Что такое полиспаст?
Полиспаст — это классическое подъемное устройство, название которого происходит от греческих слов, означающих «натягиваемый многими канатами». Его основная функция — подъем или горизонтальное перемещение тяжелых предметов. Принцип работы основан на системе блоков (роликов), через которые пропущен гибкий трос или цепь. Комбинация подвижных и неподвижных блоков позволяет значительно увеличить прилагаемое усилие.
Основные типы полиспастов
Существует несколько основных конструктивных схем полиспастов, каждая из которых решает свои задачи.
1. Кратный полиспаст
В этой схеме канат последовательно огибает несколько блоков, в результате чего груз подвешен на нескольких параллельных ветвях троса. Например, если груз G удерживается четырьмя ветвями, то усилие F, которое необходимо приложить к свободному концу каната, теоретически будет в четыре раза меньше веса груза (F ≈ G/4). Это достигается за счет «распределения» веса по ветвям. Однако у этого выигрыша в силе есть обратная сторона: чтобы поднять груз на определенную высоту, нужно вытянуть канат в несколько раз длиннее. Так, в нашем примере путь точки приложения силы А будет примерно в четыре раза больше пути поднимаемого груза В. Именно этот принцип — уменьшение требуемого усилия, кратное числу рабочих ветвей, — и дал название «кратный полиспаст».
2. Степенной полиспаст
Этот тип полиспаста также позволяет получить значительный выигрыш в силе, но его кинематическая схема отличается от кратного. В степенном полиспасте канат закреплен одним концом, а затем последовательно проходит через систему подвижных и неподвижных блоков. В приведенном примере груз также подвешен на четырех ветвях, что обеспечивает схожий силовой выигрыш, но схема навивки троса иная. Степенные полиспасты часто используются там, где важно компактное размещение системы блоков.
3. Полиспаст с гидроцилиндром
Это комбинированная система, где механическое преимущество полиспаста используется для увеличения хода. Например, гидравлический цилиндр с относительно малым собственным ходом S, воздействуя на полиспастную систему, может поднимать груз на высоту, в 25 раз превышающую этот ход (25S). Такие решения применяются в тяжелом оборудовании, где необходимо большое перемещение при ограниченном пространстве для силового агрегата.
Во всех случаях при расчете реального усилия необходимо учитывать потери на трение в блоках и осях, а также жесткость каната, которые уменьшают теоретический выигрыш в силе.