Блоки

Блоки

БЛОКИ, детали машин, применяемые как направляющие приспособления для изменения направления каната или для передачи валу некоторого крутящего момента; в последнем случае канат или цепь не должны скользить по блоку, тогда как в направляющих блоках скольжение имеет меньшее значение. Направляющие блоки выполняются преимущественно из чугуна. Диаметры блоков обычно берутся: а) для пеньковых канатов: вороты и ручные краны – D ≥ 10 d, с машинным приводом - D ≥ 50 d, в шахтных подъемниках – D ≥ 80 d, где d - диаметр каната; б) для стальных канатов: вороты и ручные краны - D ≥ 400 d1 с машинным приводом - D ≥ 500—600 d1, в домовых подъемниках - D ≥ 600—1000 d1, где d1 - диаметр проволок каната; в) для цепных блоков диаметр берется не менее 20 диаметров цепного железа.

Тип ручья зависит от рода гибкой связи.

Блоки

На фиг. 1: А - ручей для пенькового каната, Б и В - для цепи. Иногда тип Б отливается без буртиков. Небольшие блоки отливаются из чугуна цельными, без спиц. Втулка рассчитывается на снашивание по уравнению Q = kdl, где Q - давление на опору, d - диаметр втулки и l - длина ее; допускаемые напряжения:

bloki 2

Ось блока закрепляется неподвижно или же вращается; в последнем случае допускаемое напряжение на изгиб нужно уменьшать вдвое, до 3—4 кг/мм2, т. к. нагрузка имеет переменный знак. Блоки, передающие работу, имеют более солидную конструкцию, чем направляющие; в остальном различие сводится к форме ручья. Для пенькового каната ручей выполняется не полукруглым, а клинчатым, чем достигается защемление каната и, следовательно, меньшее скольжение. В цепных блоках делают специальные гнезда по форме отдельных звеньев цепи (фиг. 2); эти блоки обладают следующими свойствами: 1) длина всех звеньев д. б. одинакова, т. е. цепь д. б. калибрована; 2) по окружности блока ложится целое число звеньев цепи, т. е. диаметр блока не м. б. произвольного размера; 3) каждое звено цепи лежит всей поверхностью в гнезде блока и не имеет поперечного изгиба, почему диаметр блока не влияет на изгиб звеньев цепи; практически не берут менее 4—6 гнезд. Такие малые блоки называются звездочками. Блоки приготовляются из чугуна, звездочки также и из стали. Скорость движения при спокойном ходе не свыше 0,3 м/сек. Валы блоков рассчитываются на изгиб и кручение по формуле Сан-Венана. Допускаемое напряжение на изгиб:

bloki 3

причем с увеличением нагрузки напряжение повышается. Обоймица блока, в которой укрепляется ось, рассчитывается на смятие и срез; обычно выполняется из полосового или котельного железа. Бесшумные блоки и цепи употребляются при высоких числах оборотов: от 400 до 1600 об/мин.; в этих блоках звенья цепи сцепляются с зубцами блоков без зазора; профиль зуба и выступов звеньев таковы, что сцепление между ними происходит без скольжения. При значительном расстоянии между осями таких блоков рекомендуется накладывать цепь так, чтобы натянутая часть ее находилась внизу.

Блоки, передающие работу, бывают неподвижные и подвижные. 1) Неподвижные блоки вращаются на оси с неподвижными опорами (фиг. 3).

Неподвижные блоки вращаются на оси с неподвижными опорами

При отсутствии вредных сопротивлений натяжение обоих концов гибкого тела было бы одинаковым, P = Q. В действительности нужно преодолеть жесткость каната или цепи и сопротивление в опорах, и фактически: Q = ηP, где η - КПД блока. Для ходовых диаметров блоков имеем:

Для ходовых диаметров блоков имеем

Т. о. выгодно по возможности увеличивать диаметры блоков. 2) Подвижные блоки вращаются вокруг оси, перемещающейся в пространстве (фиг. 4).

Подвижные блоки вращаются вокруг оси, перемещающейся в пространстве

Чтобы поднять груз Q на высоту h, рабочий должен пропустить через руку длину веревки s = 2h, причем равенство работ выразится уравнением: Psη = Qh, или Р = Q/2η. Для пенькового каната:

Для пенькового каната

Для цепи η = 0,98. Тот же блок м. б. использован для выигрыша в скорости (фиг. 5).

Блоки

Действующая сила приложена к обоймице, груз привешен к свободному концу гибкого тела. Сила Р проходит путь s, меньший, чем груз Q. Основные уравнения для этого случая:

bloki 9

Полиспасты кратные представляют систему подвижных и неподвижных блоков при условии, что канат последовательно огибает все блоки; м. б. применены для выигрыша в силе и в скорости. Возможны многочисленные комбинации с различным числом блоков, однако основных групп две: 1) свободный конец каната (или цепи) сбегает с неподвижного блока (фиг. 6, А) и 2) - с подвижного блока (фиг. 6, Б). Из условий равновесия получаются основные формулы: а) в случае выигрыша в силе - для первой группы:

bloki 10

где n - число подвижных блоков; для второй группы:

bloki 11

б) в случае выигрыша в скорости - для первой группы (те же схемы, но места сил Р и Q переменены):

bloki 12

для второй группы:

bloki 13

Полиспасты потенциальные применяются только для выигрыша в скорости (фиг. 7). Число подвижных блоков может быть произвольным; неподвижный блок только меняет направление каната.

Полиспасты потенциальные применяются только для выигрыша в скорости

Каждый блок имеет свой канат, прикрепленный к обоймице следующего блока. Основные уравнения:

bloki 15

где n- число подвижных блоков. В потенциальном полиспасте часто употребляются цепи или канаты разной толщины в каждом участке, так как натяжения на этих участках весьма различны. Полиспасты групповые - комбинации кратных и потенциальных - в практике почти не применяются. Полиспасты Тима для проволочного каната отличаются от обычных кратных полиспастов тем, что на оси обоймицы вместо нескольких блоков посажен один с несколькими ручьями. Это дает полиспасту Тима высокий КПД η = 0,97 вместо обычных 0,89, потому что в обычных конструкциях втулки блочков быстро изнашиваются, начинают тереться бортиками друг о друга и этим понижают КПД.

Всем полиспастам свойственны следующие недостатки: 1) отсутствие самоторможения, 2) малое передаточное число (s : h), 3) большая длина каната для подъема груза, 4) сильное и неравномерное изнашивание канатов и блочков. Обычно полиспасты употребляются в помощь вороту, а также как ходоуменьшители в подъемниках.

Дифференциальный блок Вестона обладает свойством самоторможения, но очень низким КПД. Блок Вестона (фиг. 8) имеет в верхней обоймице два ручья разных диаметров и один блок в нижней подвижной обоймице.

Блок Вестона

Цепь огибает все три блока, причем верхний - в противоположных направлениях и потому стремится вращать его в разные стороны. При определенном подборе диаметров действующий момент на верхнем блоке не сможет преодолеть вредные сопротивления, и груз опускаться не будет. Зависимость между путями силы s и груза h в блоке Вестона выражается так:

Зависимость между путями силы и груза в блоке Вестона

а действующая сила:

bloki 18

КПД меняется в зависимости от отношения числа гнезд на верхнем блоке (z2 : z1):

КПД меняется в зависимости от отношения числа гнезд на верхнем блоке

Недостатками блока Вестона являются медленная работа и сильное стирание цепи и блочков.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.

Избранное