3 Исследование кратного полиспаста
Лабораторная работа № 3
Цель работы: Изучить работу кратного полиспаста, научиться определять его КПД.
3.1 Классификация и описание полиспастов грузоподъемных машин
Полиспаст − слово греческое, означает "натягиваемый многими канатами". Это устройство для подъема или перемещения грузов посредством гибкой связи, многократно огибающей подвижные и неподвижные блоки.
Блоки широко распространены в конструкциях различных подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных машин и используются как самостоятельные устройства для подъема грузов. Подразделяются на подвижные (направляющие), применяемые для изменения направления движения канатов или цепей, и подвижные, применяемые для выигрыша в силе или скорости.
При набегании на блок гибкий орган (канат или цепь) должен быть согнут, а при сбегании разогнут. Возникающее при этом сопротивление обусловлено жесткостью рабочего органа. Работа, затрачиваемая на преодоление жесткости каната при обегании им блока, будет расходоваться на деформацию и внутреннее трение при сдвиге проволок и прядей каната. Обычно потери на преодоление жесткости каната на блоке не превышают 1,5% натяжения каната и не зависят от направления вращения блока.
Суммарное сопротивление вращению блока слагается из сопротивления, обусловленного жесткостью каната, и сопротивления возникающего от трения в подшипниках, и оценивается коэффициентом сопротивления блока ε, который показывает, во сколько раз возрастает усилие в гибком органе после прохождения его через блок. Коэффициент сопротивления блока равен отношению усилия в сбегающей и набегающей ветвях гибкого органа.
Коэффициент полезного действия неподвижного блока ηбл − величина, обратная коэффициенту сопротивления ε. Оба коэффициента зависят от типа гибкого органа, отношения диаметров блока и цапфы его оси, угла обхвата канатом α и типа подшипников. Согласно опытным данным при стальном канате можно считать, что они в среднем равны (таблица 3.1).
Таблица 3.1 − Коэффициент сопротивления и КПД блока в зависимости от угла обхвата блока стальным канатом
|
При подшипниках скольжения |
При подшипниках качения |
||||||
α |
180° |
90° |
45° |
15° |
180° |
90° |
45° |
15° |
ε |
1,05 |
1,04 |
1,025 |
1,015 |
1,02 |
1,015 |
1,013 |
1,010 |
ηбл |
0,95 |
0,96 |
0,975 |
0,985 |
0,98 |
0,985 |
0,987 |
0,99 |
В подъемно-транспортных машинах полиспасты используются для выигрыша в силе, в этом случае их называют полиспастами прямого действия. Изменение мест действующей силы и преодолеваемого сопротивления обращает полиспаст и переводит его в полиспаст обратного действия, при этом обеспечивается выигрыш в скорости.
В зависимости от схемы, последовательности огибания гибким органом блоков, закрепления концов гибкого органа различают полиспасты (рисунок 3.1): кратный простой, степенной, дифференциальный и кратный сдвоенный.
В подъемно-транспортных машинах в основном применяют кратные полиспасты, представляющие собой сочетание вращающихся подвижных и неподвижных блоков, которые огибаются одним тяговым органом.
а − кратный простой; б − степенной; в − дифференциальный; г − кратный сдвоенный