Федеральне агентство з освіти
ГОУ ВПО БрДУ
Кафедра СДМ і Про
Лабораторна робота № 4
поліспастів
Виконав:
Ст. групи СДМ 03-1
А.А. Кілібеев
Перевірив:
Викладач
А.Ю. Кулаков
Братськ 2006
Мета роботи: вивчити призначення, принцип роботи, конструктивні різновиди і складові елементи поліспастів, а також основні розрахункові залежності для них.
поліспастів
Перш, ніж перейти до опису пристрою поліспастів і їх призначенням, необхідно коротко зупинитися на описі блоків, що входять до конструкції різних поліспастів і є їх основними елементами.
У поліспастах використовують нерухомі (або направляючі) і рухомі блоки.
Нерухомими називають блоки, осі яких поміщені в нерухомо закріплених опорах і не можуть переміщатися в просторі. Ці блоки використовують лише для зміни напрямки руху гнучкого елементу (каната, ланцюга), навантаженого на одній гілки вагою вантажу, що піднімається Q, а на іншій гілці - тяговим зусиллям P (рис.1)
Швидкість V, яку розвиває робітник на гнучкому елементі при використанні нерухомим блоком, дорівнює швидкості V вантажу, що піднімається, а шлях, прохідний за одиницю часу тягової силою P, дорівнює шляху прохідності вантажем Q. Тягове зусилля без урахування опору в блоці визначиться з рівності:
P = Q
Однак у слідстві опору гнучких органів (канатів, ланцюгів) вигину і тертя в підшипниках для роботи необхідно забезпечити співвідношення, коли:
P> Q.
Опір за рахунок жорсткості в канатах при огибанием блоків проявляється, коли канат, набігаючи на блок, не відразу приймає його кривизну, а спочатку відхиляється від нього на величину l у зовнішньому напрямку (Рис.2); збігаючи з блоку, він відхиляється на величину l у внутрішньому напрямку. Це призводить при набіганні каната на блок до збільшення плеча сили Q, а при збігання каната до зменшення плеча сили P. Очевидно, що при роботі (без урахування тертя в опорах), для подолання шкідливого опору жорсткості каната необхідно збільшити силу P на деяку величину W, звідки сила, що діє на збігати гілку каната, буде дорівнює сумі P + W (См.ріс.2).
Нехтуючи тертям блоку в опорах, для даного випадку маємо:
Q (R + l) = (P + W) (R-l)
Звідки:
Беручи та одночасно відкидаючи в правій частині рівності останній співмножник, що мало відрізняється від одиниці, запишемо:
(1)
Про коефіцієнт, що характеризує жорсткість каната, в даний час немає досить надійних даних, що визначають його залежно від діаметрів каната і блоку, типу звивання, жорсткості дроту, величин натягу каната, терміну служби; тому при точних розрахунках виходячи з експериментальних даних. Вище ми розглядали умови роботи блоку з урахуванням втрат на опорі жорсткості, тоді як в дійсності має враховуватися і опір в опорах осі блоку. Для наближених розрахунків у середньому беруть Оµ = 1,02 - 1,05.
Позначивши через К - коефіцієнт усіх опорів блоку обертанню, а через P - тягове зусилля з урахуванням опору від жорсткості каната і тертя в підшипниках, запишемо рівність:
P = KQ
Отже, к.к.д. блоку буде:
поліспаст блок опора тертя
Таким чином, ясно, що для гнучкого елемента, при роботі його на блоці, що збігає гілку завжди натягнута сильніше, ніж його набігаюча гілку, а величина коефіцієнта (К) завжди буде більше одиниці і є зворотною величиною к.к.д. нерухомого блоку.
Середнє значення коефіцієнтів К і h в залежності від кута обхвату О± (см.рис.1), конструкції опор і співвідношень діаметра каната (D) з діаметром блоку (Дб) при розрахунках приймають:
1. Сталевий канат (Опори ковзного тертя):
При Дб <30 d
до h
А) при О± = 180 ....... 1,05 0,95
Б) при О± = 90 ......... 1,04 0,96
При Дб> 30 d
В) при О± = 180 ....... 1,04 0,96
Г) при О± = 90 ......... 1,03 0,97
Опори в підшипниках кочення:
А) при О± = 180 ....... 1,02 0,98
Б) при О± = 90 ......... 1,015 0,985
Переходячи до рухливим блокам, також застосовуються у поліспастах, слід вказати, що їхні осі (у відмінності від нерухомих блоків) разом з опорами можуть переміщатися в просторі.
Ці блоки поділяють на дві групи: для виграшу в силі і виграшу в шляху.
Блок для виграшу в силі показаний на рис.3, а
Рухливий блок можна розглядати як важіль, що обертається навколо точки А (см.ріс.3, а). Точка С. Відповідає центру блоку; до неї підвішено вантаж Q. У точці В важеля прикладена рушійна сила P.
Складаючи рівняння моментів (без урахування шкідливих опорів), отримаємо:
P2R = QR
Звідки:
P =
Отже, якщо знехтувати тертям ролика про вісь і опором вигину троса, потребное тягове зусилля при застосуванні рухомого блоку буде в два рази менше ваги що підіймається. Проте в даному випадку швидкість підйому вантажу буде в два рази менше, ніж швидкість руху тягнучого кінця.
В даному випадку, якщо через Н позначити шлях, прохідний рушійною силою P, а через h - шлях, прохідний вантажем Q (См.ріс.3, а) в одиницю часу, то буде мати місце рівність:
C = 2h,
тобто за одне і те ж час шлях, пройдений вантажем буде в два рази менше шляху, пройденого рушійною силою, отже, і швидкість рушійної сили буде вдвічі більше швидкості підйому вантажу.
З урахуванням жорсткості каната і опору в опорах осі блоку:
; (3)
Де S - зусилля в набігає вітки каната, а P - тягове зусилля з урахуванням всіх опорів в блоці; із попередніх величин значення к.к.д. для рухомого блоку буде:
(4)
Рухливий блок для виграшу в швидкості (рис.3, б) відрізняється від блоку для виграшу в силі додатком до осі його рушійної сили P, у той час як вантаж Q підвішений на вільній гілки каната (так званий звернений блок). У цьому випадку шлях H, прохідний силою P, буде в два рази менше, ніж шлях h, прохідний вантажем Q (см.ріс.3, б), звідки
Отже, і швидкість підйому вантажу Q буде в два рази більше швидкості підйому силою P самого вантажу блоку.
Без урахування шкідливих опорів в блоці P = 2Q
З урахуванням усіх опорів: S = kQ; P = S + Q = k Q + Q = Q (k +1);
(5)
Якщо з'єднати по певною схемою кілька рухомих і нерухомих блоків, закріплених в обоймах, огинає гнучким елементом (канатом, ланцюгом), то такий пристрій називається поліспастом.
поліспастів можуть бути самостійними вантажопідйомними пристроями (рис.4) або входити складовим елементом в вантажопідіймальні машини.
Так само як рухомі блоки, поліспасти ділять на використовувані для виграшу в силі і для виграшу в швидкості. Перші знайшли широке застосування в практиці монтажних і будівельних робіт при підйомі і пересуванні різних вантажів, другі застосовуються значно рідше і головним чином в гідравлічних і пневматичних підйомниках.
Залежно від прийнятих схем розташування блоків та огібанія їх гнучким елементом розрізняються поліспасти: кратні, потенційні і складні. У нашому викладі обмежимося розглядом кратних поліспастів.
кратності поліспастів (Обозначаемой числом m) називається число гілок гнучкого елемента поліспаста, на які розподіляється вага вантажу, що піднімається.
У кратних поліспастах (Рис.5, а), де складові їх блоки змонтовані в двох обоймах - нерухомою 1, і рухомий 2, а гнучкий елемент, прикріплений до обоймі 1, послідовно огинає блоки, можна визначити відношення швидкості руху вільного кінця гнучкого елемента до швидкості підйому рухомої обойми 2 з вантажем за формулою:
V = mv,
Де: V - швидкість вільного кінця гнучкого елементу.
V - швидкість підйому вантажу.
Одночасно залежність між шляхами, пройденими за одиницю часу вільним кінцем гнучког...
