Las máquinas elevadoras están diseñadas para ayudar a una persona a levantar algo pesado a una altura. La mayoría de los mecanismos de elevación se basan en un sistema de bloques simple: un sistema de poleas. Arquímedes lo sabía, pero ahora mucha gente no conoce este brillante invento. Recordando su curso de física, descubra cómo funciona dicho mecanismo, su estructura y alcance. Habiendo entendido la clasificación, puedes comenzar a calcular. Para que todo salga bien, aquí tienes instrucciones para construir un modelo sencillo.

Sistema de bloques - teoría

La invención del polipasto de cadena dio un gran impulso al desarrollo de las civilizaciones. El sistema de bloques ayudó a construir enormes estructuras, muchas de las cuales han sobrevivido hasta nuestros días y desconciertan a los constructores modernos. La construcción naval también mejoró y la gente pudo viajar grandes distancias. Es hora de descubrir qué es un polipasto de cadena y descubrir dónde se puede utilizar hoy.

Estructura del mecanismo de elevación.

Un polipasto de cadena clásico es un mecanismo que consta de dos elementos principales: una polea; conexión flexible

Una polea es una rueda de metal que tiene una ranura especial para un cable a lo largo de su borde exterior. Se puede utilizar un cable o cuerda normal como conexión flexible. Si la carga es lo suficientemente pesada, se utilizan cuerdas de fibras sintéticas o de acero e incluso cadenas. Para garantizar que la polea gire fácilmente, sin saltar ni atascarse, se utilizan rodamientos de rodillos. Todos los elementos que se mueven están lubricados.

Una polea se llama bloque. Una polea es un sistema de bloques para levantar cargas. Los bloques del mecanismo de elevación pueden ser estacionarios (fijados rígidamente) y móviles (cuando el eje cambia de posición durante la operación). Una parte de la polea está unida a un soporte fijo y la otra a la carga. Los rodillos móviles se encuentran en el lado de carga.

La función del bloque estacionario es cambiar la dirección del movimiento de la cuerda y la acción de la fuerza aplicada. El papel del móvil es ganar fuerza.

¿Cómo funciona? ¿Cuál es el secreto?

El principio de funcionamiento de un polipasto es similar al de una palanca: la fuerza que se debe aplicar se vuelve varias veces menor, mientras que el trabajo se realiza en el mismo volumen. El papel de la palanca lo desempeña el cable. En el funcionamiento de un polipasto de cadena, la ganancia de fuerza es importante, por lo que no se tiene en cuenta la pérdida de distancia resultante.

Dependiendo del diseño de la polea, la ganancia de fuerza puede variar. El mecanismo más simple de dos poleas proporciona aproximadamente una ganancia doble, tres veces, tres veces, y así sucesivamente. El aumento de la distancia se calcula utilizando el mismo principio. Para operar una polea simple, necesita un cable dos veces más largo que la altura de elevación, y si usa un juego de cuatro bloques, la longitud del cable aumenta en proporción directa a cuatro veces.

¿En qué zonas se utiliza el sistema de bloques?

Un polipasto de cadena es un fiel asistente en el almacén, en la producción y en el sector del transporte. Se utiliza allí donde es necesario utilizar fuerza para mover todo tipo de cargas. El sistema es ampliamente utilizado en la construcción.

A pesar de que la mayor parte del trabajo pesado se realiza con equipos de construcción (grúas), el polipasto de cadena ha encontrado un lugar en el diseño de los mecanismos de manipulación de cargas. El sistema de bloques (polea) es un componente de mecanismos de elevación como un cabrestante, un polipasto y equipos de construcción (varios tipos de grúas, topadoras, excavadoras).

Además de en la industria de la construcción, las poleas se utilizan ampliamente en la organización de operaciones de rescate. El principio de funcionamiento sigue siendo el mismo, pero el diseño se modifica ligeramente. El equipo de rescate está fabricado con cuerdas duraderas y se utilizan mosquetones. Para dispositivos de este propósito, es importante que todo el sistema se ensamble rápidamente y no requiera mecanismos adicionales.

Clasificación de modelos según diferentes características.

Hay muchas ejecuciones de una idea: un sistema de bloques conectados por cuerdas. Se diferencian según el método de aplicación y las características de diseño. Llegar a saber diferentes tipos ascensores, descubra cuál es su propósito y en qué se diferencia el dispositivo.

Clasificación según la complejidad del mecanismo.

Dependiendo de la complejidad del mecanismo, se distinguen los simples; complejo; polipastos de cadena complejos.

Un polipasto de cadena simple es un sistema de rodillos conectados en serie. Todos los bloques móviles y fijos, así como la carga misma, están conectados por un solo cable. Se diferencian poleas simples pares e impares.

Incluso los mecanismos de elevación son aquellos cuyo extremo del cable está sujeto a un soporte fijo: una estación. Todas las combinaciones en este caso se considerarán iguales. Y si el extremo de la cuerda está unido directamente a la carga o al lugar donde se aplica la fuerza, esta estructura y todos sus derivados se llamarán impares.

Un sistema de poleas complejo puede denominarse sistema de poleas. En este caso no se conectan en serie bloques individuales, sino combinaciones completas que se pueden utilizar de forma independiente. A grandes rasgos, en este caso un mecanismo pone en marcha otro similar.

El complejo polipasto de cadena no pertenece a ningún tipo. Su característica distintiva son los rodillos que se mueven hacia la carga. El modelo complejo puede incluir polipastos de cadena tanto simples como complejos.

Clasificación según la finalidad del ascensor.

Dependiendo de lo que quieran conseguir al utilizar un polipasto de cadena, se dividen en:

Fuerza;

Expresar.

La opción de energía se usa con más frecuencia. Como sugiere el nombre, su tarea es garantizar una ganancia de fuerza. Dado que ganancias significativas requieren pérdidas igualmente significativas en distancia, las pérdidas en velocidad también son inevitables. Por ejemplo, para un sistema 4:1, al levantar una carga un metro, es necesario tirar de 4 metros de cable, lo que ralentiza el trabajo.

El polipasto de cadena de alta velocidad, según su principio, es un diseño de potencia inversa. No da ganancia de fuerza, su objetivo es la velocidad. Se utiliza para acelerar el trabajo a expensas del esfuerzo aplicado.

La multiplicidad es la característica principal.

El principal indicador al que la gente presta atención a la hora de organizar el levantamiento de carga es la multiplicidad de la polea. Este parámetro indica convencionalmente cuántas veces el mecanismo le permite ganar en fuerza. De hecho, la multiplicidad muestra en cuántas ramas de la cuerda se distribuye el peso de la carga.

La multiplicidad se divide en cinemática (igual al número de torceduras de la cuerda) y fuerza, que se calcula teniendo en cuenta la superación por parte del cable de la fuerza de fricción y la eficiencia no ideal de los rodillos. Los libros de referencia contienen tablas que muestran la dependencia del factor de potencia del factor cinemático con diferentes eficiencias de bloque.

Como puede verse en la tabla, la multiplicidad de fuerzas difiere significativamente de la cinemática. Con una eficiencia de rodillo baja (94%), la ganancia real de fuerza de una polea 7:1 será menor que la ganancia de una polea séxtuple con una eficiencia de bloque del 96%.

Cómo hacer cálculos para un polipasto de cadena.

A pesar de que teóricamente el diseño de un polipasto de polea es extremadamente simple, en la práctica no siempre está claro cómo levantar una carga mediante bloques. Cómo entender qué multiplicidad se necesita, cómo averiguar la eficiencia del ascensor y de cada bloque por separado. Para encontrar respuestas a estas preguntas, es necesario realizar cálculos.

Cálculo de un bloque separado.

El cálculo del polipasto de cadena debe realizarse debido a que las condiciones de trabajo están lejos de ser ideales. El mecanismo está sujeto a fuerzas de fricción como resultado del movimiento del cable a lo largo de la polea, como resultado de la rotación del propio rodillo, independientemente del tipo de cojinete que se utilice.

Además, la cuerda flexible y maleable rara vez se utiliza en una obra o como parte de equipos de construcción. La cuerda o cadena de acero tiene una rigidez mucho mayor. Dado que doblar un cable de este tipo al pasar contra un bloque requiere una fuerza adicional, también hay que tenerlo en cuenta.

Para el cálculo se deriva la ecuación del momento de la polea con respecto al eje:

SrunR = SrunR + q SrunR + Nfr (1)

La Fórmula 1 muestra los momentos de tales fuerzas:

– Srun – fuerza desde el lado de la cuerda de escape;

– Srun – fuerza de la cuerda que se aproxima;

– q Srun – fuerza para doblar/flexionar la cuerda, teniendo en cuenta su rigidez q;

– Nf – fuerza de fricción en el bloque, teniendo en cuenta el coeficiente de fricción f.

Para determinar el momento, todas las fuerzas se multiplican por el brazo: el radio del bloque R o el radio del manguito r.

La fuerza del cable que se acerca y se escapa surge como resultado de la interacción y fricción de los hilos del cable. Dado que la fuerza de flexión/extensión del cable es significativamente menor que las demás, al calcular el efecto sobre el eje del bloque, este valor a menudo se desprecia:

N = 2 Srun×sinα (2)

En esta ecuación:

– N – impacto en el eje de la polea;

– Srun – fuerza de la cuerda que se aproxima (se considera aproximadamente igual a Srun;

– α – ángulo de desviación del eje.

Cálculo de la acción útil del bloque.

Como saben, la eficiencia es el factor de eficiencia, es decir, qué tan efectivo fue el trabajo realizado. Se calcula como la relación entre el trabajo completado y el trabajo gastado. En el caso de un polipasto se aplica la fórmula:

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

En la ecuación:

– 3 ηb – eficiencia del bloque;

– d y D – respectivamente, el diámetro del casquillo y de la polea misma;

– q – coeficiente de rigidez de la conexión flexible (cuerda); f – coeficiente de fricción;

– α – ángulo de desviación del eje.

De esta fórmula se puede ver que la eficiencia se ve afectada por la estructura del bloque (a través del coeficiente f), su tamaño (a través de la relación d/D) y el material del cable (coeficiente q). El valor máximo de eficiencia se puede lograr utilizando casquillos y rodamientos de bronce (hasta un 98%). Los cojinetes deslizantes proporcionarán hasta un 96% de eficiencia.

El mecanismo de elevación consta de varios bloques. La eficiencia total de un bloque de poleas no es igual a la suma aritmética de todos los componentes individuales. Para el cálculo utilizan una fórmula mucho más compleja, o mejor dicho, un sistema de ecuaciones, donde todas las fuerzas se expresan a través del valor del S0 primario y la eficiencia del mecanismo:

– S1=ηп S0;

– S2=(ηп)2 S0; (-4)

S3=(ηп)3 S0; ….

– Sn=(ηп)n S0.

Dado que el valor de eficiencia es siempre menor que 1, con cada nuevo bloque y ecuación en el sistema, el valor de Sn disminuirá rápidamente. La eficiencia total de la polea dependerá no sólo de ηb, sino también del número de estos bloques: la multiplicidad del sistema. Usando la tabla, puede encontrar ηp para sistemas con diferentes números de bloques con diferentes valores de eficiencia de cada uno.

Cómo hacer un ascensor con tus propias manos.

En construcción durante trabajo de instalación No siempre es posible montar una grúa. Entonces surge la pregunta de cómo levantar la carga con una cuerda. Y aquí encuentra su aplicación un sencillo polipasto de cadena. Para hacerlo y funcionar completamente, es necesario realizar cálculos, dibujos y elegir la cuerda y los bloques adecuados.

Preparación de la base - diagrama y dibujo.

Antes de comenzar a construir un polipasto de cadena con sus propias manos, debe estudiar detenidamente los dibujos y elegir un esquema adecuado para usted. Debe confiar en cómo le resultará más conveniente colocar la estructura, qué bloques y cables hay disponibles.

Sucede que la capacidad de elevación de los polines no es suficiente y no hay tiempo ni oportunidad para construir un complejo mecanismo de elevación múltiple. Luego se utilizan polipastos de doble cadena, que son una combinación de dos simples. Este dispositivo también puede levantar la carga para que se mueva estrictamente verticalmente, sin distorsiones.

Cómo elegir una cuerda y un bloque.

El papel más importante en la construcción de un polipasto de cadena con sus propias manos lo desempeña la cuerda. Es importante que no se estire. Estas cuerdas se llaman estáticas. El estiramiento y la deformación de una conexión flexible provoca graves pérdidas en la eficiencia del trabajo. Adecuado para un mecanismo casero. cuerda sintética, el espesor depende del peso de la carga.

El material y la calidad de los bloques son indicadores que proporcionarán a los dispositivos de elevación caseros la capacidad de carga calculada. Dependiendo de los rodamientos que se instalen en el bloque, su eficiencia cambia y esto ya se tiene en cuenta en los cálculos.

Pero, ¿cómo se puede levantar una carga a una altura con tus propias manos y no dejarla caer? Para proteger la carga de un posible movimiento inverso, puede instalar un bloque de bloqueo especial que permita que la cuerda se mueva solo en una dirección: la dirección deseada.

Instrucción paso a paso para levantar cargas a través de un bloque

Cuando la cuerda y los bloques estén listos, se haya seleccionado el diagrama y se hayan realizado los cálculos, puede comenzar el montaje. Para una polea doble simple necesitarás:

– rodillo – 2 piezas.;

– rodamientos;

– casquillo – 2 piezas;

– clip para el bloque – 2 piezas;

- soga; gancho para colgar carga;

– eslingas – si son necesarias para la instalación.

El levantamiento paso a paso de la carga a una altura se realiza de la siguiente manera:

1. Conecte los rodillos, el casquillo y los cojinetes. Combinan todo esto en un clip. Consigue un bloque.

2. Se lanza la cuerda al primer bloque;

3. El marco con este bloque se fija rígidamente a un soporte fijo (viga de hormigón armado, pilar, pared, extensión especialmente montada, etc.);

4. Luego, el extremo de la cuerda pasa a través del segundo bloque (móvil).

5. Se adjunta un gancho al clip.

6. Se fija el extremo libre de la cuerda.

7. Eslingar la carga que se está levantando y conectarla a la polea.

El mecanismo de elevación casero está listo para usar y proporcionará el doble de beneficios de fuerza. Ahora, para elevar la carga a una altura, simplemente tira del extremo de la cuerda. Al doblar ambos rodillos, la cuerda levantará la carga sin mucho esfuerzo.

¿Es posible combinar un polipasto de cadena y un cabrestante?

Si conecta un cabrestante eléctrico al mecanismo casero que construye de acuerdo con estas instrucciones, obtendrá una verdadera grúa de bricolaje. Ahora no tienes que esforzarte en absoluto para levantar la carga; el cabrestante hará todo por ti.

Incluso un cabrestante manual hará que levantar la carga sea más cómodo: no es necesario que se frote las manos con la cuerda y se preocupe de que se le escape de las manos. En cualquier caso, girar la manija del cabrestante es mucho más fácil.

En principio, incluso fuera de una obra de construcción, la capacidad de construir un sistema de poleas básico para un cabrestante en condiciones de campo con un mínimo de herramientas y materiales es una habilidad muy útil. Será especialmente apreciado por los automovilistas que tienen la suerte de que su coche se quede atascado en algún lugar intransitable. Una polea hecha apresuradamente aumentará significativamente el rendimiento del cabrestante.

Es difícil sobreestimar la importancia de los polipastos de polea en el desarrollo de la construcción y la ingeniería mecánica modernas. Todos deberían comprender el principio de funcionamiento e imaginar visualmente su diseño. Ahora no le temen las situaciones en las que necesita levantar una carga, pero no existe ningún equipo especial. Unas cuantas poleas, una cuerda e ingenio te permitirán hacerlo sin necesidad de utilizar una grúa.

Bloques y poleas- Mecanismos sencillos que se utilizan para levantar cargas con poco esfuerzo o con esfuerzo en una posición conveniente para el usuario.

Los bloques y poleas constan de dos partes: una rueda con una ranura circunferencial (polea) y una cuerda o cable. Un bloque, por regla general, es un dispositivo que consta de una polea en un marco con una suspensión y un cable. Un bloque de poleas es una combinación de poleas y cables. El principio de su funcionamiento es similar al funcionamiento de una palanca: el aumento de fuerza afecta el aumento de la distancia con la igualdad teórica del trabajo realizado.

Estos mecanismos se pueden utilizar independientemente de otras unidades de elevación, como cabrestantes, polipastos, grúas y también como piezas de ellos.

Las imágenes muestran el principio de funcionamiento. bloque y polea:

En la figura 1a, se levanta una carga que pesa W1 utilizando un solo bloque con una fuerza P1 igual al peso. En la figura 1b, la carga W2 se levanta con el sistema de poleas múltiples más simple, que consta de dos bloques, con una fuerza P2 igual a sólo la mitad del peso de W2. El impacto de este peso se divide en partes iguales entre las ramas del cable del que está suspendida la polea B2 de la polea A2 mediante el gancho C2. En consecuencia, para levantar la carga W2, basta aplicar una fuerza P2 igual a la mitad del peso de W2 al ramal del cable que pasa por la ranura de la polea A2; Por lo tanto, el polipasto de cadena más simple proporciona el doble de fuerza. La Fig. 1,c explica el funcionamiento de una polea con dos poleas, cada una de las cuales tiene dos ranuras. Aquí la fuerza P3 necesaria para levantar la carga W3 es sólo una cuarta parte de su peso. Esto se consigue distribuyendo todo el peso de W3 entre los cuatro cables de suspensión del bloque B3. Tenga en cuenta que el múltiplo del aumento de fuerza al levantar pesas siempre es igual al número de cables de los que cuelga el bloque móvil B3.

Arroz. 2

En el pasado como cable para bloques y poleas Se utilizó cuerda de cáñamo flexible y duradera. Estaba tejido con una trenza de tres hebras, cada una de las cuales constaba de muchas hebras pequeñas. Los polipastos de polea con tales cables se utilizaron dondequiera que fuera necesario levantar cargas: en barcos de mar, V. agricultura, en obras de construcción. Los más complejos (Fig. 2) se utilizaban a menudo en veleros. Allí se les necesitaba para trabajar con velas, piezas de largueros y otros equipos móviles.

Con el tiempo, los bordes de cáñamo fueron sustituidos por cables de acero y cables de fibras sintéticas y minerales. Son más duraderos y resistentes al desgaste. Polipastos de polea con cables de acero y las poleas de múltiples ranuras son partes integrales de los mecanismos de elevación de todos los equipos de elevación modernos. poleas bloques Generalmente giran sobre cojinetes de rodillos y todas sus superficies móviles están lubricadas a la fuerza.

Siempre ha sido una prioridad. En este sentido, hace bastante tiempo se inventó un dispositivo que contribuyó a un alivio significativo. labor física Trabajadores que intervienen en la realización de operaciones de elevación o descenso de diversos objetos. El nombre de este dispositivo es polipasto de cadena. Veremos qué es esto en este artículo.

Historia de la creación y definición.

Nadie sabe con certeza cuándo aparecieron y comenzaron a utilizarse exactamente los mecanismos para mover objetos pesados ​​​​en el espacio. En primer lugar, observamos: un sistema de poleas (la literatura técnica también puede decirle qué es) es un sistema de bloques y cuerdas que puede simplificar y acelerar significativamente el trabajo planificado con objetos pesados.

El estudio de monumentos arquitectónicos como las pirámides de Keops en Egipto, la Gran Muralla China y otras estructuras antiguas confirma claramente que las poleas, cuyo propósito y diseño se analizarán a continuación, se inventaron hace varios miles de años. Es bastante obvio que inicialmente se caracterizaron por el primitivismo.

información general

Intentemos estudiar el polipasto de cadena con el mayor detalle posible. ¿Qué es esto desde un punto de vista técnico? En esencia, se trata de un grupo de bloques ensamblados en jaulas especiales a través de las cuales pasa una cadena o una cuerda. La polea más simple es un bloque con un elemento de tracción atravesado. Esta versión del esquema le permite reducir a la mitad la fuerza de tracción necesaria para mover la carga.

Clasificación

Los polipastos de polea se dividen en dos grandes grupos: de potencia y de velocidad. A menudo, en la práctica, se utilizan análogos de potencia para reducir significativamente la tensión del cable. Por cierto, este esfuerzo se puede calcular de forma muy sencilla. Para hacer esto, deberá dividir la masa de la carga por la multiplicidad disponible de la polea. Surge la pregunta: ¿qué es la multiplicidad? Respuesta: la multiplicidad es la relación entre el número de ramas del órgano en el que se encuentra la carga y el valor numérico de las ramas que ya están enrolladas en el tambor. Esta definición se aplica a las poleas de potencia. En cuanto a las poleas de alta velocidad, aquí la multiplicidad es el valor que se obtiene dividiendo la velocidad del extremo delantero de la cuerda por la velocidad del extremo conducido.

En las poleas de alta velocidad, la fuerza de trabajo se aplica a la jaula móvil y la carga, a su vez, se fija al extremo libre del cable. El aumento de velocidad durante el funcionamiento de este tipo de polea surge debido al aumento de la distancia de elevación del objeto.

Cambiando la proporción

Los polipastos de polea (su finalidad y diseño se han mantenido esencialmente sin cambios a lo largo de los años de existencia) permiten la introducción o eliminación de bloques adicionales del sistema. Gracias a esto se obtiene la multiplicidad requerida. Si la multiplicidad es par, entonces el extremo libre de la cuerda se fija a un elemento estructural estacionario. Si la multiplicidad es impar, entonces el mismo extremo se une al clip con un gancho.

En las poleas de potencia, aumentar la multiplicidad permite reducir el diámetro del cable y, en consecuencia, las dimensiones del tambor y los bloques. Todo esto conduce en última instancia a una disminución en la masa total de todo el sistema, una disminución en Pero al mismo tiempo, se requerirá una mayor longitud de cuerda.

División por número de sucursales

La polea (qué es, ahora ya lo entiendes) puede ser simple o doble, dependiendo del número de ramas. En el primer caso, el elemento flexible se mueve a lo largo del eje del tambor. Esta opción tiene la desventaja de que provoca un cambio indeseable en la carga sobre los soportes del tambor y, en ausencia de bloques libres (es decir, la cuerda de la suspensión se enrolla inmediatamente en el tambor), el objeto se moverá no solo verticalmente. , pero también horizontalmente.

El polipasto de doble cadena permite asegurar ambos extremos del cable al tambor. Un ejemplo sería una polea para un cabrestante. Para evitar distorsiones, se utilizan bloques ecualizadores o equilibradores. Muy a menudo, este sistema se utiliza en grúas pórtico, puentes o torres pesadas.

Peculiaridades

Absolutamente cualquier polipasto de cadena, cuyo principio de funcionamiento es generalmente similar al funcionamiento de una palanca, es bueno porque no requiere ninguna habilidad especial por parte del usuario, pero requiere extrema precaución, ya que, como cualquier otro, es complicado. con peligro y puede causar lesiones. Además, el funcionamiento de los polines muestra que los elementos de tracción utilizados en sus sistemas no tienen una flexibilidad ideal y están dotados de cierta rigidez. Es por eso que la rama de la cuerda que avanza no puede caer inmediatamente en la corriente de un bloque o tambor, y la rama que corre no puede enderezarse inmediatamente. Esto se ve mejor cuando se utilizan cables de acero.

Reglas para polipastos de cadena.

Cada polea manual funciona según las leyes de la física y, por lo tanto, su funcionamiento cumple con varias reglas bastante simples con las que conviene familiarizarse.

El complejo polipasto de cadena merece una atención especial. En sí mismo, es un conjunto de polipastos de poleas simples, cada uno de los cuales tira del otro. De este modo se pueden montar varias poleas juntas. Este tipo se utiliza con mayor frecuencia durante las operaciones de rescate.

En conclusión, sería correcto decir lo siguiente: el sistema de poleas (el principio de su funcionamiento es bastante fácil de entender tras un estudio cuidadoso del tema) fue, sigue siendo y, muy probablemente, será un fiel asistente de una persona durante mucho tiempo para resolver muchos problemas urgentes relacionados con la construcción, instalación, carga, descarga y otras operaciones que requieren mucha mano de obra. El principal problema, cuya eliminación completa no es posible hoy en día debido, nuevamente, a que funcionan idealmente leyes físicas, es la presencia de fuerza de fricción en el sistema.

polipasto de polea- un sistema de bloques móviles y fijos conectados por una conexión flexible (cuerda o cadena), utilizado para aumentar la fuerza (polea de potencia) o la velocidad (polea de alta velocidad). Rasgo distintivo bloques móviles es que su eje tiene la capacidad de moverse en el espacio en relación con los bloques fijos.

Normalmente se utiliza en máquinas elevadoras. poleas de potencia, permitiendo reducir el esfuerzo para levantar la carga, el momento del peso de la carga sobre el tambor, la relación de transmisión del mecanismo, etc.

Poleas de alta velocidad, que permiten aumentar la velocidad de movimiento de la carga a bajas velocidades del elemento de accionamiento, se utilizan con mucha menos frecuencia, por ejemplo, en ascensores hidráulicos o neumáticos.

El principal parámetro del polipasto de cadena es su multiplicidad, que se entiende como la relación entre la velocidad de movimiento de la rama móvil de un elemento de tracción flexible y la velocidad de elevación de la carga o la relación entre el número de ramas de cable en las que se suspende la carga y el número de ramas de cable enrolladas. sobre el tambor. La multiplicidad del sistema de poleas caracteriza la ganancia de fuerza.

A la hora de elegir un polipasto de cadena también se deben tener en cuenta las pérdidas por fricción. lo mas mejores bloques utilizados en la práctica provocan pérdidas por fricción de al menos el 10% de la fuerza aplicada. Así, haciendo un esfuerzo 1 kg a una simple polea doble, puedes levantar la carga en 2 × 0,9 = 1,8 kilogramos, y cuando se utiliza una polea cuádruple simple, no 4 kilos, como se esperaba, y 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 2,92 kg, es decir, la ganancia de fuerza será inferior a 3 veces, con una pérdida de velocidad de 4 veces. Un simple polipasto de cadena de cinco pliegues proporciona una ganancia real de poco más de 3 veces. Al utilizar mosquetones en lugar de bloques, la fricción es aún mayor.

Lista de enlaces

1. Alexándrov M.P. Máquinas de elevación y transporte: un libro de texto para las especialidades de ingeniería mecánica en las universidades. – 6ª edición, revisada. – M.: Escuela Superior, 1985. – 520 p., ill.
2. Shestopalov A. Cómo funciona un polipasto de cadena // Proyecto de Internet "Cómo funcionan las cosas". – http://howitworks.iknowit.ru/paper1144.html.

Preguntas para el control

1. ¿Cuál es el propósito de un bloque de poleas?
2. ¿Cómo determinar la multiplicidad de un polipasto de cadena?
3. ¿Cuál es la razón por la que no es apropiado utilizar poleas multiplicidad grandes?

Una persona no es muy fuerte para levantar cargas grandes, pero se le ocurrieron muchos mecanismos que simplifican este proceso, y en este artículo discutiremos las poleas: el propósito y el diseño de dichos sistemas, y también intentaremos hacer el más simple. versión de dicho dispositivo con nuestras propias manos.

Una polea de carga es un sistema formado por cuerdas y bloques, gracias al cual puedes ganar fuerza efectiva con pérdida de longitud. El principio es bastante simple. En longitud perdemos exactamente tantas veces como ganamos en fuerza. Gracias a esta regla de oro de la mecánica se pueden construir grandes masas sin mucho esfuerzo. Lo cual, en principio, no es tan crítico. Pongamos un ejemplo. Ahora has ganado 8 veces en fuerza y ​​tendrás que estirar una cuerda de 8 metros de largo para levantar el objeto a una altura de 1 metro.

El uso de estos dispositivos le costará menos que alquilar una grúa y, además, podrá controlar usted mismo el aumento de fuerza. La polea tiene dos lados diferenciados: uno de ellos es fijo, que se fija al soporte, y el otro es móvil, que se aferra a la propia carga.. La ganancia de fuerza se produce gracias a los bloques móviles, que están montados en el lado móvil de la polea. La parte fija sirve únicamente para cambiar la trayectoria de la propia cuerda.

Los tipos de poleas se distinguen por su complejidad, paridad y multiplicidad. En términos de complejidad, existen mecanismos simples y complejos, y la multiplicidad significa una multiplicación de fuerza, es decir, si la multiplicidad es 4, entonces teóricamente se gana 4 veces en fuerza. También en raras ocasiones, pero todavía se utiliza, se utiliza un bloque de poleas de alta velocidad; este tipo proporciona una ganancia en la velocidad de movimiento de cargas a una velocidad muy baja de los elementos de accionamiento.

Consideremos primero una polea de montaje simple. Se puede obtener añadiendo bloques a un soporte y una carga. Para obtener un mecanismo impar, es necesario asegurar el extremo de la cuerda a un punto en movimiento de la carga, y para obtener uno par, sujetamos la cuerda a un soporte. Al agregar un bloque, obtenemos +2 a la fuerza, y un punto en movimiento da +1, respectivamente. Por ejemplo, para obtener una polea para un cabrestante con una multiplicidad de 2, debe asegurar el extremo de la cuerda a un soporte y usar un bloque que esté sujeto a la carga. Y tendremos un tipo de dispositivo parejo.

El principio de funcionamiento de un polipasto de cadena con multiplicidad de 3 parece diferente. Aquí se sujeta el extremo de la cuerda a la carga, y se utilizan dos rodillos, uno de los cuales sujetamos al soporte y el otro a la carga. Este tipo de mecanismo da una ganancia de fuerza de 3 veces, esta es una opción extraña. Para entender cuál será la ganancia de fuerza, puedes usar una regla simple: cuántas cuerdas salen de la carga, esta es nuestra ganancia de fuerza. Normalmente se utilizan poleas con gancho, sobre las que, de hecho, se fija la carga, es un error pensar que se trata solo de un bloque y una cuerda.

Ahora descubriremos cómo funciona un polipasto de cadena de tipo complejo. Este nombre se refiere a un mecanismo en el que varias variantes simples de un sistema determinado se combinan en un solo sistema. dispositivo de carga, se tiran uno del otro. La ganancia de resistencia de tales construcciones se calcula multiplicando sus multiplicidades. Por ejemplo, tiramos de un mecanismo con una multiplicidad de 4 y de otro con una multiplicidad de 2, entonces la ganancia teórica de fuerza será igual a 8. Todos los cálculos anteriores se realizan solo para sistemas ideales que no tienen fuerza de fricción, pero en la práctica las cosas son diferentes.

En cada uno de los bloques hay una pequeña pérdida de potencia debido a la fricción, ya que aún se gasta en superar la fuerza de fricción. Para reducir la fricción, es necesario recordar: cuanto mayor sea el radio de curvatura de la cuerda, menor será la fuerza de fricción. Lo mejor es utilizar rodillos con un radio mayor siempre que sea posible. Cuando se utilizan mosquetones, conviene hacer un bloque de opciones idénticas, pero los rodillos son mucho más efectivos que los mosquetones, ya que la pérdida en ellos es del 5-30%, pero en los mosquetones es de hasta el 50%. También es útil saber que el bloque más eficaz debe ubicarse más cerca de la carga para obtener el máximo efecto.

¿Cómo calculamos la ganancia real de fuerza? Para ello necesitamos conocer la eficiencia de las unidades utilizadas. La eficiencia se expresa en números del 0 al 1, y si utilizamos una cuerda de gran diámetro o demasiado rígida, entonces la eficiencia de los bloques será significativamente menor que la indicada por el fabricante. Esto significa que es necesario tener esto en cuenta y ajustar la eficiencia de los bloques. Para calcular la ganancia de fuerza real de un tipo simple de mecanismo de elevación, es necesario calcular la carga en cada rama de la cuerda y sumarlas. Para calcular la ganancia de resistencia de los tipos complejos es necesario multiplicar las fuerzas reales de los simples que lo componen.

Tampoco debe olvidarse de la fricción de la cuerda, ya que sus ramas pueden torcerse entre sí y los rodillos bajo cargas pesadas pueden converger y pellizcar la cuerda. Para evitar que esto suceda, los bloques deben estar espaciados entre sí, por ejemplo, puede usar una placa de circuito entre ellos. También conviene comprar únicamente cuerdas estáticas que no se estiren, ya que las dinámicas provocan una grave pérdida de fuerza. Para ensamblar el mecanismo, se puede usar una cuerda separada o de carga, unida a la carga independientemente del dispositivo de elevación.

La ventaja de utilizar una cuerda independiente es que se puede montar rápidamente o preparar una estructura de elevación con antelación. También puedes utilizar todo su largo, esto también facilita el paso de nudos. Una de las desventajas es que no existe la posibilidad de fijar automáticamente la carga elevada. Las ventajas de una cuerda de carga son que es posible la fijación automática del objeto levantado y no es necesaria una cuerda separada. Lo importante de las desventajas es que es difícil pasar los nudos durante el funcionamiento y además hay que pasar una cuerda de carga por el mecanismo en sí.

Hablemos del movimiento inverso, que es inevitable, ya que puede ocurrir cuando la cuerda queda atrapada, o en el momento de retirar la carga, o al detenerse a descansar. Para evitar que se produzca juego, es necesario utilizar bloques que permitan que la cuerda pase en una sola dirección. Al mismo tiempo, organizamos la estructura de manera que el rodillo de bloqueo se una primero al objeto que se está levantando. Gracias a esto no sólo evitamos retrocesos, sino que también nos permite asegurar la carga mientras descargamos o simplemente reordenamos los bloques.

Si utiliza una cuerda separada, el rodillo de bloqueo se fija al final de la carga que se levanta y el rodillo de bloqueo debería ser muy eficaz.

Ahora un poco sobre cómo fijar el mecanismo de elevación a la cuerda de carga. Es raro que tengamos a mano la longitud adecuada de cuerda para asegurar la parte móvil del bloque. Aquí hay varios tipos de montaje de mecanismos. El primer método consiste en utilizar nudos de agarre, que se tejen a partir de cordones con un diámetro de 7 a 8 mm, en 3 a 5 vueltas. Este método, como ha demostrado la práctica, es el más eficaz, ya que un nudo de agarre hecho de cordón de 8 mm sobre una cuerda con un diámetro de 11 mm comienza a deslizarse sólo bajo una carga de 10-13 kN. Al mismo tiempo, al principio no deforma la cuerda, pero después de un tiempo derrite la trenza y se adhiere a ella, comenzando a desempeñar el papel de mecha.

Otra forma es utilizar una abrazadera. propósito general. El tiempo ha demostrado que se puede utilizar en cuerdas heladas y mojadas. Comienza a arrastrarse solo con una carga de 6-7 kN y daña levemente la cuerda. Otro método es utilizar una abrazadera personal, pero no es recomendable, ya que comienza a deslizarse con una fuerza de 4 kN y al mismo tiempo rasga la trenza, o incluso puede morder la cuerda. Todos estos son diseños industriales y su aplicación, pero intentaremos crear un polipasto de cadena casero.