Hebemaschinen sollen einer Person helfen, etwas Schweres auf eine Höhe zu heben. Die meisten Hebemechanismen basieren auf einem einfachen Blocksystem – einem Flaschenzugsystem. Archimedes wusste es, aber heute wissen viele Menschen nichts von dieser brillanten Erfindung. Erinnern Sie sich an Ihren Physikkurs und finden Sie heraus, wie ein solcher Mechanismus funktioniert, wie er aufgebaut ist und welchen Umfang er hat. Nachdem Sie die Klassifizierung verstanden haben, können Sie mit der Berechnung beginnen. Damit alles klappt, finden Sie hier eine Anleitung zum Aufbau eines einfachen Modells.

Blocksystem - Theorie

Die Erfindung des Kettenzuges gab der Entwicklung der Zivilisationen enorme Impulse. Das Blocksystem half beim Bau riesiger Bauwerke, von denen viele bis heute erhalten sind und moderne Bauherren vor ein Rätsel stellen. Auch der Schiffbau verbesserte sich und die Menschen konnten große Entfernungen zurücklegen. Es ist an der Zeit, herauszufinden, was es ist – ein Kettenzug – und herauszufinden, wo er heute eingesetzt werden kann.

Aufbau des Hebemechanismus

Ein klassischer Kettenzug ist ein Mechanismus, der aus zwei Hauptelementen besteht: einer Riemenscheibe; flexible Verbindung

Eine Riemenscheibe ist ein Metallrad, das an seiner Außenkante eine spezielle Nut für ein Kabel aufweist. Als flexible Verbindung kann ein gewöhnliches Kabel oder Seil verwendet werden. Ist die Last schwer genug, kommen Seile aus Kunstfasern oder Stahlseile und sogar Ketten zum Einsatz. Um sicherzustellen, dass sich die Riemenscheibe leicht dreht, ohne zu springen oder zu klemmen, werden Rollenlager verwendet. Alle beweglichen Elemente sind geschmiert.

Eine Rolle wird als Block bezeichnet. Ein Flaschenzug ist ein Blocksystem zum Heben von Lasten. Die Blöcke im Hubmechanismus können stationär (starr befestigt) und beweglich (wenn die Achse während des Betriebs ihre Position ändert) sein. Ein Teil der Riemenscheibe ist an einer festen Halterung befestigt, der andere Teil an der Last. Auf der Lastseite befinden sich bewegliche Rollen.

Die Aufgabe des stationären Blocks besteht darin, die Bewegungsrichtung des Seils und die Wirkung der ausgeübten Kraft zu ändern. Die Rolle des Mobiltelefons besteht darin, an Stärke zu gewinnen.

Wie es funktioniert – was ist das Geheimnis?

Das Funktionsprinzip eines Flaschenzugs ähnelt einem Hebel: Die aufzuwendende Kraft wird um ein Vielfaches kleiner, während die Arbeit im gleichen Volumen verrichtet wird. Die Rolle des Hebels übernimmt das Kabel. Beim Betrieb eines Kettenzuges kommt es auf den Kraftgewinn an, der daraus resultierende Wegverlust bleibt daher unberücksichtigt.

Je nach Ausführung der Riemenscheibe kann der Kraftgewinn unterschiedlich ausfallen. Der einfachste Mechanismus mit zwei Riemenscheiben ergibt ungefähr eine Verdoppelung der Verstärkung, eine Verdreifachung, eine Verdreifachung usw. Die Entfernungszunahme wird nach dem gleichen Prinzip berechnet. Um einen einfachen Flaschenzug zu betreiben, benötigen Sie ein Kabel, das doppelt so lang ist wie die Hubhöhe. Wenn Sie einen Satz aus vier Blöcken verwenden, erhöht sich die Länge des Kabels direkt proportional auf das Vierfache.

In welchen Bereichen wird das Blocksystem eingesetzt?

Ein Kettenzug ist ein treuer Helfer im Lager, in der Produktion und im Transportbereich. Es kommt überall dort zum Einsatz, wo mit Kraft Lasten aller Art bewegt werden müssen. Das System wird häufig im Bauwesen eingesetzt.

Obwohl die meisten schweren Arbeiten von Baumaschinen (Kränen) verrichtet werden, hat der Kettenzug einen festen Platz in der Konstruktion von Lastaufnahmevorrichtungen gefunden. Das Blocksystem (Flaschenzug) ist ein Bestandteil von Hebemechanismen wie Winde, Hebezeug und Baumaschinen (verschiedene Arten von Kränen, Bulldozer, Bagger).

Neben der Bauindustrie werden Flaschenzüge häufig auch bei der Organisation von Rettungseinsätzen eingesetzt. Das Funktionsprinzip bleibt gleich, das Design wurde jedoch leicht geändert. Die Rettungsausrüstung besteht aus strapazierfähigem Seil und es werden Karabiner verwendet. Bei Geräten für diesen Zweck ist es wichtig, dass das gesamte System schnell zusammengebaut werden kann und keine zusätzlichen Mechanismen erfordert.

Klassifizierung von Modellen nach unterschiedlichen Merkmalen

Es gibt viele Umsetzungen einer Idee – eines Systems aus Blöcken, die durch Seile verbunden sind. Sie werden je nach Anwendungsart und Gestaltungsmerkmalen unterschieden. Kennenlernen verschiedene Typen Informieren Sie sich über den Zweck von Aufzügen und die Unterschiede zwischen den Geräten.

Klassifizierung abhängig von der Komplexität des Mechanismus

Je nach Komplexität des Mechanismus werden einfache unterschieden; Komplex; komplexe Kettenzüge.

Ein einfacher Kettenzug ist ein System aus in Reihe geschalteten Rollen. Alle beweglichen und festen Blöcke sowie die Last selbst werden durch ein Kabel verbunden. Man unterscheidet gerade und ungerade einfache Riemenscheiben.

Auch Hebemechanismen sind solche, deren Ende des Kabels an einer festen Halterung – einer Station – befestigt ist. Alle Kombinationen werden in diesem Fall als gerade betrachtet. Und wenn das Ende des Seils direkt an der Last oder an der Stelle befestigt ist, an der die Kraft ausgeübt wird, wird diese Struktur und alle ihre Ableitungen als ungerade bezeichnet.

Ein komplexes Flaschenzugsystem kann als Flaschenzugsystem bezeichnet werden. Dabei werden nicht einzelne Blöcke in Reihe geschaltet, sondern ganze Kombinationen, die für sich allein genutzt werden können. Grob gesagt setzt in diesem Fall ein Mechanismus einen anderen, ähnlichen in Gang.

Der komplexe Kettenzug gehört weder dem einen noch dem anderen Typ an. Seine Besonderheit sind die Rollen, die sich auf die Last zubewegen. Das komplexe Modell kann sowohl einfache als auch komplexe Kettenzüge umfassen.

Einteilung nach Zweck des Aufzugs

Je nachdem, was Sie mit einem Kettenzug erreichen möchten, werden sie unterteilt in:

Leistung;

Äußern.

Die Power-Option wird häufiger genutzt. Wie der Name schon sagt, besteht seine Aufgabe darin, für einen Kraftzuwachs zu sorgen. Da erhebliche Gewinne ebenso erhebliche Entfernungsverluste erfordern, sind auch Geschwindigkeitsverluste unvermeidlich. Wenn Sie beispielsweise bei einem 4:1-System eine Last einen Meter heben, müssen Sie 4 Meter Kabel ziehen, was die Arbeit verlangsamt.

Der Hochgeschwindigkeitskettenzug ist prinzipiell eine Rückwärtskraft-Konstruktion. Es bringt keinen Kraftzuwachs, sein Ziel ist Geschwindigkeit. Wird verwendet, um die Arbeit auf Kosten des aufgewendeten Aufwands zu beschleunigen.

Vielfältigkeit ist das Hauptmerkmal.

Der wichtigste Indikator, auf den bei der Organisation des Lastentransports geachtet wird, ist die Vielfältigkeit der Riemenscheibe. Dieser Parameter gibt herkömmlicherweise an, wie oft der Mechanismus es Ihnen ermöglicht, an Stärke zu gewinnen. Tatsächlich gibt die Multiplizität an, auf wie viele Äste des Seils das Gewicht der Last verteilt ist.

Die Multiplizität wird in Kinematik (entspricht der Anzahl der Knicke im Seil) und Kraft unterteilt, die unter Berücksichtigung der Überwindung der Reibungskraft durch das Seil und der nicht idealen Effizienz der Rollen berechnet wird. In den Nachschlagewerken finden sich Tabellen, die die Abhängigkeit des Leistungsfaktors vom kinematischen Faktor bei unterschiedlichen Blockwirkungsgraden darstellen.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weicht die Kraftmultiplizität deutlich von der kinematischen ab. Bei einem niedrigen Rollenwirkungsgrad (94 %) ist der tatsächliche Festigkeitsgewinn einer 7:1-Riemenscheibe geringer als der Gewinn einer Sechsfach-Riemenscheibe mit einem Blockwirkungsgrad von 96 %.

So führen Sie Berechnungen für einen Kettenzug durch

Auch wenn der Aufbau eines Flaschenzugs theoretisch äußerst einfach ist, ist in der Praxis nicht immer klar, wie man eine Last mit Blöcken anhebt. Wie man versteht, welche Vielfalt benötigt wird, wie man die Effizienz des Aufzugs und jedes Blocks einzeln ermittelt. Um Antworten auf diese Fragen zu finden, müssen Sie Berechnungen durchführen.

Berechnung eines separaten Blocks

Die Berechnung des Kettenzuges muss durchgeführt werden, da die Arbeitsbedingungen alles andere als ideal sind. Der Mechanismus unterliegt Reibungskräften aufgrund der Bewegung des Kabels entlang der Riemenscheibe und aufgrund der Drehung der Rolle selbst, unabhängig davon, welche Lager verwendet werden.

Darüber hinaus werden flexible und biegsame Seile selten auf einer Baustelle oder als Teil von Baumaschinen verwendet. Stahlseile oder -ketten haben eine viel größere Steifigkeit. Da das Biegen eines solchen Kabels beim Laufen gegen einen Block zusätzliche Kraft erfordert, muss diese ebenfalls berücksichtigt werden.

Für die Berechnung wird die Momentengleichung für die Riemenscheibe relativ zur Achse abgeleitet:

SrunR = SrunR + q SrunR + Nfr (1)

Formel 1 zeigt die Momente solcher Kräfte:

– Srun – Kraft von der Seite des Rettungsseils;

– Srun – Kraft vom entgegenkommenden Seil;

– q Srun – Kraft zum Biegen/Entbiegen des Seils unter Berücksichtigung seiner Steifigkeit q;

– Nf – Reibungskraft im Block unter Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten f.

Um das Moment zu bestimmen, werden alle Kräfte mit dem Arm multipliziert – dem Radius des Blocks R oder dem Radius der Hülse r.

Die Kraft des heran- und auslaufenden Seils entsteht durch die Wechselwirkung und Reibung der Seilfäden. Da die Kraft zum Biegen/Ausdehnen des Kabels deutlich geringer ist als die anderen, wird dieser Wert bei der Berechnung der Wirkung auf die Blockachse oft vernachlässigt:

N = 2 Srun×sinα (2)

In dieser Gleichung:

– N – Aufprall auf die Riemenscheibenachse;

– Srun – Kraft des entgegenkommenden Seils (angenommen, sie entspricht in etwa dem Srun;

– α – Winkel der Abweichung von der Achse.

Berechnung der Nutzwirkung des Blocks

Wie Sie wissen, ist Effizienz der Effizienzfaktor, also wie effektiv die geleistete Arbeit war. Sie errechnet sich aus dem Verhältnis von geleisteter Arbeit und aufgewendeter Arbeit. Bei einem Flaschenzug gilt die Formel:

ηb = Srun/ Srun = 1/(1 + q + 2fsinα×d/D) (3)

In der Gleichung:

– 3 ηb – Blockeffizienz;

– d und D – jeweils der Durchmesser der Buchse und der Riemenscheibe selbst;

– q – Steifigkeitskoeffizient der flexiblen Verbindung (Seil); f – Reibungskoeffizient;

– α – Winkel der Abweichung von der Achse.

Aus dieser Formel ist ersichtlich, dass die Effizienz durch die Struktur des Blocks (durch den f-Koeffizienten), seine Größe (durch das d/D-Verhältnis) und das Seilmaterial (q-Koeffizient) beeinflusst wird. Der maximale Wirkungsgrad kann mit Bronzebuchsen und Wälzlagern erreicht werden (bis zu 98 %). Gleitlager sorgen für einen Wirkungsgrad von bis zu 96 %.

Der Hebemechanismus besteht aus mehreren Blöcken. Der Gesamtwirkungsgrad eines Flaschenzuges ist nicht gleich der arithmetischen Summe aller Einzelkomponenten. Für die Berechnung verwenden sie eine viel komplexere Formel bzw. ein Gleichungssystem, bei dem alle Kräfte durch den Wert des primären S0 und die Effizienz des Mechanismus ausgedrückt werden:

– S1=ηп S0;

– S2=(ηп)2 S0; (- 4)

S3=(ηп)3 S0; ….

– Sn=(ηп)n S0.

Da der Effizienzwert immer kleiner als 1 ist, nimmt der Wert von Sn mit jedem neuen Block und jeder neuen Gleichung im System schnell ab. Der Gesamtwirkungsgrad der Riemenscheibe hängt nicht nur von ηb ab, sondern auch von der Anzahl dieser Blöcke – der Multiplizität des Systems. Mithilfe der Tabelle können Sie ηp für Systeme mit unterschiedlicher Anzahl von Blöcken und jeweils unterschiedlichen Effizienzwerten ermitteln.

Wie man mit eigenen Händen einen Aufzug baut

Im Bau während Installationsarbeit Der Einbau eines Krans ist nicht immer möglich. Dann stellt sich die Frage, wie man die Last mit einem Seil anhebt. Und hier findet ein einfacher Kettenzug seinen Einsatz. Damit es voll funktionsfähig ist, müssen Sie Berechnungen und Zeichnungen anfertigen und das richtige Seil und die richtigen Blöcke auswählen.

Vorbereitung der Basis – Diagramm und Zeichnung

Bevor Sie mit dem Bau eines Kettenzugs mit Ihren eigenen Händen beginnen, müssen Sie die Zeichnungen sorgfältig studieren und ein geeignetes Schema für sich auswählen. Sie sollten sich darauf verlassen, wie Sie die Struktur bequemer platzieren können und welche Blöcke und Kabel verfügbar sind.

Es kommt vor, dass die Tragfähigkeit der Flaschenzüge nicht ausreicht und keine Zeit oder Möglichkeit besteht, einen komplexen Mehrfachhebemechanismus zu bauen. Dann kommen Doppelkettenzüge zum Einsatz, die eine Kombination aus zwei Einzelkettenzügen darstellen. Dieses Gerät kann die Last auch so anheben, dass sie sich streng vertikal und ohne Verzerrungen bewegt.

So wählen Sie ein Seil und einen Block aus

Die wichtigste Rolle beim Bau eines Kettenzuges mit eigenen Händen spielt das Seil. Wichtig ist, dass es sich nicht ausdehnt. Solche Seile werden statisch genannt. Die Dehnung und Verformung einer flexiblen Verbindung führt zu erheblichen Einbußen bei der Arbeitseffizienz. Geeignet für einen selbstgebauten Mechanismus synthetisches Seil Die Dicke hängt vom Gewicht der Ladung ab.

Das Material und die Qualität der Blöcke sind Indikatoren, die selbstgebauten Hebegeräten die berechnete Tragfähigkeit verleihen. Abhängig von den im Block verbauten Lagern verändert sich dessen Wirkungsgrad und dies wird bereits in den Berechnungen berücksichtigt.

Aber wie kann man eine Last mit eigenen Händen auf eine Höhe heben und sie nicht fallen lassen? Um die Last vor einer möglichen Rückwärtsbewegung zu schützen, können Sie einen speziellen Sperrblock installieren, der eine Bewegung des Seils nur in eine Richtung – die gewünschte Richtung – ermöglicht.

Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Heben von Lasten durch einen Block

Wenn das Seil und die Blöcke fertig sind, das Diagramm ausgewählt und die Berechnungen durchgeführt wurden, können Sie mit der Montage beginnen. Für eine einfache Doppelrolle benötigen Sie:

– Walze – 2 Stk.;

– Lager;

– Buchse – 2 Stk.;

– Clip für den Block – 2 Stk.;

- Seil; Haken zum Aufhängen von Ladung;

– Anschlagmittel – wenn diese für die Installation benötigt werden.

Das schrittweise Anheben der Last auf eine Höhe erfolgt wie folgt:

1. Rollen, Buchsen und Lager verbinden. Das alles fassen sie in einem Clip zusammen. Holen Sie sich einen Block.

2. Das Seil wird in den ersten Block eingeführt;

3. Der Rahmen mit diesem Block ist starr an einer festen Stütze befestigt (Stahlbetonbalken, Pfeiler, Wand, speziell montierte Verlängerung usw.);

4. Anschließend wird das Seilende durch den zweiten Block (beweglich) geführt.

5. Am Clip ist ein Haken befestigt.

6. Das freie Ende des Seils wird fixiert.

7. Heben Sie die Last an und befestigen Sie sie an der Umlenkrolle.

Der selbstgebaute Hebemechanismus ist sofort einsatzbereit und bietet doppelte Kraftvorteile. Um die Last nun auf eine bestimmte Höhe anzuheben, genügt es, am Ende des Seils zu ziehen. Durch die Biegung um beide Rollen hebt das Seil die Last ohne großen Kraftaufwand an.

Ist es möglich, einen Kettenzug und eine Winde zu kombinieren?

Wenn Sie an den selbstgebauten Mechanismus, den Sie nach dieser Anleitung bauen, eine elektrische Winde anbauen, erhalten Sie einen echten Heimwerkerkran. Jetzt müssen Sie sich beim Heben der Last überhaupt nicht mehr anstrengen; die Winde erledigt alles für Sie.

Sogar eine manuelle Winde macht das Heben der Last komfortabler – Sie müssen Ihre Hände nicht am Seil reiben und müssen sich keine Sorgen machen, dass Ihnen das Seil aus den Händen rutscht. Auf jeden Fall ist das Drehen der Windenkurbel deutlich einfacher.

Grundsätzlich ist die Fähigkeit, unter Feldbedingungen mit einem Minimum an Werkzeugen und Materialien ein einfaches Flaschenzugsystem für eine Winde zu bauen, auch außerhalb einer Baustelle eine sehr nützliche Fähigkeit. Besonders Autofahrer werden es zu schätzen wissen, wenn sie das Glück haben, mit ihrem Auto irgendwo an einer unpassierbaren Stelle stecken zu bleiben. Eine hastig gefertigte Riemenscheibe steigert die Leistung der Winde deutlich.

Die Bedeutung von Flaschenzügen für die Entwicklung des modernen Bau- und Maschinenbaus kann kaum überschätzt werden. Jeder sollte das Funktionsprinzip verstehen und sich dessen Aufbau visuell vorstellen. Jetzt haben Sie keine Angst mehr vor Situationen, in denen Sie eine Last heben müssen, aber es gibt keine spezielle Ausrüstung. Mit ein paar Flaschenzügen, einem Seil und Einfallsreichtum können Sie dies ohne den Einsatz eines Krans bewerkstelligen.

Blöcke und Riemenscheiben- einfache Mechanismen, mit denen Lasten entweder mit geringem Kraftaufwand oder mit Kraftaufwand in eine für den Benutzer bequeme Position gehoben werden können.

Blöcke und Flaschenzüge bestehen aus zwei Teilen: einem Rad mit umlaufender Nut (Riemenscheibe) und einem Seil oder Kabel. Ein Block ist in der Regel ein Gerät, das aus einer Rolle in einem Rahmen mit Aufhängung und einem Kabel besteht. Ein Flaschenzug ist eine Kombination aus Riemenscheiben und Seilen. Das Funktionsprinzip ähnelt der Betätigung eines Hebels – der Kraftzuwachs beeinflusst die Vergrößerung des Abstands bei theoretischer Gleichheit der geleisteten Arbeit.

Diese Mechanismen können unabhängig von anderen Hebeeinheiten wie Winden, Hebezeugen, Kränen und auch als deren Teile verwendet werden.

Die Bilder zeigen das Funktionsprinzip Block und Riemenscheibe:

In Abb. 1a wird eine Last mit dem Gewicht W1 mit einem einzelnen Block mit einer Kraft P1 angehoben, die dem Gewicht entspricht. In Abb. 1b wird die Last W2 mit dem einfachsten Mehrfachflaschenzugsystem, bestehend aus zwei Blöcken, mit einer Kraft P2 angehoben, die nur der Hälfte des Gewichts von W2 entspricht. Die Wirkung dieses Gewichts wird gleichmäßig auf die Zweige des Kabels aufgeteilt, an denen die Rolle B2 mit dem Haken C2 an der Rolle A2 hängt. Um die Last W2 anzuheben, reicht es daher aus, eine Kraft P2 auszuüben, die der Hälfte des Gewichts von W2 entspricht, und zwar auf den Zweig des Kabels, der durch die Rille der Riemenscheibe A2 verläuft. Somit bringt der einfachste Kettenzug einen doppelten Kraftgewinn. Abb. 1,c erläutert die Funktionsweise einer Riemenscheibe mit zwei Riemenscheiben, die jeweils über zwei Rillen verfügen. Hier beträgt die zum Heben der Last W3 erforderliche Kraft P3 nur ein Viertel ihres Gewichts. Dies wird dadurch erreicht, dass das gesamte Gewicht von W3 auf die vier Tragseile von Block B3 verteilt wird. Beachten Sie, dass das Vielfache des Kraftzuwachses beim Heben von Gewichten immer gleich der Anzahl der Seile ist, an denen der bewegliche Block B3 hängt.

Reis. 2

Früher als Kabel für Blöcke und Riemenscheiben Es wurde ein flexibles und langlebiges Hanfseil verwendet. Es wurde mit einem Geflecht aus drei Strängen gewebt, von denen jeder aus vielen kleinen Strängen bestand. Flaschenzüge mit solchen Seilen wurden überall dort eingesetzt, wo Lasten gehoben werden mussten: an Seeschiffe, V Landwirtschaft, auf Baustellen. Die komplexesten davon (Abb. 2) wurden häufig auf Segelschiffen eingesetzt. Dort mussten sie mit Segeln, Holmteilen und anderen beweglichen Geräten arbeiten.

Im Laufe der Zeit wurden Hanfkanten durch Stahlseile und Seile aus synthetischen und mineralischen Fasern ersetzt. Sie sind langlebiger und verschleißfester. Flaschenzüge mit Stahlseile und Mehrrillenrollen sind integraler Bestandteil der Hebemechanismen aller modernen Hebezeuge. Riemenscheiben Blöcke Normalerweise drehen sie sich auf Rollenlagern und alle ihre beweglichen Oberflächen sind zwangsgeschmiert.

War schon immer eine Priorität. In diesem Zusammenhang wurde schon vor längerer Zeit ein Gerät erfunden, das zu einer deutlichen Linderung beitrug Physiklabor Arbeiter, die an der Durchführung von Arbeiten zum Heben oder Senken verschiedener Gegenstände beteiligt sind. Der Name dieses Geräts ist Kettenzug. Was das ist, schauen wir uns in diesem Artikel an.

Entstehungs- und Definitionsgeschichte

Niemand weiß genau, wann genau Mechanismen zum Bewegen schwerer Objekte im Weltraum auftauchten und eingesetzt wurden. Zunächst stellen wir fest: Ein Flaschenzugsystem (was es ist, kann man auch in der Fachliteratur nachlesen) ist ein System aus Blöcken und Seilen, das geplante Arbeiten mit schweren Gegenständen deutlich vereinfachen und beschleunigen kann.

Die Untersuchung von Baudenkmälern wie den Cheops-Pyramiden in Ägypten, der Chinesischen Mauer und anderen antiken Bauwerken bestätigt eindeutig, dass Flaschenzüge, deren Zweck und Design weiter unten besprochen werden, vor mehreren tausend Jahren erfunden wurden. Es ist ganz offensichtlich, dass sie zunächst von Primitivität geprägt waren.

allgemeine Informationen

Versuchen wir, den Kettenzug so detailliert wie möglich zu studieren. Was ist das aus technischer Sicht? Im Kern handelt es sich um eine Gruppe von Blöcken, die zu speziellen Käfigen zusammengesetzt sind, durch die entweder eine Kette oder ein Seil verläuft. Die einfachste Riemenscheibe ist ein Block, durch den ein Zugelement gespannt ist. Mit dieser Variante des Schemas können Sie die zum Bewegen der Last erforderliche Zugkraft halbieren.

Einstufung

Flaschenzüge werden in zwei große Gruppen eingeteilt: Leistung und Geschwindigkeit. In der Praxis werden häufig Stromanaloga eingesetzt, um die Kabelspannung deutlich zu reduzieren. Dieser Aufwand lässt sich übrigens ganz einfach berechnen. Dazu müssen Sie die Masse der Last durch die verfügbare Vielfachzahl der Riemenscheibe dividieren. Es stellt sich die Frage: Was ist Vielfalt? Antwort: Multiplizität ist das Verhältnis der Anzahl der Äste des Organs, auf dem sich die Last befindet, zum Zahlenwert der Äste, die bereits auf der Trommel aufgewickelt sind. Diese Definition gilt für Kraftriemenscheiben. Bei Hochgeschwindigkeitsrollen ist die Multiplizität hier der Wert, der sich aus der Division der Geschwindigkeit des vorderen Endes des Seils durch die Geschwindigkeit des angetriebenen Endes ergibt.

Bei Hochgeschwindigkeits-Umlenkrollen wird die Arbeitskraft auf den beweglichen Käfig ausgeübt und die Last wiederum am freien Ende des Seils befestigt. Der Geschwindigkeitsgewinn beim Betrieb dieses Riemenscheibentyps entsteht durch die Vergrößerung der Hebestrecke des Objekts.

Verhältnis ändern

Flaschenzüge (ihr Zweck und ihre Konstruktion sind im Laufe der Jahre im Wesentlichen unverändert geblieben) ermöglichen die Einführung oder Entfernung zusätzlicher Blöcke aus dem System. Dadurch wird die erforderliche Multiplizität erhalten. Ist die Vielfachheit gerade, dann wird das freie Ende des Seils an einem ortsfesten Strukturelement befestigt. Wenn die Multiplizität ungerade ist, wird das gleiche Ende mit einem Haken am Clip befestigt.

Bei Kraftrollen können Sie durch Erhöhen der Multiplizität den Durchmesser des Seils und dementsprechend die Abmessungen der Trommel und der Blöcke verringern. All dies führt letztendlich zu einer Verringerung der Gesamtmasse des Gesamtsystems, einer Verringerung der Seillänge. Gleichzeitig wird jedoch eine größere Seillänge benötigt.

Division nach Anzahl der Filialen

Die Riemenscheibe (was es ist, wie Sie jetzt offensichtlich verstehen) kann je nach Anzahl der Zweige einfach oder doppelt sein. Im ersten Fall bewegt sich das flexible Element entlang der Trommelachse. Diese Option hat den Nachteil, dass sie zu einer unerwünschten Änderung der Belastung der Trommelstützen führt und sich das Objekt ohne freie Blöcke (d. h. das Seil von der Aufhängung wird sofort auf die Trommel gewickelt) nicht nur vertikal bewegt , aber auch horizontal.

Der Doppelkettenzug sorgt für die Befestigung beider Seilenden an der Trommel. Ein Beispiel wäre eine Riemenscheibe für eine Winde. Um Verzerrungen zu vermeiden, werden Ausgleichsblöcke oder Balancer verwendet. Am häufigsten wird ein solches System in Portal- oder Brückenkranen oder schweren Turmdrehkranen eingesetzt.

Besonderheiten

Absolut jeder Kettenzug, dessen Funktionsprinzip im Allgemeinen der Betätigung eines Hebels ähnelt, ist gut, da er keine besonderen Fähigkeiten des Benutzers erfordert, aber äußerste Vorsicht erfordert, da er wie jeder andere belastbar ist Gefahr und kann zu Verletzungen führen. Darüber hinaus zeigt der Betrieb von Flaschenzügen, dass die in ihren Systemen verwendeten Zugelemente keine ideale Flexibilität aufweisen und über eine gewisse Steifigkeit verfügen. Deshalb kann der vorlaufende Ast des Seils nicht sofort in den Strom eines Blocks oder einer Trommel fallen und der laufende Ast kann sich nicht sofort wieder aufrichten. Dies lässt sich am besten bei der Verwendung von Stahlseilen beobachten.

Regeln für Kettenzüge

Jede Handrolle funktioniert auf der Grundlage der Gesetze der Physik und daher folgt ihre Funktionsweise einigen relativ einfachen Regeln, mit denen man sich vertraut machen sollte.

Besondere Aufmerksamkeit verdient der komplexe Kettenzug. Für sich genommen handelt es sich um eine Ansammlung einfacher Flaschenzüge, die sich gegenseitig ziehen. Auf diese Weise können mehrere Riemenscheiben zusammen montiert werden. Dieser Typ wird am häufigsten bei Rettungseinsätzen eingesetzt.

Abschließend wäre es richtig, Folgendes zu sagen: Das Flaschenzugsystem (das Prinzip seiner Funktionsweise ist bei sorgfältiger Untersuchung des Themas recht einfach zu verstehen) war, bleibt und wird höchstwahrscheinlich ein treuer Helfer einer Person sein Es hat sehr lange gedauert, viele dringende Probleme im Zusammenhang mit Bau, Installation, Be- und Entladen und anderen recht arbeitsintensiven Vorgängen zu lösen. Das Hauptproblem, dessen vollständige Beseitigung heute aufgrund wiederum ideal funktionierender physikalischer Gesetze nicht möglich ist, ist das Vorhandensein von Reibungskräften im System.

Flaschenzug- ein System aus beweglichen und festen Blöcken, die durch eine flexible Verbindung (Seil oder Kette) verbunden sind und zur Erhöhung der Kraft (Kraftrolle) oder der Geschwindigkeit (Hochgeschwindigkeitsrolle) dienen. Besonderheit Bei beweglichen Blöcken besteht die Möglichkeit, dass sich ihre Achse relativ zu den festen Blöcken im Raum bewegen kann.

Wird typischerweise in Hebemaschinen verwendet Kraftriemenscheiben, wodurch der Kraftaufwand zum Heben der Last, das Moment aus dem Gewicht der Last auf der Trommel, das Übersetzungsverhältnis des Mechanismus usw. reduziert werden können.

Hochgeschwindigkeits-Riemenscheiben, die es ermöglichen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Last bei niedrigen Geschwindigkeiten des Antriebselements zu erhöhen, werden beispielsweise in hydraulischen oder pneumatischen Aufzügen deutlich seltener eingesetzt.

Der Hauptparameter des Kettenzuges ist sein Vielzahl, worunter man das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeit des beweglichen Zweigs eines flexiblen Zugelements zur Hebegeschwindigkeit der Last oder das Verhältnis der Anzahl der Seilzweige, an denen die Last hängt, zur Anzahl der aufgewickelten Seilzweige versteht auf die Trommel. Die Vielfältigkeit des Flaschenzugsystems charakterisiert den Kraftzuwachs.

Bei der Auswahl eines Kettenzuges sollten auch Reibungsverluste berücksichtigt werden. Am meisten beste Blöcke In der Praxis auftretende Reibungsverluste betragen mindestens 10 % der aufgebrachten Kraft. Also indem man sich anstrengt 1 kg An einer einfachen Doppelrolle können Sie die Last hineinheben 2 × 0,9 = 1,8 kg, und bei Verwendung einer einfachen Vierfachrolle nicht 4 kg, wie erwartet, und 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 2,92 kg Das heißt, der Kraftzuwachs beträgt weniger als das Dreifache, bei einem Geschwindigkeitsverlust von dem Vierfachen. Ein einfacher Fünffach-Kettenzug ergibt einen echten Gewinn von etwas mehr als dem Dreifachen. Bei der Verwendung von Karabinern anstelle von Blöcken ist die Reibung noch größer.

Linkliste

1. Alexandrov M.P. Hebe- und Transportmaschinen: Ein Lehrbuch für Maschinenbau-Fachrichtungen an Universitäten. – 6. Auflage, überarbeitet. – M.: Higher School, 1985. – 520 S., mit Abb.
2. Shestopalov A. Wie ein Kettenzug funktioniert // Internetprojekt „How Things Work“. – http://howitworks.iknowit.ru/paper1144.html.

Fragen zur Kontrolle

1. Wozu dient ein Flaschenzug?
2. Wie ermittelt man die Vielfältigkeit eines Kettenzuges?
3. Was ist der Grund dafür, dass die Verwendung großer Vielfachrollen ungeeignet ist?

Für das Heben großer Lasten ist eine Person nicht sehr stark, aber sie hat sich viele Mechanismen ausgedacht, die diesen Vorgang vereinfachen. In diesem Artikel werden wir Riemenscheiben besprechen: den Zweck und die Konstruktion solcher Systeme, und wir werden auch versuchen, sie so einfach wie möglich zu gestalten Version eines solchen Geräts mit unseren eigenen Händen.

Eine Lastenrolle ist ein System aus Seilen und Blöcken, mit dem Sie gewinnen können wirksame Kraft mit Längenverlust. Das Prinzip ist ganz einfach. An der Länge verlieren wir genau so oft, wie wir an Stärke gewinnen. Dank dieser goldenen Regel der Mechanik können ohne großen Aufwand große Massen gebaut werden. Was im Prinzip nicht so kritisch ist. Geben wir ein Beispiel. Jetzt haben Sie 8 Mal an Kraft gewonnen und müssen ein 8 Meter langes Seil spannen, um den Gegenstand auf eine Höhe von 1 Meter zu heben.

Der Einsatz solcher Geräte kostet Sie weniger als die Anmietung eines Krans und außerdem können Sie den Kraftzuwachs selbst steuern. Die Riemenscheibe hat zwei verschiedene Seiten: Eine davon ist fest, die an der Stütze befestigt ist, und die andere ist beweglich, die an der Last selbst haftet. Der Kraftgewinn erfolgt durch die beweglichen Blöcke, die auf der beweglichen Seite der Riemenscheibe montiert sind. Der feste Teil dient lediglich dazu, die Flugbahn des Seils selbst zu verändern.

Arten von Riemenscheiben zeichnen sich durch Komplexität, Parität und Vielfältigkeit aus. In Bezug auf die Komplexität gibt es einfache und komplexe Mechanismen, und die Multiplizität bedeutet eine Vervielfachung der Kraft, das heißt, wenn die Multiplizität 4 ist, dann gewinnt man theoretisch um das Vierfache an Kraft. Ebenfalls selten, aber immer noch verwendet, wird ein Hochgeschwindigkeits-Flaschenzug verwendet; dieser Typ ermöglicht einen Geschwindigkeitsgewinn beim Bewegen von Lasten bei einer sehr niedrigen Geschwindigkeit der Antriebselemente.

Betrachten wir zunächst eine einfache Montagerolle. Es kann durch Hinzufügen von Blöcken zu einer Stütze und einer Last erhalten werden. Um einen ungeraden Mechanismus zu erhalten, müssen Sie das Ende des Seils an einem beweglichen Punkt der Last befestigen, und um einen geraden Mechanismus zu erhalten, befestigen wir das Seil an einer Stütze. Wenn wir einen Block hinzufügen, erhalten wir +2 für die Stärke, und ein bewegter Punkt gibt jeweils +1. Um beispielsweise eine Riemenscheibe für eine Winde mit einer Multiplizität von 2 zu erhalten, müssen Sie das Ende des Seils an einer Stütze befestigen und einen Block verwenden, der an der Last befestigt wird. Und wir werden einen gleichmäßigen Gerätetyp haben.

Das Funktionsprinzip eines Kettenzuges mit einer Vielfachheit von 3 sieht anders aus. Hier wird das Ende des Seils an der Last befestigt und es werden zwei Rollen verwendet, von denen wir eine an der Stütze und die andere an der Last befestigen. Diese Art von Mechanismus führt zu einem dreifachen Kraftzuwachs, das ist eine seltsame Option. Um zu verstehen, wie hoch der Kraftzuwachs sein wird, können Sie eine einfache Regel verwenden: Wie viele Seile kommen aus der Ladung, das ist unser Kraftzuwachs. Typischerweise werden Umlenkrollen mit Haken verwendet, an denen tatsächlich die Last befestigt ist; es ist ein Fehler zu glauben, dass es sich nur um einen Block und ein Seil handelt.

Jetzt erfahren wir, wie ein komplexer Kettenzug funktioniert. Dieser Name bezieht sich auf einen Mechanismus, bei dem mehrere einfache Varianten eines bestimmten Systems zu einem System kombiniert werden. Frachtgerät, sie ziehen sich gegenseitig. Der Festigkeitsgewinn solcher Konstruktionen wird durch Multiplikation ihrer Multiplizitäten berechnet. Ziehen wir beispielsweise einen Mechanismus mit einer Multiplizität von 4 und einen anderen mit einer Multiplizität von 2, dann beträgt der theoretische Kraftgewinn 8. Alle oben genannten Berechnungen finden nur für ideale Systeme statt, die keine Reibungskraft haben. aber in der Praxis sieht es anders aus.

In jedem der Blöcke kommt es zu einem geringen Leistungsverlust durch Reibung, da dieser immer noch für die Überwindung der Reibungskraft aufgewendet wird. Um die Reibung zu reduzieren, muss man bedenken: Je größer der Biegeradius des Seils, desto geringer ist die Reibungskraft. Am besten verwenden Sie nach Möglichkeit Rollen mit größerem Radius. Wenn Sie Karabiner verwenden, sollten Sie einen Block aus identischen Optionen herstellen, aber Rollen sind viel effektiver als Karabiner, da der Verlust bei ihnen 5-30 % beträgt, bei Karabinern jedoch bis zu 50 %. Es ist auch nützlich zu wissen, dass der effektivste Block näher an der Last platziert werden muss, um die maximale Wirkung zu erzielen.

Wie berechnen wir den tatsächlichen Kraftzuwachs? Dazu müssen wir die Effizienz der verwendeten Einheiten kennen. Die Effizienz wird durch Zahlen von 0 bis 1 ausgedrückt. Wenn wir ein Seil mit großem Durchmesser oder zu steif verwenden, ist die Effizienz der Blöcke deutlich geringer als vom Hersteller angegeben. Dies bedeutet, dass dies berücksichtigt und die Effizienz der Blöcke angepasst werden muss. Um den tatsächlichen Kraftzuwachs eines einfachen Hebemechanismus zu berechnen, ist es notwendig, die Belastung jedes Seilzweigs zu berechnen und diese zu addieren. Um den Kraftzuwachs komplexer Typen zu berechnen, ist es notwendig, die realen Kräfte der einfachen Typen, aus denen er besteht, zu multiplizieren.

Vergessen Sie auch nicht die Reibung des Seils, da sich seine Äste untereinander verdrehen können und die Rollen bei starker Belastung zusammenlaufen und das Seil einklemmen können. Um dies zu verhindern, sollten die Blöcke einen Abstand zueinander haben, Sie können beispielsweise eine Leiterplatte dazwischen verwenden. Außerdem sollten Sie nur statische Seile kaufen, die sich nicht dehnen, da dynamische Seile zu einem erheblichen Festigkeitsverlust führen. Zur Montage des Mechanismus kann entweder ein separates oder ein Lastenseil verwendet werden, das unabhängig von der Hebevorrichtung an der Last befestigt wird.

Der Vorteil der Verwendung eines separaten Seils besteht darin, dass Sie eine Hebekonstruktion schnell zusammenbauen oder im Voraus vorbereiten können. Sie können auch die gesamte Länge nutzen, dies erleichtert auch das Durchführen von Knoten. Einer der Nachteile besteht darin, dass keine Möglichkeit zur automatischen Fixierung der angehobenen Last besteht. Die Vorteile eines Lastenseils bestehen darin, dass eine automatische Fixierung des angehobenen Gegenstands möglich ist und kein separates Seil erforderlich ist. Das Wichtigste an den Nachteilen ist, dass es während des Betriebs schwierig ist, durch die Knoten zu gelangen, und dass man außerdem ein Lastseil für den Mechanismus selbst ausgeben muss.

Sprechen wir über die Rückwärtsbewegung, die unvermeidlich ist, da sie beim Einklemmen des Seils, beim Entfernen der Last oder beim Anhalten zum Ruhen auftreten kann. Um das Auftreten von Spiel zu verhindern, müssen Blöcke verwendet werden, die den Seildurchlauf nur in eine Richtung ermöglichen. Gleichzeitig organisieren wir den Aufbau so, dass die Blockierrolle zuerst am anzuhebenden Gegenstand angebracht wird. Dadurch vermeiden wir nicht nur ein Zurückweichen, sondern ermöglichen uns auch, die Ladung beim Entladen oder einfach beim Umordnen der Blöcke zu sichern.

Wenn Sie ein separates Seil verwenden, wird die Blockierrolle zuletzt an der anzuhebenden Last angebracht und sollte eine hohe Wirksamkeit haben.

Nun ein wenig zur Befestigung des Hebemechanismus am Lastseil. Es kommt selten vor, dass wir ein Seil in der richtigen Länge zur Hand haben, um den beweglichen Teil des Blocks zu sichern. Es gibt verschiedene Arten der Mechanismusmontage. Bei der ersten Methode werden Greifknoten verwendet, die aus Schnüren mit einem Durchmesser von 7–8 mm in 3–5 Windungen gestrickt werden. Diese Methode, wie die Praxis gezeigt hat, ist am effektivsten, da ein Greifknoten aus 8 mm Kordel an einem Seil mit einem Durchmesser von 11 mm erst bei einer Belastung von 10-13 kN zu rutschen beginnt. Gleichzeitig verformt es das Seil zunächst nicht, aber nach einiger Zeit schmilzt es das Geflecht und klebt daran fest, wodurch es beginnt, die Rolle einer Sicherung zu spielen.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung einer Klemme allgemeiner Zweck. Die Zeit hat gezeigt, dass es auf vereisten und nassen Seilen eingesetzt werden kann. Erst bei einer Belastung von 6-7 kN beginnt es zu kriechen und verletzt das Seil leicht. Eine andere Methode ist die Verwendung einer Personenklemme, die jedoch nicht zu empfehlen ist, da diese bei einer Kraft von 4 kN zu kriechen beginnt und gleichzeitig das Geflecht zerreißt oder sogar das Seil durchbeißen kann. Dies sind alles Industriedesigns und deren Anwendung, aber wir werden versuchen, einen selbstgebauten Kettenzug zu bauen.