Еще в древности египтяне и Архимед, не задумываясь над тем, чем является полиспаст, применяли его для перемещения тяжестей. Сейчас он продолжает широко применяться в подъемных системах, спорте и быту, а также спасателями. За время существования конструкции она претерпела заметные модификации, однако принцип работы остался тем же.
Устройство
Простой полиспаст состоит из двух шкивов, связанных верёвкой, тросом, цепью. Шкив изготовляется в виде металлического колеса, вращающегося на оси. По внешнему краю сделан жёлоб для укладки троса. Шкивы, входящие в состав конструкции, называются блоками. Одни из них крепятся неподвижно, другие меняют положение по мере движения груза. Подвижные блоки размещаются со стороны тяжести. Неподвижный блок изменяет направление движения троса и вектор приложения усилия, а подвижные увеличивают усилие, прилагаемое к грузу. Перемещение груза происходит за счёт того, что он через систему блоков подтягивается канатом к закреплённой части полиспаста.
Принцип работы полиспаста
Собственно, полиспаст представляет собой систему рычагов, роль которых выполняют участки каната, расположенные между блоками. Известен принцип рычага: увеличивая силу, снижаешь расстояние (а значит и скорость), и наоборот. Таким образом, для перемещения груза на 1 метр механизм с удвоенным выигрышем потребует вытянуть 2 метра троса, то есть затраты времени возрастут вдвое. Приложенная сила станет вдвое меньше массы поднимаемого объекта, однако суммарная энергия всё равно не изменится.
Аналогично рассчитывается выигрыш по протяжённости, если поменять местами точки крепления полиспаста и груза.
Кратность
Ключевая характеристика, показывающая теоретическое увеличение силы или скорости, достигаемое полиспастом. Кратность определяется числом ветвей троса, через которые распределяется нагрузка, и может быть чётной или нечётной. При чётной кратности свободный конец троса фиксируется на неподвижной части подъемной системы, при нечётной — присоединяется к обойме крюка.
На первый взгляд может показаться, что растягивая количество блоков, можно бесконечно повышать выигрыш по силе.
Однако нельзя забывать о трении: даже лучшие шкивы требуют не менее 10% затрачиваемой силы на преодоление трения. Поэтому реальный выигрыш с учётом трения для полиспаста кратности 5:1 (5×0,9×0,9×0,9×0,9 = 3,28) будет заметно скромнее. А если вместо блоков применяются карабины (например, для альпинизма), потери на трение выше, и выигрыш окажется ещё менее значительным.
Классификация
Полиспасты, сохраняющие своё назначение и устройство на протяжении веков, делятся на силовые и скоростные. Первые применяются в грузоподъёмных механизмах, вторые — в подъемниках. По исполнению они изготовляются:
- Простые схемы, состоящие из линейной последовательности блоков. Они соединяются между собой и с грузом общим канатом.
- Сложные. Это система, в которой последовательно соединены не отдельные блоки, а несколько самостоятельных механизмов. Такое решение позволяет создавать схемы полиспастов с большой кратностью при малом количестве блоков. Например, соединение полиспастов, обладающих кратностью 2:1 и 3:1, даст выигрыш в 6 раз при использовании всего трёх блоков. За счёт меньших потерь на трении реальный результат будет более высоким, нежели у простой конструкции с аналогичными параметрами.
- Комплексные полиспасты занимают отдельное место. Это система полиспастов из простых и сложных механизмов, соединённых таким образом, что блоки при подъёме движутся навстречу нагрузке.
Полиспаст как выглядит, фото
Как сделать полиспаст самостоятельно
В домашнем хозяйстве нет необходимости ежедневно поднимать тяжести, поэтому для разовых работ можно сделать подъёмное устройство своими руками. Всё, что потребуется для этого найдётся в мастерской запасливого хозяина:
- стальные шпильки с резьбой;
- подшипники;
- ролики;
- верёвка;
- крюк.
Подшипник вставляют в ролик и насаживают на шпильку. Накручивают гайку и стопорят её, чтобы не тратить зря усилий на прокручивание получившегося вала. К шпильке крепится крюк или стропы. Один конец верёвки, пропущенной через сделанный блок, закрепляют на неподвижной опоре, а за другой тянут вверх при подъёме груза. Получился простейший полиспаст кратностью 2:1.
Поскольку работать с таким механизмом неудобно следует сделать ещё один блок и, закрепив, пропустить через него верёвку. Теперь её можно будет тянуть вниз и даже соединить с лебёдкой. Кроме улучшения условий работы, это обеспечит возможность, при необходимости, фиксации груза в любом промежуточном положении.
Для полиспаста, сделанного своими руками, лучше использовать верёвку, а не стальной трос. Её преимуществом является то, что она позволяет быстро собрать или разобрать конструкцию. Выбирать следует статические виды, которые не растягиваются. Динамические типы «съедают» часть выигрыша в силе.
