Полиспаст своими руками

Как производить расчеты для полиспаста

Несмотря на то что теоретически конструкция полиспаста предельно простая, на практике не всегда ясно, как поднять груз с помощью блоков. Как понять, какая кратность понадобится, как выяснить КПД подъемника и каждого блока в отдельности. Для того чтобы найти ответы на эти вопросы, нужно выполнить расчеты.

Расчет отдельного блока

Расчет полиспаста нужно выполнять из-за того, что условия работы далеки от идеальных. На механизм действуют силы трения в результате движения троса по шкиву, в результате вращения самого ролика, какие бы подшипники ни применялись.

Кроме того, на стройплощадке и в составе строительной техники редко применяется гибкая и податливая веревка. Стальной канат или цепь обладают гораздо большей жесткостью. Так как для сгибания такого троса при набегании на блок требуется дополнительное усилие, его тоже нужно обязательно учитывать.

Для расчета выводят уравнение моментов для шкива относительно оси:

SсбегR = SнабегR + q SнабегR + Nfr (1)

В формуле 1 показаны моменты таких сил:

• Sсбег – усилие со стороны сбегающего каната;
• Sнабег – усилие со стороны набегающего каната;
• q Sнабег – усилие, для сгибания/разгибания каната с учетом его жесткости q;
• Nf – сила трения в блоке, с учетом коэффициента трения f.

Для определения момента все силы умножаются на плечо – радиус блока R или радиус втулки r.

Сила набегающего и сбегающего троса возникает в результате взаимодействия и трения нитей каната. Поскольку сила для сгибания/разгибания троса существенно меньше остальных, вычисляя воздействие на ось блока, этим значением часто пренебрегают:

N = 2 Sнабег×sinα (2)

В этом уравнении:

• N – воздействие на ось шкива;
• Sнабег – усилие со стороны набегающего каната (принимается примерно равным Sсбег;
• α – угол отклонения от оси.

Блок полиспаста

Расчет полезного действия блока

Как известно, КПД – коэффициент полезного действия, то есть насколько результативна была выполненная работа. Его рассчитывают, как отношение выполненной и затраченной работ. В случае с блоком полиспаста применяется формула:

ηб = Sнабег/ Sсбег = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)

В уравнении:

• 3 ηб – КПД блока;
• d и D – соответственно, диаметр втулки и самого шкива;
• q – коэффициент жесткости гибкой связи (каната);
• f – коэффициент трения;
• α – угол отклонения от оси.

Из этой формулы видно, что на КПД влияет строение блока (посредством коэффициента f), его размер (через отношение d/D) и материал каната (коэф. q). Максимальное значение КПД можно получить, используя втулки из бронзы и подшипники качения (до 98%). Подшипники скольжения дадут до 96% коэффициент полезного действия.

На схеме изображены все силы S на разных ветвях каната

Как высчитать КПД всей системы

Подъемный механизм состоит из нескольких блоков. Суммарный КПД полиспаста не равен арифметической сумме всех отдельных составляющих. Для вычисления используют куда более сложную формулу, а точнее – систему уравнений, где все силы выражаются через значение первичной S0 и КПД механизма:

• S1=ηп S0;
• S2=(ηп)2 S0; (4)
• S3=(ηп)3 S0;

Sn=(ηп)n S0.

КПД полиспаста при разной кратности

Поскольку значение КПД всегда меньше 1, с каждым новым блоком и уравнением в системе значение Sn будет стремительно уменьшаться. Суммарный КПД полиспаста будет зависеть не только от ηб, но и от количества этих блоков – кратности системы. По таблице можно найти ηп для систем с разным количеством блоков при разных значениях КПД каждого.

Постройка рубленого дома

Материалы и инструменты:

• столбовые опоры;
• деревянная верхняя балка;
• металлическая направляющая;
• колесо-шкив;
• подшипники;
• цепная таль;
• распоры;
• шкив;
• сварочный аппарат.

Если вопрос о том, как самому сделать подъемник для сруба, заставляет задуматься, то вот достаточно простое решение. На 2 вертикально вкопанные столбовые опоры устанавливается верхняя балка длиной чуть больше длины будущего строения. Такой зазор дает возможность перетаскивать бревна непосредственно от штабеля к месту установки.

Деревянную балку необходимо сверху снабдить металлической направляющей, по которой будет двигаться механизм. Далее технология проста, колесо-шкив на подшипнике соединяется с Г-образной металлической деталью, к другому концу которой прикрепляется ручная цепная таль грузоподъемностью не менее 750 кг. Такой минимум объясняется тем, что вес тридцатисантиметрового в поперечнике сруба колеблется от 270 до 400 кг, в зависимости от влажности древесины.

Столбы для такой конструкции должны быть не менее 20 см в поперечнике, и балка, из расчета нагрузки, представляет собой брус не менее чем 15Х20 см в поперечном срезе.

Направляющая представляет собой отрез арматуры, к которой через равные расстояния, не более полуметра, привариваются кончики гвоздей. Они и будут прикреплять направляющую к деревянной балке.

Балка закрепляется на пару десятков см в сторону от столбов, чтобы избежать сцепки транспортировочного устройства и столба.

Для укрепления конструкции на прибитую балку устанавливаются распоры. Если высота столбов 4-5 м, то для устойчивости их необходимо вкопать в землю на 1 м и установить распоры с той стороны, в которую идет сдвиг балки.

Шкив, желательно чтобы он имел бортики, надевается на направляющую и подъемник готов к работе.

Устройство машины

В основе принципа работы подъёмного крана лежит физика простых механизмов. Самый простой вариант крана представляет собой палку, расположенную на точке опоры таким образом, что свободные концы имеют разную длину. Теперь если к короткому рычагу подвесить груз, то для его поднятия потребуется меньше усилий. Наиболее распространена конструкция, в которой используется помимо рычагов ещё и система блоков.

Подъёмный кран, собранный своими руками, является неоспоримым помощником в малом строительстве. При возведении частного дома не требуется использования громоздких промышленных кранов. Высота домов редко превышает 2-х этажей, а вес поднимаемого груза 200 килограмм.

Схема подъемного крана

Несмотря на то что существует множество вариаций подъёмных механизмов, классический подъёмный кран состоит из следующих частей:

Стрела, с закреплённым на её конце блоком. В зависимости от её длины, определяется высота, на которую можно поднять груз.
Платформа. К ней крепится стрела и противовес

Является основной частью крана и подвергается значительным нагрузкам
Поэтому при изготовлении платформы, важно особое внимание уделять её прочности.
Противовес. Служит для устойчивости крана
Определяет максимальный вес груза, который кран может поднять

Существуют варианты наборных противовесов для обеспечения максимальной устойчивости.
Растяжка, соединяющая стрелу и противовес. Позволяет регулировать наклон стрелы и перемещать груз как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
Лебёдка с тросом. Является самим подъёмным механизмом. От мощности лебёдки зависит то, какой вес способен поднять кран.
Стойка с поворотным механизмом. Она необходима для поворота крана в стороны.
Опорный крест, который является основанием крана. Задаёт устойчивость всей конструкции. При его изготовлении также следует уделять внимание его прочности.

Общие сведения о полиспастах

Полиспаст состоит из 2-х и более шкивов (блоков), связанных при помощи веревочных канатов или цепей:

1. Неподвижный шкив. Этот блок крепится к крепким статичным элементам или спецтехнике. Он включает в себя несколько роликов. По каждому из них проводятся веревки, металлические канаты или железные цепи. Неподвижный шкив распределяет давление между элементами конструкции. Величина давления на каждый канат определяется числом роликов.
2. Подвижный шкив. Этот блок прикрепляется к грузу и используется для поддержания работоспособности грузоподъемного механизма. Он оборудован крюком, карабином и магнитом. Подвижный шкив, прикрепляясь к грузу, способен выиграть в усилиях.

Простые полиспасты могут состоять из 1 шкива и веревки. В них ролик располагается над грузом: на потолке, балке или опоре. Первый конец веревки связан с крюком и спускается к поднимаемому грузу. Человек тянет второй конец веревки, поднимая тяжелый объект. Сложные устройства для подъема груза включают в себя несколько простых блоков и дают больший выигрыш в силе.

Принцип действия полиспастов основан на правиле рычага. Через неподвижный шкив перекидывается веревка. Груз поднимается на высоту посредством прикладывания усилий, соразмерных с весом поднимаемого объекта. Длина каната или цепи должна быть сопоставима с высотой, на которую поднимается груз. Для снижения количества затрачиваемых усилий необходимо, чтобы подвижный блок осуществлял движение параллельно грузу.

Существуют следующие разновидности полиспастов:

1. По предназначению: силовые и скоростные. Силовые механизмы предназначены для транспортировки тяжелых объектов. Они обеспечивают выигрыш в силе за счет потерь в расстоянии и скорости. Скоростные полиспасты позволяют ускорить процесс транспортировки легких грузов за счет уменьшения прикладываемых усилий.
2. По сложности схемы. В простых схемах подъема груза при помощи блоков все ролики соединены последовательно при помощи 1 цепи или каната. Сложные системы отличаются высокой производительностью. Выигрыш в силе обеспечивается при меньшем количестве блоков.

Полиспасты используются для следующих операций:

1. Для натяжения кабелей, силовых линий и подвесных конструкций.
2. Совместно с лебедкой для вытаскивания автомобиля или иного вида транспорта, застрявшего в грязи или грунте.
3. Для проведения такелажных работ при транспортировке тяжелых конструкций.

Полиспастами оснащаются различные виды кранов, гидравлические и электрические приводы. Они также применялись в старых прототипах лифтов.

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.

Как сделать надежный автоподъемник для гаража?

Конструкция такова: вращающаяся на вертикальном валу стрела консольного закрепления, на которой устанавливается тележка с возможностью продольного движения. На тележке при помощи болтов закреплена грузовая лебедка. Вал приваривается к основанию, стальная пластина жестко крепится болтами к потолочному фрагменту.

Стрела варится из стальных уголков, стакана, подкоса. В стакан запрессовывается бронзовая втулка в качестве подшипника скольжения.

Ручная лебедка является основной частью автоподъемника в гараж. Целесообразно купить готовое изделие.

Еще одно дельное изобретение

Можно сделать реечный подъемный кран из подручных средств.

Двумя концами в боковые стены гаража вмуровываются стальные уголки на определенной высоте. На полки уголков крепится стальная плита с червячным редуктором, которая не соединена. Относительная мобильность плиты позволяет корректировать ее расположение над двигателем транспортного средства.

Редуктор способен перемещать большие грузы. Звездочка надевается и соединяется с червячным валом шпонкой. Звездочка меньшего диаметра также надета на выходной вал редуктора и состыкована со шпонкой. На ее свободно набрасывается цепь (в плите просверливаются отверстия в плите) на звездочку.

Как эксплуатировать подъемник в гараже. К примеру, под двигатель автомобиля своими руками подводятся петли, концы которых набрасываются на крюк. Затем вращается вал редуктора, и силовая установка автомобиля подымается.

Модернизация

Оборудование подъемника в гараже электрическими моторами с понижающими редукторами.

Самодельный «опрокидыватель» авто.

Для изготовления подъемника необходим алгоритм действий.

Для фиксации агрегата к металлу приваривается стальной пруток. При соблюдении внутренних размеров башмак станет передвигаться по стойке беспрепятственно.

Уголки (15см) собираются в квадраты при помощи струбцин. В один из квадратов вставляется стержень. Конструкция фиксируется электрозаклепками. Узлы получаются разборного типа.

1. Создание площадки.

Форма собирается из листового материала, борта которой загибаются, либо приваривается двухсантиметровая полоса на прихватки для крепления прорезиненной доски. Снизу площадки крепятся направляющие (выдерживается расстояние) и ребро жесткости. На верхнюю балку крепится площадка, которая должна иметь легкий ход.

1. Узел соединительный задний.

Между двумя листами металла вваривается по периметру стальная полоса. Передний фрагмент остается открытым.

При помощи струбцин собирается и уголков оформляется квадрат, планируются по всей конструкции отверстия таким образом, чтобы прочно обозначить металлические пальцы под верхнюю балку и башмак. После компоновки квадратного профиля осуществляется соединение всех квадратных модулей (обязательно вставляются распорки между профилями). Верхняя балка в итоге обязана беспрепятственно ходить между профилями.

1. Узел соединительный передний

На уголке делаются отметки в центре и по краям, затем материал сгибается в П-образную форму, которая станет вращаться на металлическом стержне.

С одного края в центре приваривается металлическая вставка, сверху крепится пластина, чтобы в итоге получился профиль прямоугольной формы. Подготовленная вставка должна быть со всех сторон защищена. На передней части балки привариваются направляющие под домкрат и втулка с роликами.

Диаметром 1 см металлический пруток при предварительном нагреве загибается.

В квадратный профиль собираются уголки. С одной стороны крепится М16 гайка, которая вваривается, с другой стороны проделывается отверстие под миллиметровый болт.

Варианты моделей автомобильных подъемников

При решении самостоятельного изготовления подъемника, необходимо подобрать детали для него. Начинать следует с поиска механизма привода и стопорного устройства. Такие детали обычно можно найти:

• На предприятиях, где есть старая техника.
• В магазинах, реализующих различные детали для техники.
• На предприятиях, производящих обновление оборудование.
• В пунктах приема металлолома.

Для изготовления автоподъемника этого вида потребуются два гидроцилиндра необходимой мощности и размеров, компрессор и гидрошланги высокого давления. Схема автоподъемника ножничного вида наиболее простая в изготовлении, но надежный тормоз сделать сложно. Поэтому при повреждении шланга или гидроцилиндра возникнет опасная ситуация.

Электродвигатели с редукторами и валы, которые необходимы для вилочных или в виде платформы подъемников, быстрее отыскать там, где производят замену старого станочного парка новым. Это будет стоить значительно дешевле, по сравнению с ценой токарных червяков. Стопор этого устройства также имеет простую конструкцию – косая планка со стопором изготовлена из стали размером 2 см в толщину.

Если решено, все-таки сделать самостоятельно подъемник для автомобиля, то перед выбором схемы лучше посмотреть на практике, как выглядит это устройство, как оно работает, безопасно ли оно. При этом вы рискуете не автомобилем, а собственной жизнью. Если при падении автомобиля под ним будет другой человек, то его жизнь также будет под угрозой.

Вариант №1

Изделие будет фиксироваться на стенах, поэтому такое устройство служит для проведения ремонтных работ в гаражных условиях.

Необходимые элементы:

• Три стальных уголка 7,5 х 7,5 см.
• Редуктор червячного типа. Его наименьшая грузоподъемность должна быть не менее 300 кг, а показатель передаточного числа не менее 60 кг.
• Плита из стали толщиной 10 мм. Если есть старый станок, служащий для работ по металлу, то такую плиту можно снять с него (плиту можно вытащить самостоятельно).
• Болты и гайки.
• Две металлические цепи, лучше, чтобы ее звенья были не менее 3 см в диаметре.
• Мощный крюк.
• Стальной трос диаметром 5 мм.
• Звездочки 2 штуки различных диаметров.

Порядок сборки

1. Зафиксировать стальные уголки на стенах гаража, чтобы капот автомобиля был ниже по высоте.
2. На уголки подъемника необходимо монтировать стальную плиту и зафиксировать ее болтами М8 – 8 штук. Так как непосредственного крепления плиты и уголков не будет, то плиту можно передвигать относительно мотора.
3. Самостоятельно установить «червячный» редуктор.
4. Закрепить звездочки большего размера на вале привода редуктора.
5. На стальной плите в необходимом месте выполнить отверстие и просунуть в него цепь, затем соединить в кольцо.
6. Установить звездочку меньшего диаметра на валу выхода редуктора.
7. В плите выполнить два отверстия для второй цепи.
8. Просунуть вторую цепь через эти отверстия, один конец цепи набросить на меньшую звездочку, а на втором конце закрепить крюк.
9. Сборка закончена.

Самодельный подъемник и мини-кран: недорого и эффективно

Строить дом в одиночку можно, но сложно. Особенно, если приходится класть каменные стены, поднимать на второй этаж кирпичи, или «закидывать» на перекрытие песок и мешки с цементом. Чтобы не надорваться. Сэкономить на заказе крана и, вообще, упростить себе задачу, многие пользователи FORUMHOUSE делают мини-краны и подъёмники. В этой статье мы расскажем о двух удачных конструкциях.

• Автоматический подъёмно-разгрузочный механизм для сыпучих материалов
• Самодельный кран на основе электротельфера для подъёма газобетона

Как сделать кран для подъёма шлака, опилок и песка

Я строю дом. Стараюсь обходиться без помощников. Хочу засыпать чердачное перекрытие утеплителем — 20 кубов опилок и 10 кубов шлака. Возраст уже не тот, чтобы бегать туда-сюда с вёдрами. Решил изготовить разборный автоматический подъёмник для сыпучих материалов. И вот, что у меня получилось.

Чтобы сделать самодельный подъёмник вам нужны:

• Электрический тельфер, мощностью 0.9 кВт с максимальной грузоподъёмностью 500 кг.
• Корыто или кузов от садовой тачки, грузоподъёмностью 250 кг.
• 12-я стальная двутавровая балка.
• 8 шт. подшипников для роликов.
• Электрический кабель.

Сначала изготовьте каретку. Как она устроена, видно на фото.

Закрепите балку, на торце которой приварена ограничительная пластина и кронштейн ролика движения каретки.

Внутренний ограничитель (упор для каретки на чердаке) разъемный. Тельфер в сборе с кареткой загоняется на двутавровую балку, после чего прикручивается ограничитель.

Важно! Балка установлена с уклоном 3 см на 1 погонный метр. За счёт этого каретка с грузом сама заезжает на чердак

Обратно на торец балки каретка вытягивается верёвкой, перекинутой через ролик. Эта же верёвка удерживает каретку, чтобы груз, после подъёма, бесконтрольно не поехал к месту разгрузки.

Тельфер ставится в горизонтальное положение. Уровень пользователь отрегулировал набором граверных шайб.

К балке приварены держатели струны, на которой закреплён электрический кабель.

Важно! Кабель подвижен. Подъёмник работает так:

Подъёмник работает так:

• Загружаете корыто сыпучкой.
• Поднимете груз наверх.
• Загоняете корыто на место разгрузки.

• Для разгрузки, опустите корыто на перекрытие. Замки подъёмника автоматически отсоединяются.
• Произведите разгрузку.
• Вытяните каретку с помощью верёвки на торец двутавра.
• Опустите корыто вниз.
• Закрепите замки.
• Загрузите корыто.
• Повторите операцию.

Подъёмником я загрузил на чердак 12 кубов шлака. Устройство отработало на ура. Ни одной поломки. Разобрал и положил его для следующего строительства.

Подъёмник понравился участникам портала и у них появились вопросы к его создателю.

• Почему не использовали стандартную каретку? Ограничение по высоте?
• Насколько выгоден этот механизм? Не дешевле нанять пару разнорабочих. Сделать блок и поднять на второй этаж груз на верёвке? Думаю, дня за 3, управились бы. Опилки ещё легче. Можно и по лестнице в мешках потаскать. ​​

Отвечаю по пунктам:

• В продаже не было нужной мне каретки. Те, чтобы были, дорогие и их нужно переделывать.
• Ограничение по высоте есть. От перекрытия до бруса всего 1.8 м. Пришлось вписать в эти параметры каретку с самосвальным корытом.
• Я строю не первый дом и, поднимать груз, через блок, вдвоём, то ещё удовольствие.
• С электрическим подъёмником работаешь один. Ни от кого не зависишь. Подъёмник пригодится для строительства бани, гаража, где он потом и останется.

​М ини-кран, чтобы поднять блоки на второй этаж

И, в завершении статьи, самодельный подъёмник, который упростит вам строительство каменного дома.

Я возвожу дом из газосиликатных блоков. Когда дошли до второго этажа, блоки стало тяжело поднимать. Подумал и сделал вот такой кран из профильных труб и электрического тельфера.

Узлы крана крупным планом.

Высота мини-крана с поворотной стрелой наращивается. При необходимости, конструкция легко разбирается и перевозится в багажнике легкового автомобиля.