэтому рабочим приходилось меньше тянуть. Чтобы еще больше упростить это усилие, рабочие, использующие шкив, могли перемещать большой камень вверх по пандусу, натягивая веревку при спуске по пандусу, используя гравитацию в своих интересах.

Настоящее механическое преимущество шкива заключается в использовании сразу нескольких шкивов. Использование нескольких шкивов уменьшает силу, необходимую для перемещения объекта, за счет увеличения длины веревки, используемой для подъема объекта. Механическое преимущество (MA) шкивной системы равно количеству тросов, поддерживающих подвижную нагрузку. (Это означает, что не считайте веревки, которые — только , используемые для перенаправления, см. Рисунки 6 и 7.) Мы знаем из других уроков по простым машинам, что для получения большего механического преимущества существует компромисс.Со шкивом компромисс — расстояние. Таким образом, если два шкива используются вместе, требуемое усилие уменьшается вдвое, но требуется вдвое больше веревки, чтобы поднять объект на ту же желаемую высоту. (Проиллюстрируйте эту концепцию студентам, проведя следующую демонстрацию в классе; см. Рисунок 4.)

Рис. 4. (слева) Используя один виток веревки, сложно стянуть метлы вместе. (справа) Использование нескольких оберток упрощает сборку веников.авторское право

Copyright © Джастин Фриттс, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2005.

Демонстрация классной метлы и веревки:

Для этой демонстрации требуются три ученика, две метлы и ~ 6 метров веревки. Привяжите веревку к одной из метел (метла 1) и оберните ее вокруг другой метлы (метла 2). Попросите двух учеников встать на расстоянии примерно метра друг от друга, каждый держит по одной метле, и постарайтесь держать метлы разделенными, пока третий ученик тянет за свободный конец веревки; Собрать палки метлы должно быть непросто.Затем снова оберните веревку вокруг каждой метлы. Попробуйте снова собрать учеников / метлы вместе; чем чаще вы наматываете веревку на метлы, тем легче третьему ученику стягивать остальных вместе! Это пример, демонстрирующий силу механического преимущества. Обратитесь к соответствующему упражнению «Тяга к собственному весу», чтобы помочь учащимся лучше понять системы шкивов, проиллюстрировав, как шкив можно использовать для легкого изменения направления силы, облегчая перемещение больших объектов.

Шкивы могут быть намного сложнее. Инженеры объединяют множество шкивов в систему шкивов, которая значительно снижает силу, необходимую для подъема объекта. Они часто используют системы шкивов для перемещения очень тяжелых предметов. Блок и снасть — это пример системы шкивов, которую можно прикрепить к чему угодно. Для этого может потребоваться много троса или веревки, но человек, использующий достаточное количество шкивов, может поднять несколько тонн. Инженеры используют блоки и подъемники вместе с двигателями и электроникой для создания современных устройств, которые работают с очень низким энергопотреблением, таких как краны и лифты.В Диснейленде инженеры даже используют систему шкивов, чтобы перемещать Тинкербелл по небу.

Мы не уверены, использовали ли египтяне шкивы, и еще не нашли никаких доказательств того, что они использовали, но мы знаем, что если бы они использовали их, жизнь была бы легче, чем если бы они этого не делали. Теперь, когда мы разбираемся в шкивах и располагаем современными материалами, мы можем строить пирамиды намного проще. Сегодня мы рассмотрим разработку системы шкивов и посмотрим, сможем ли мы разработать способ доставить наши самые тяжелые камни на вершину нашей пирамиды с помощью этой простой машины.

Предпосылки и концепции урока для учителей

Используйте презентацию PowerPoint «Шкивы и пирамиды» как полезный инструмент в классе. (Покажите презентацию PowerPoint или распечатайте слайды для использования с диапроектором. Презентация анимирована для продвижения стиля, основанного на запросах; каждый щелчок раскрывает новую точку зрения о каждой машине; попросите учащихся предложить характеристики и примеры, прежде чем вы их покажете .)

Шкив, простой механизм, помогает выполнять работу, изменяя направление сил и облегчая перемещение крупных объектов. Когда мы думаем о шкивах, большинство людей думают о типе шкива, который позволяет человеку перенаправлять направление силы. При использовании этого типа шкива, называемого фиксированным шкивом , при натяжении веревки объект поднимается над землей. Также существуют подвижные шкивы и системы шкивов . Тысячи лет назад первые инженеры использовали шкивы для облегчения строительства и выполнения многих полезных повседневных задач.Многие обелиски были возведены с помощью шкивов, а в колодцах есть шкивы для сбора воды.

Фиксированные шкивы

Рис. 5. Фиксированный шкив без механического преимущества. Авторское право

Copyright © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

Наиболее распространенная концепция шкива заключается в том, что это простой механизм, перенаправляющий силу. Это означает, что, обматывая веревку вокруг шкива и прикрепляя веревку к объекту, человек тянет веревку вниз, чтобы поднять объект, вместо того, чтобы поднимать объект (см. Рисунок 5; представьте, что поднимаете флаг).Хотя это полезное и удобное использование шкивов, оно имеет серьезное ограничение: сила, которую вы должны приложить, чтобы поднять объект, была такой же, как если бы вы просто поднимали объект без шкива (что приемлемо для поднятия флажка, но недостаточно помогает при попытке поднять камень пирамиды). Это означает, что фиксированный шкив не дает никаких механических преимуществ.

Фиксированная конфигурация шкива полезна для поднятия объекта на уровень над вашей головой. Использование этого типа шкива также позволяет использовать силу тяжести.И, прикрепив веса к концу веревки, которую вы тянете, вы можете уменьшить силу, которую вы должны приложить. Этот тип шкива также можно использовать для балансировки объекта, прикрепляя предметы равного веса к обеим сторонам веревки, при этом ни один объект не перемещается. После приложения силы к любой из сторон система продолжает движение в этом направлении. Такая система шкивов используется в некоторых лифтах. К лифту прикреплен трос, который поднимается вокруг шкива, затем опускается и прикрепляется к противовесу.Двигатель, приводящий в движение кабину лифта, потребляет гораздо меньше энергии, поскольку противовес удерживает лифт в равновесии.

Подвижные шкивы

Рис. 6. Подвижный шкив с механическим преимуществом двух. Авторское право

Copyright © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

Другой тип шкива — подвижный шкив. В системе с подвижным шкивом канат прикреплен к фиксированной (неподвижной) точке, шкив прикреплен к объекту, который вы хотите переместить, а другой конец каната остается свободным (см. Рисунок 6).При натяжении веревки шкив перемещается, и объект поднимается. Этот тип системы хорош, если вы пытаетесь поднять объект, расположенный под вами, до вашего уровня. В другом варианте, если обе стороны подвижной системы шкивов зафиксированы и веревка натянута между фиксированными точками, система становится похожей на колесо и ось, потому что объект может двигаться по веревке, если к нему приложена сила (например, , почтовый индекс).

Шкивные системы

Рис. 7. Система шкивов с механическим преимуществом двух.авторское право

Copyright © Дениз Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

Рис. 8. Система шкивов с механическим преимуществом, равным четырем, поскольку она имеет четыре несущих нагрузку сегмента веревки. Авторское право

Авторские права © Дениз У. Карлсон, Программа ITL, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере, 2007.

Использование системы шкивов может быть гораздо более сложным и дает мощное механическое преимущество — значительно уменьшая силу, необходимую для перемещения объекта.Если используется один подвижный шкив (Рисунок 6), сила, необходимая для подъема объекта, прикрепленного к подвижному шкиву, уменьшается вдвое. Система шкивов, показанная на рисунке 7, не меняет механического преимущества, показанного на рисунке 6, однако она меняет направление необходимой силы. Компромисс заключается в том, что количество требуемой веревки увеличивается, а также увеличивается количество веревки, которую вы должны тянуть, чтобы поднять объект. Если к системе добавлены два фиксированных шкива и к объекту прикреплен второй подвижный шкив, сила, необходимая для подъема объекта, станет четвертью веса объекта, и потребуется в четыре раза больше веревки (см. Рис. 8). презентация PowerPoint «Шкивы и пирамиды»).

Механическое преимущество

Сильное механическое преимущество шкива заключается в использовании сразу нескольких шкивов. Комбинирование нескольких шкивов уменьшает силу, необходимую для перемещения объекта, за счет увеличения длины веревки, используемой для подъема объекта. Количество веревки можно найти по формуле веревка = исходное количество веревки x количество шкивов. Механическое преимущество (MA) шкивной системы равно количеству тросов, поддерживающих подвижную нагрузку. (Это означает, что не учитывайте веревки, которые используются только для перенаправления, см. Рисунки 6, 7 и 8.)

Сопутствующие мероприятия

Закрытие урока

Как шкивы могут облегчить нам жизнь? Шкивы — это мощные простые машины. Они могут изменить направление силы, что может значительно облегчить нам перемещение чего-либо. Если мы хотим поднять объект весом 10 килограммов на высоту одного метра, мы можем поднять его прямо вверх или использовать шкив, чтобы мы могли потянуть за один конец, чтобы поднять объект вверх.Использовать шкив намного проще, потому что, пока мы весим более 10 килограммов, мы можем просто повиснуть за конец веревки и воспользоваться силой тяжести, чтобы наш вес обеспечивал всю необходимую силу для подъема объекта.

Шкивы

также могут дать нам механическое преимущество, если мы используем несколько веревок вместе и больше. Этот процесс уменьшает количество силы, необходимой для поднятия чего-либо.

Хотя мы не знаем, использовались ли шкивы древними строителями пирамид, мы знаем, что шкивы — идеальная простая машина для многих задач, необходимых для строительства пирамиды.В сегодняшнем высокотехнологичном мире инженеры по-прежнему используют шкивы для облегчения сложных задач. Без них наша жизнь была бы намного труднее.

Проведите итоговую оценку, как описано в разделе «Оценка». В заключение завершите таблицу KWL и задайте задачи со словами, в которых учащиеся вычисляют механическое преимущество наклонной плоскости (см. Раздел «Оценка»).

На других уроках этого модуля студенты изучают каждую простую машину более подробно и видят, как каждую из них можно использовать в качестве инструмента для построения пирамиды или современного здания.

Словарь / Определения

Фиксированный шкив: система шкивов, в которой шкив прикреплен к фиксированной точке, а веревка прикреплена к объекту.

сила: толкать или тянуть объект; способность выполнять работу.

гравитация: естественная сила притяжения, оказываемая Землей на объекты на ее поверхности или вблизи нее, стремящаяся притягивать их к центру тела.

механическое преимущество: преимущество, полученное за счет использования простых машин, позволяющих выполнять работу с меньшими усилиями. Облегчение задачи (что означает меньшее усилие), но может потребоваться больше времени или места для работы (большее расстояние, веревка и т. Д.). Например, приложение меньшей силы на большем расстоянии для достижения того же эффекта, что и приложение большой силы на небольшом расстоянии. Отношение выходной силы, оказываемой машиной, к приложенной к ней входной силе.

подвижный шкив: система шкивов, в которой шкив прикреплен к объекту; один конец веревки прикреплен к фиксированной точке, а другой конец веревки свободен.

шкив: простой механизм, который изменяет направление силы, часто для подъема груза. Обычно состоит из рифленого колеса, в котором движется натянутый трос или цепь.

перенаправить силу: чтобы изменить направление вашего толчка или тяги, чтобы получить преимущество над задачей.

простая машина: машина с небольшим количеством движущихся частей или без них, которая используется для облегчения работы (дает механическое преимущество). Например, клин, колесо и ось, рычаг, наклонная плоскость, винт или шкив.

работа: сила, действующая на объект, умноженная на расстояние, на которое он перемещается. W = F x d (сила, умноженная на расстояние).

Оценка

Оценка перед уроком

Мозговой штурм: Предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении в классе. Напомните студентам, что в ходе мозгового штурма ни одна идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует уважительно выслушивать. Занять некритическую позицию, поощрять дикие идеи и препятствовать критике идей.Попросите их поднять руки, чтобы ответить. Напишите их идеи на доске. Спросите у студентов:

  • Что такое простые машины? В чем преимущество простых машин? (Возможные ответы: машина с небольшим количеством движущихся частей или без них, которая используется для облегчения работы. Простые машины облегчают работу, создавая механическое преимущество, например, заменяя большее расстояние за меньшую силу.)
  • Почему инженеры заботятся о простых машинах? (Ответ: современное оборудование, конструкции и инструменты используют простые машинные принципы для выполнения простых и сложных задач.Хотя вы, возможно, никогда не увидите шкив в действии на стройплощадке, шкивы спрятаны внутри двигателей, внутри кранов и постоянно работают за кулисами.)

Таблица «Знай / Хочу знать / Учиться» (KWL): Создайте классную диаграмму KWL, чтобы помочь организовать изучение новой темы. На большом листе бумаги или классной доске нарисуйте таблицу с заголовком «Простые машины: шкивы». Нарисуйте три столбца с названиями K, W и L, представляющие, что студенты знают о шкивах, что они хотят, чтобы знал о шкивах и что они узнали о шкивах и их механических преимуществах.Заполняйте разделы K и W во время введения к уроку по мере появления фактов и вопросов. Заполните L-часть в конце урока.

Оценка после введения

Вопросы для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов.

  • Что мы наблюдали во время демонстрации метлы и веревки? Каков был эффект от добавления шкивов? (Возможные ответы: шкивы в действии, использование механических преимуществ для облегчения работы, добавление большего количества шкивов (обмоток веревки), которые упростили стягивание двух щеток вместе.)
  • Объясните, как найти механическое преимущество системы шкивов. (Ответ: механическое преимущество шкива в том, что система равна количеству веревок, поддерживающих подвижный шкив.)
  • В чем состоит компромисс механического преимущества в системе шкивов? (Ответ: расстояние или длина веревки.)
  • Какие примеры современных изделий разработали инженеры со шкивами? (Возможные ответы: краны, лифты, блоки и снасти на лодках, флагштоки, тросы, моторы, велосипедные кольца / цепи, устройства для скалолазания, оконные жалюзи и парусные лодки.)

Итоги урока, оценка

Таблица KWL (Заключение): Как класс, завершите столбец L таблицы KWL, как описано в разделе «Оценка перед уроком». Составьте список всего, что студенты узнали о шкивах и их механических преимуществах. Были ли даны ответы на все вопросы W? Что нового они узнали? Можно ли использовать шаблон, основанный на их наблюдениях за движением объекта, для предсказания будущего движения?

Задачи со словами: Оцените понимание учащимися концепций урока, задав следующие задачи со словами.Напишите на доске: Механическое преимущество системы шкивов = количество отрезков каната, поддерживающих нагрузку.

  • Если бы мы использовали один фиксированный шкив и хотели поднять камень на 100 метров, сколько силы и веревки потребовалось бы, чтобы поднять 500-килограммовый камень? (Ответ: сила равна весу камня, поэтому 500 килограммов. Поскольку мы используем только один шкив, веревка должна быть не менее 100 метров [расстояние от шкива до камня], но больше вероятно, будет около 200 метров [одна длина до шкива от камня и одна длина от шкива до вас].)
  • Если бы мы использовали 10 шкивов в системе и хотели бы поднять камень на 100 метров, сколько силы и веревки нам понадобится, чтобы поднять тот же самый 500-килограммовый камень? (Ответ: Сила может быть уменьшена до 1/10 веса камня [50 килограммов], поскольку у нас будет 10 веревок со шкивами. Однако нам легко понадобится 1000 метров веревки [в 10 раз больше длины одной веревки] или 2000 метров, если бы мы были на одном уровне со скалой.)

Мероприятия по продлению урока

Попробуйте сделать человеческий шкив.Вам понадобится доска, прочная веревка и место с верхней опорой, например, футбольные ворота или игровая площадка. Оберните один конец веревки вокруг 2 x 4 (или чего-нибудь прочного, например, сиденья от качелей), а другой конец веревки оберните вокруг ворот, так чтобы задний конец висел на земле. Позвольте одному ребенку сесть на 2 x 4, пока двое других детей пытаются поднять их, потянув за свободный конец веревки. Оборачивайте веревку вокруг ворот или опоры, пока двое детей не смогут легко поднять и опустить сидящего ребенка.Может быть полезно начать сидящего ребенка из положения стоя (обе ноги на земле).

Если учащиеся не знакомы с зиплайном, предложите им поискать это в Интернете. Застежка-молния — забавный пример подвижного шкива.

Предложите более продвинутым ученикам вычислить механическое преимущество использования нескольких шкивов, требующих деления с остатками или дробями.

Рекомендации

Словарь.com. ООО «Издательская группа« Лексико ». По состоянию на 25 января 2006 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

авторское право

© 2005 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джастин Фриттс; Лоуренс Э. Карлсон; Жаклин Салливан; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон, при участии студентов, участвовавших в курсе подготовки инженерного корпуса К-12 весной 2005 года.

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этих программ электронных библиотек было разработано в рамках Комплексной программы преподавания и обучения в рамках гранта GK-12 Национального научного фонда. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 15 декабря 2020 г.

Типы шкивов и их применение

Хотя шкивы могут быть относительно небольшим оборудованием, они играют решающую роль в машиностроении и подъемном оборудовании. Они используются вместе с тросом, ремнем или тросом для подъема предметов с помощью крана.

По сути, шкив — это колесо с открытой канавкой, вокруг которой проходит веревка или трос, чтобы оно могло вращаться снаружи.Один конец кабеля прикреплен к предмету, который необходимо переместить, а другой — к неподвижному объекту, например, к основанию крана. Кабель плавно перемещается по колесу шкива, когда он наматывается на неподвижный объект, поднимая другой объект в воздух.

Шкивы также широко известны как шкивы, и когда два или более шкива используются вместе для дополнительной прочности, это называется блоком шкива. Канатные шкивы фактически использовались еще в 1500-х годах для подъема воды из колодцев, и они, вероятно, использовались для подъема и перемещения тяжелых камней, которые создали Стоунхендж в Великобритании.

За столетия общая конструкция блоков шкива практически не изменилась. В наши дни они обычно изготавливаются из сплава железа и стали. В некоторые модели также добавляют углерод и силикон для дополнительной прочности.

Наиболее распространенная конструкция блока шкива, используемого в подъемном оборудовании, состоит из семи частей:

  1. Крючок
  2. Ремешок
  3. Ракушка
  4. Шкив
  5. Штифт
  6. Глотать
  7. казенная часть

Во-первых, есть крюк вверху, который соединяет весь блок с элементом подъемного оборудования , например, с верхней частью крана.

Далее идет лента , которая окружает блок шкива , чтобы канат или трос оставались на месте.

Также имеется защитный кожух , окружающий шкив.

Внутри находится шкив или шкив , который выглядит как колесо. Штифт проходит через шкив и может вращаться.

Отверстие между внутренним шкивом и внешней полкой называется ласточкой , а нижнее отверстие гильзы — казенной частью .

Источник

Вы определенно захотите приобрести прочный и достаточно прочный блок шкива для любой задачи, в которой вы будете его использовать. Вы также должны обратить внимание на шкив с гладким радиусом, чтобы уменьшить трение между металлом шкива и тросом или тросом. Также лучше всего покупать шкив с закругленными наружными диаметрами, так как любые острые углы могут повредить или изнашивать канат, когда он скользит по шкиву.

Наконец, ищите шкив с более толстым основанием и более тонкими боковыми канавками.Это обеспечивает лучшую поддержку, позволяя кабелю плавно перемещаться по верху.

Источник

Теперь, если вы находитесь на рынке расходных материалов для подъемного оборудования, вы можете быть немного ошеломлены доступными опциями. Существует множество типов и стилей, и некоторые из них лучше подходят для конкретной работы, чем другие.

Итак, вот все, что вам нужно знать о выборе правильного блока смены для любой работы, которая у вас под рукой.

Типы подшипников

Подшипник — это ось внутри шкива, которая помогает минимизировать трение при движении троса или каната вперед и назад внутри блока шкива.Есть несколько различных типов подшипников, которые используются для разных целей.

  • Бронзовый подшипник: лучше всего подходит для умеренных нагрузок с низкой линейной скоростью.
  • Роликовый подшипник

  • : подходит для более тяжелых нагрузок и высоких скоростей. Только для радиальных нагрузок.
  • Цилиндрический подшипник с полным комплектом

  • : высокая скорость, большие нагрузки и непрерывная работа.
  • Конический роликоподшипник

  • : более тяжелые нагрузки и высокие скорости. Его можно использовать для продолжительных операций с осевыми и радиальными нагрузками.

Источник

Профили с пазами

Канавки внутри шкивов бывают различной формы и стиля. Эти разные стили предназначены для использования с разными типами канатов или тросов, и лучше всего выбирать размер канавки, который на 5-10% шире диаметра используемого каната.

Источник

Также очень важно следить за износом канавки. Со временем он может изнашиваться, особенно если они используются с изделиями из троса, что приводит к дополнительному истиранию.Чрезмерный износ может привести к более быстрому повреждению канатов и кабелей.

Профиль канавки в стиле API имеет ширину 30 градусов, стиль Aise — ширину 35 градусов, а европейский стиль является самым широким при 45 градусах.

Источник

Существуют также канавки различной формы. U-образные профили лучше всего подходят для веревок, поскольку они предотвращают защемление и позволяют округлой форме плавно скользить.V-образные профили лучше всего подходят для стропов и кабелей.

Шкивы для нормальной работы

Как следует из названия, шкивы для нормального режима работы рассчитаны на умеренные весовые нагрузки и «нормальные» режимы работы. Эти шкивы доступны в виде шкивов шириной от 76 мм до 406 мм (от 3 до 16 дюймов) и часто защищены щитками, чтобы используемый трос или проволока оставались на месте.

Блок шкива для нормального режима работы лучше всего подходит для легких нагрузок и низких скоростей линии, например, для ручных приложений.

Существует пять различных типов подшипников на шкивах для нормального режима работы. Подшипники представляют собой небольшие круглые металлические части, которые помещаются внутри шкива, чтобы помочь ему вращаться.

Источник

Подшипники разных типов предназначены для различных областей применения.

  • Самосмазывающиеся бронзовые втулки лучше всего подходят для шкивов, которые труднодоступны для повторной смазки и часто лучше всего подходят для малой скорости и прерывистой работы.
  • Шкивы с гладким отверстием лучше всего подходят для нечастого использования и легких нагрузок, и их необходимо регулярно смазывать.
  • Простые бронзовые втулки требуют частой смазки, но рассчитаны на более высокие нагрузки и продолжительную работу на низких скоростях.
  • Прямые роликоподшипники оптимальны для средних нагрузок и высоких скоростей. Требуется регулярная смазка, особенно если он находится в непрерывном режиме работы.
  • Конические роликоподшипники предназначены для высоких нагрузок и высокоскоростной бесперебойной работы. Они действительно требуют регулярной смазки, особенно если они используются постоянно.

Шкивы для нормального режима работы изготовлены из высокопрочного чугуна с механической обработкой, который имеет явные преимущества перед другими типами металлов, в частности сталью. Ковкий чугун имеет более высокое содержание кремния, что обеспечивает большую обрабатываемость и часто служит дольше, чем инструменты из стали.

Шкивы для нормальной работы обычно используются в:

  • Парусное снаряжение
  • Сельскохозяйственная техника
  • Некоторые конструкции, но не для тяжелого несущего оборудования
Шкивы для тяжелых условий эксплуатации

Шкивные блоки повышенной прочности лучше всего подходят для тяжелых условий эксплуатации с более толстыми канатами и тросами и более тяжелыми подшипниками.Они доступны в размерах от 102 до 305 мм (от 4 до 12 дюймов) и часто используются в рабочих средах, где блок шкива будет работать непрерывно.

Сверхпрочные шкивы используют ковку в закрытых штампах, что означает, что горячий металл разливается в штампы (или формы) и выковывается в определенные формы. Это помогает усилить форму инструмента, поскольку его не нужно сваривать в виде нескольких частей.

Часто используются для:

  • Погрузочно-разгрузочное оборудование
  • Строительное оборудование
  • Такелаж
  • Стропы крановые
Шкивы с куполом

Куполообразные шкивы усилены для работы в экстремальных условиях.Эти блоки шкивов свариваются по круговой схеме, что снижает дополнительные напряжения, создаваемые сваркой ребер. Куполообразные шкивы также являются самыми большими и доступны в размерах 610 мм (24 дюйма) и больше.

Блоки шкивов с куполообразной головкой обладают наибольшей прочностью и жесткостью среди всех типов шкивов и предназначены для приложений с высокими рабочими нагрузками, большими нагрузками и непрерывной работой.

Куполообразные усиленные шкивы часто используются в:

  • Применение специального оборудования
  • Крупное подъемное оборудование
  • Крупные краны и спецтехника

Заключение

Выбор подходящего оборудования для выполняемой работы всегда гарантирует, что задача будет проще и, скорее всего, более успешной.Блоки шкива играют решающую роль во многих областях применения, и они позволяют делать что угодно — от подъема паруса до перемещения больших частей оборудования из одной точки в другую.