Дизайн

Блоки и полиспасты. Принцип работы

Когда-то рабочим вариантом строительства моего дома был брус. И просчитывая экономию, я прорабатывал разные варианты, в том числе как в одиночку собирать деревяный дом. Конечно, это не очень удобно, но бюджет был очень ограничен. От технологии «закидняка» я отказался, поэтому, думал о подъемном устройстве, искал подходящие решения вокруг и на просторах интернета.

Поднимать бревна по 100-150 кг под силу одному человеку, используя нехитрые приспособления. А если на участке лесные деревья и кран не подойдет — без подобных приспособлений сложно обойтись.

Вот например, этот сруб человек собрал полностью один. При этом журавля не переставлял, стоял все время на одном месте.

Чертежи другого приспособления, нетяжелого и мобильного:

А вот их воплощение в материи:)

То же самое, но когда кроме «надевания» на стену есть еще возможность установить на плоскость:

Чертежи приспособлений:

Оригинальное решение из подручных средств, по которому бревно как на велосипеде «заезжает» наверх:)

Самодельные подъемные устройства в настоящее время приобретают все большую популярность. При строительстве, при работе в гараже приходится часто перемещать грузы большого веса. В строительстве ручная транспортировка занимает значительное время, и не всегда удается установить пандусы или леса. В любом случае гораздо проще и эффективнее пользоваться подъемниками.

Схема подъемного крана

То же касается и автомобильной темы, гараж с подъемником гораздо удобнее в эксплуатации. Наиболее простые подъемники представляют собой обыкновенную балку, жестко закрепленную одним концом, а на втором конце устанавливается подвижный блок. Через блок перекидывается веревка, с помощью которой грузы затягиваются вручную.

Такой самодельный подъемник достаточно прост в изготовлении, но с практической точки зрения очень неудобен. Во-первых, груз поднимается все равно вручную, а во-вторых демонтаж и монтаж балки с одного места в другое занимает еще больше времени, чем простое перетаскивание тяжестей. Подобные механизмы применяются в рубленых домах.

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.

Самодельный подъемный кран

При индивидуальном строительстве не обойтись без подъемного крана, который также можно сделать при необходимости своими руками.

Самодельный кран поможет монтировать перекрытия, фундамент и все остальные элементы конструкции, благодаря своей способности опускаться ниже нулевой отметки на 2,5 м и подниматься на высоту порядка 2 м.

Такой кран позволяет транспортировать груз на расстояние в пределах 3 м. Для домашнего строительства должно хватить предложенных возможностей.

В такой конструкции не предусмотрен поворотный механизм, так как кран не рассчитан на грузы более 300 кг и легко поворачивается вручную вместе со всей конструкцией.

Для того, чтобы сделать подъемный кран своими руками, понадобится:

4 телескопических трубы внешним диаметром 140 мм,
трехметровая двутавровая балка,
металлические уголки для опорных конструкций,
тельфер или ручная лебедка.

Самодельный подъемный кран

Телескопические трубы попарно свариваются с концами балок, состоящих из двух примыкающих уголков длиной 1,5 и 0,5 м, таким образом, получаются 2 П-образные конструкции, которые для устойчивости свариваются балкой по основанию и укрепляются треугольными распорами.

К меньшей раме, которая будет выполнять функцию задней опоры крана, привариваются дополнительные опорные уголки, препятствующие опрокидыванию будущего подъемного устройства.

По центру нижней части горизонтальных балок приваривается двутавровая балка так, чтобы меньшая рама находилась на краю двутавра, а большая чуть дальше 1,5 м от меньшей.

К нижней части двутавра крепится лебедка, которая будет горизонтальным передвижным устройством, тогда как телескопическая система поможет перемещать грузы в вертикальном направлении.

Подъемник в гараже

Как изготовить самодельный подъемник в гараже? Автолюбители достаточно часто прибегают к самостоятельному ремонту транспортного средства, а снять автомобильный двигатель вручную — задача не из легких.

Для таких целей просто необходимо иметь гаражный подъемник, пусть даже сделанный своими руками. Система разборной кран балки не займет много места, и делается из:

поперечной трубы,
квадратных стоек на треугольных опорах, оснащенных колесиками,
ручной лебедки.

Труба вставляется в крепления, приваренные к верхней части стоек и закрепляется болтами. Лебедка приваривается к вертикальной стойке, а к балке привариваются 2 ролика, по которым движется трос от лебедки. Лебедка в гараж тоже с легкостью делается своими руками.

После использования самодельная кран балка разбирается на 2 опоры и поперечную балку, которые помещаются в любом углу гаража. Преимущество такой кран-балки состоит в том, что ее создание не требует специальных навыков и материалов, все можно найти под рукой.

К тому же кран-балка позволит поднимать и транспортировать в пределах гаража грузы до 800 кг.

Самодельная лебедка для гаража. Конструкция лебедки предполагает наличие барабана с тросом, который крепится на валу к каркасу из труб квадратного сечения. На внешний край барабана крепится большая звездочка, а малая на цепной передаче крепится к электроприводу. Если лебедка планируется ручная, то к валу, на котором закреплен барабан, прикрепляется рукоятка.

Автоподъемник в гараже. Для починки автомобиля в гараже должна быть предусмотрена яма или эстакада, но проще организовать подъемник. Хоть это и достаточно рискованное мероприятие, но оборудовать подъемник в гараже своими руками имеет практический и экономический смысл.

Наиболее простой автоподъемник представляет собой уже описанный мостовой кран с лебедкой, в таком случае после подъема на необходимую высоту авто ставится на платформы. Но есть риск обрыва троса, поэтому существует другой гаражный подъемник.

Для изготовления ножничного подъемника понадобятся:

швеллера, из которых изготавливается площадка и основание,

а для изготовления ножниц подойдут:

двутавровые балки,
гидроцилиндр,
втулки,
насос,
распределитель на две секции.

Балки скрепляются втулками по принципу ножниц, а гидроцилиндр с ручкой помогает поднять ножницы на нужную высоту.

Блоки и полиспасты — простые механизмы, использующиеся для поднимания грузов или с приложением небольших усилий, или с приложением усилий в удобной для пользователя позиции.

Блоки и полиспасты состоят из двух деталей: колеса с окружным желобом (шкивом) и веревки или троса. Блоком, как правило, называют устройство, состоящее из одного шкива в оправе с подвесом и одного троса. Полиспаст — комбинация шкивов и тросов. Принцип его работы похож на работу рычага — выигрыш в силе сказывается на увеличении расстояния при теоретическом равенстве совершаемых работ.

Эти механизмы могут использоваться независимо от других грузоподъемных агрегатов, таких как: лебедки, тали, подъемные краны, а также как их части.

На рисунках показан принцип работы блока и полиспаста :

На рис.1,а груз весом W1 поднимают с помощью одиночного блока усилием P1, равным весу. На рис.1,б груз W2 поднимают простейшим кратным полиспастом, состоящим из двух блоков, усилием P2, равным только половине веса W2. Воздействие этого веса делится поровну между ветвями троса, на которых шкив B2 подвешен к шкиву A2 с помощью крюка C2. Следовательно, для того чтобы поднять груз W2, к ветви троса, проходящей через желоб шкива A2, достаточно приложить силу P2, равную половине веса W2; таким образом, простейший полиспаст дает двойной выигрыш в силе. Рис.1,в поясняет работу полиспаста с двумя шкивами, каждый из которых имеет два желоба. Здесь усилие P3, необходимое для поднятия груза W3, составляет лишь четверть его веса. Это достигается благодаря распределению всего веса W3 между четырьмя тросами подвеса блока B3. Отметим, что кратность выигрыша в силе при подъеме тяжестей всегда равна числу тросов, на которых висит подвижный блок B3.

Рис. 2

В прошлом в качестве троса для блоков и полиспастов использовался гибкий и прочный пеньковый канат. Его сплетали косой из трех прядей, каждая из которых состояла из множества мелких прядей. Полиспасты с такими канатами применялись везде, где необходимо было подниматься грузы: на морских суднах, в сельском хозяйстве, на стройках. Самые сложные из них (рис. 2) часто использовались на парусных судах. Там они были необходимы для работы с парусами, деталями рангоута и другой перемещаемой оснастки.

Со временем на смену пеньковым кантам пришли стальные тросы и тросы из синтетических и минеральных волокон. Они более прочны и износоустойчивы. Полиспасты со стальными тросами и многожелобковыми шкивами являются неотъемлемыми частями грузоподъемных механизмов всего современного грузоподъемного оборудования. Шкивы блоков обычно вращаются на роликовых подшипниках и все их движущиеся поверхности принудительно смазываются.

Для подъема больших грузов человек не очень силен, но он придумал множество механизмов, которые упрощают этот процесс, и в этой статье мы обсудим полиспасты: назначение и устройство таких систем, а также попытаемся сделать простейший вариант такого приспособления своими руками.

Грузовой полиспаст – это система, состоящая из веревок и блоков, благодаря которой можно выиграть в эффективной силе при потере в длине. Принцип довольно прост. В длине мы проигрываем ровно столько, во сколько раз оказался выигрыш в силе. Благодаря этому золотому правилу механики можно большой массы, не прилагая при этом больших усилий. Что в принципе не так критично. Приведем пример. Вот вы выиграли в силе в 8 раз, при этом вам придется вытянуть веревку длиной в 8 метров, чтобы поднять объект на высоту 1 метр.

Применение таких приспособлений обойдется вам дешевле, чем аренда подъемного крана, к тому же, вы можете сами контролировать выигрыш в силе. У полиспаста есть две разные стороны: одна из них неподвижная, которая крепится на опоре, а другая – подвижная, которая цепляется на самом грузе . Выигрыш в силе происходит благодаря подвижным блокам, которые крепятся на подвижной стороне полиспаста. Неподвижная часть служит только для изменения траектории движения самой веревки.

Виды полиспастов выделяют по сложности, четности и кратности. По сложности есть простые и сложные механизмы, а кратность обозначает умножение силы, то есть, если кратность будет равна 4, то теоретически вы выигрываете в силе в 4 раза. Также редко, но все же применяется скоростной полиспаст, такой вид дает выигрыш в скорости перемещения грузов при совсем малой скорости элементов привода.

Рассмотрим для начала простой монтажный полиспаст. Его можно получить при добавлении блоков на опору и груз. Чтобы получить нечётный механизм, необходимо закрепить конец верёвки на подвижной точке груза, а чтобы получить чётный, то крепим веревку на опоре. При добавлении блока получаем +2 к силе, а подвижная точка дает +1, соответственно. Например, чтобы получить полиспаст для лебедки с кратностью 2, необходимо закрепить конец верёвки на опоре и использовать один блок, который крепится на грузе. И у нас будет чётный вид приспособления.

Принцип работы полиспаста с кратностью 3 выглядит по-другому. Здесь конец веревки крепится на грузе, и используются два ролика, один из них мы крепим на опоре, а другой – на грузе. Такой тип механизма дает выигрыш в силе в 3 раза, это нечётный вариант. Чтобы понять, каков выигрыш в силе получится, можно воспользоваться простым правилом: сколько веревок идет от груза, таков наш выигрыш в силе. Используются обычно полиспасты с крюком, на котором, собственно говоря, и крепится груз, ошибочно думать, что это только блок и веревка.

Теперь узнаем, как работает полиспаст сложного типа. Под этим названием подразумевается механизм, где соединены в одну систему несколько простых вариантов данного грузового устройства, они тянут друг друга. Выигрыш в силе таких конструкций рассчитывается путем перемножения их кратностей. Например, мы тянем один механизм с кратностью 4, а другой с кратностью 2, тогда теоретический выигрыш в силе у нас будет равен 8. Все вышеуказанные расчеты имеют место быть только у идеальных систем, у которых нет силы трения, на практике же дела обстоят иначе.

В каждом из блоков происходит небольшая потеря в мощности из-за трения, так как она еще тратится как раз на преодоление силы трения. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо помнить: чем больше у нас радиус перегиба веревки, тем меньше будет сила трения. Лучше всего использовать ролики с большим радиусом там, где это возможно. При использовании карабинов следует делать блок из одинаковых вариантов, но ролики гораздо эффективнее карабинов, так как на них у нас потеря составляет 5-30 %, а вот на карабинах же до 50 %. Также не лишним будет знать, что наиболее эффективный блок необходимо располагать ближе к грузу для получения максимального эффекта.

Как же нам рассчитать реальный выигрыш в силе? Для этого нам необходимо знать КПД применяемых блоков. КПД выражается числами от 0 до 1, и если мы используем веревку большого диаметра или слишком жесткую, то эффективность от блоков будет значительно ниже, чем указана производителем. А значит, необходимо это учесть и скорректировать КПД блоков. Чтобы рассчитать реальный выигрыш в силе простого типа грузоподъемного механизма, необходимо рассчитать нагрузку на каждую ветвь веревки и сложить их. Для расчета выигрыша в силе сложных типов необходимо перемножить реальные силы простых, из которых он состоит.

Не стоит забывать еще и о трении веревки, так как ветви ее могут перекручиваться между собой, а ролики от больших нагрузок могут сходиться и зажимать веревку. Дабы этого не происходило, следует разнести блоки относительно друг друга, например, можно между ними использовать монтажную плату. Следует также приобретать только статические веревки, не растягивающиеся, так как динамические дают серьёзный проигрыш в силе. Для сбора механизма может использоваться как отдельная, так и грузовая веревка, присоединенная к грузу независимо от подъемного устройства.

Преимущества использования отдельной веревки состоит в том, что вы можете быстро собрать или приготовить заранее грузоподъемную конструкцию. Вы также можете использовать всю ее длину, это также облегчает проход узлов. Из минусов можно упомянуть то, что нет возможности автоматической фиксации поднимаемого груза. Преимущества грузовой веревки в том, что возможна автофиксация поднимаемого объекта, и нет необходимости в отдельной веревке. Из минусов важно то, что при работе сложно проходить узлы, а также приходится затрачивать грузовую веревку на сам механизм.

Поговорим об обратном ходе, который неизбежен, так как он может возникнуть при прихватывании веревки, или же в момент снятия груза, или при остановке на отдых. Чтобы обратного хода не возникало, необходимо использовать блоки, которые пропускают веревку только в одну сторону. При этом организовываем конструкцию так, что блокирующий ролик крепится первым от поднимаемого объекта. Благодаря этому, мы не только избегаем обратного хода, но также позволяем закрепить груз на время разгрузки или же просто перестановки блоков.

Если вы используете отдельную веревку, то блокирующий ролик крепится последним от поднимаемого груза, при этом фиксирующий ролик должен обладать высокой эффективностью.

Теперь немного о креплении грузоподъемного механизма к грузовой веревке. Редко, когда у нас под рукой находится веревка нужной длины, чтобы закрепить подвижную часть блока. Вот несколько видов крепления механизма. Первый способ – с помощью схватывающих узлов, которые вяжутся из репшнуров диаметром 7-8 мм, в 3-5 оборотов. Данный способ, как показала практика, является наиболее эффективным, так как схватывающий узел из 8 мм шнура на веревке диаметром 11 мм начинает сползать только при нагрузке 10-13 кН. При этом вначале он не деформирует веревку, а спустя какое-то время, оплавляет оплетку и прикипает к ней, начиная играть роль предохранителя.

Другой способ заключается в использовании зажима общего назначения. Время показало, что его можно использовать на обледенелых и мокрых веревках. Он начинает ползти только при нагрузке в 6-7 кН и несильно травмирует веревку. Еще один способ заключается в использовании персонального зажима, но он является не рекомендуемым, так как он начинает ползти при усилии уже в 4 кН и при этом рвет оплетку, или даже может перекусить веревку. Это все промышленные образцы и их применение, мы же попробуем создать самодельный полиспаст.

Самодельные подъемные устройства — это незаменимый инструмент для гаража, в котором планируется проведение серьезного ремонта автомобиля. При помощи такого вспомогательного приспособления можно легко извлечь двигатель машины, приподнять край кузова или даже весь автомобиль.

Простые в изготовлении самодельные подъемные механизмы в несколько раз облегчают и ускоряют работу не только в гараже, но и возле дома. Они незаменимы при строительстве и ремонте, перемещению строительного мусора, разгрузке тяжестей.

Виды подъемных механизмов

Прежде чем приступить к сборке гаражного крана своими руками, следует выбрать, какой механизм подойдет вам лучше всего. Машины для поднятия грузов относятся к довольно важной категории промышленного и бытового оборудования. Они предназначены для перемещения различных грузов в вертикальном или наклонном направлении. Полезная для автомобилистов функция — возможность двигать подвешенный на крюке груз в сторону, освобождая тем самым место для работы. Проектируя подъемник для авто, желательно дополнить его подобной опцией — так вы сможете расширить перечень действий, производимых в гараже.

Приобретение уже готового подъемника тянет за собой значительные финансовые расходы, так что многих владельцев гаражей интересует вопрос того, как самому сделать подобный механизм. Для начала следует разобраться, какие типы устройств существуют, чем они отличаются друг от друга, и какими функциями обладают. Классификацию производят по различным признакам: принципу действия, назначению, типу привода. Рассмотрим самые распространенные типы подъемных машин:

Блоки — ручные механизмы, которые для поднятия груза используют только силу человеческих мускулов. Строение блока известно еще из школьной программы: он состоит из колеса с углублением вокруг, вращающегося вокруг неподвижной оси. Сквозь углубление проходит канат, веревка или металлическая цепь. Сила, необходимая для поднятия тяжестей, уменьшается в геометрической прогрессии вместе с увеличением количества блоков в системе.
Домкрат — простое рычажное устройство, используемое для приподнимания одной стороны автомобиля. Домкраты могут быть как ручными, так и гидравлическими, пневматическими и электрическими.
Таль — ручное или механизированное приспособление, состоящее из системы связанных между собой блоков. В зависимости от количества отдельных колес (шкивов), тали делят на двух-, трех-, четырехшкивные и т. д. Максимальное количество шкивов, которые используют подобные устройства — 12. Промышленная разновидность тали — полиспаст часто используется для перемещения грузов на кораблях.

Помимо стандартных подъемных устройств существуют специализированные установки:

Тельфер являет собой усовершенствованную таль, оборудованную электрическим приводом. Благодаря такому дополнению, увеличивается мощность и грузоподъемность механизма, а при размещении тельфера на горизонтальной двутавровой балке появляется возможность передвижения грузов вдоль помещения.
Журавль — элементарное приспособление, которое работает по принципу рычага. К одному концу рычага крепят крюк для подвешивания груза, а к противоположному — противовес. Высота поднятия грузов во многом зависит от положения самого механизма, так как длина хода рычага остается небольшой. При помощи журавля можно не только поднимать тяжести, но и перемещать их вдоль траектории, описываемой радиусом рычага. Часто журавль с успехом заменяет подъемный кран, но по причине больших габаритов использование его в гараже не практикуется.

Какими характеристиками должен обладать гаражный подъемник

Так как устройство будет использоваться в довольно стесненных условиях стандартного гаража, к нему выдвигаются определенные требования. Во-первых, оно не должно быть слишком большим — такой автомобильный подъемник, несмотря на высокую мощность, занимает много места, что очень нежелательно на такой небольшой площади. Во-вторых, рекомендуется отдавать предпочтение механизмам с небольшим вертикальным ходом, иначе вы рискуете упереться им в потолок.

Второе требование — грузоподъемность. Ее рассчитывают, отталкиваясь от видов работ, для которых разрабатывается автоподъемник. От предназначения зависят и габариты механизма. Если для обычной замены колеса подойдет и обычный домкрат, то для более масштабных работ понадобится автомобильный подъемник с платформой, хотя для таких ответственных действий рекомендуется прибегать к помощи профессиональной техники.

Материалы и инструменты

Конструируя подъемник для гаража своими руками, нужно иметь в арсенале не только чертежи будущего устройства, но и вооружиться набором инструментов и качественных, устойчивых к нагрузкам материалов. Прежде всего вам понадобятся:

сварочный аппарат;
болгарка с отрезным кругом по металлу;
болты и гайки для крепления;
стальные трубы диаметром 40-50 мм;
стальной уголок или профилированная труба сечением 35-40 мм;
трос;
самодельная лебедка для гаража (ее можно и приобрести, вариант заводского производства будет отличаться большей надежностью).

По мере того, как запланированная самодельная лебедка для гаража будет воплощаться в реальность, список комплектующих к ней может немного измениться, в зависимости от ваших конкретных требований к устройству механизма.