1 − Рама; 2 − простой кратный полиспаст; 3 − лебедка с безопасной рукояткой; 4 − динамометр; 5 − крюковая подвеска; 6 – набор грузов

Рисунок 3.2 − Схема установки для исследования простого кратного полиспаста

Тогда из условия равновесия имеем

,

где P − усилие в закрепленном конце каната при подъеме, Н; n − количество блоков в полиспасте.

При опускании груза усилия в ветвях каната полиспаста изменяются в связи с изменением направления движения каната и вращения блоков. При этом коэффициент сопротивления блока неизменен.

Обозначим усилия в ветвях каната полиспаста при опускании груза (рисунок 3.2) и составим второе равенство из условия равновесия при новых обозначениях:

,

где S − усилие в закрепленном конце каната при опускании, Н.

Ввиду равенства левых частей двух вышеприведенных уравнений получаем в результате преобразования равенства правых частей простые и удобные для обработки опытных данных выражения коэффициента сопротивления и КПД блока:

; (3.2)

. (3.3)

КПД полиспаста при выигрыше в силе. При подъеме груза весом G на высоту H на барабан лебедки навьется канат длиной

.

Максимальное усилие в ветви каната, поступающего на барабан:

. (3.4)

При этом КПД полиспаста, определяемое полезной работой GH и затраченной работой составит:

. (3.5)

КПД полиспаста при выигрыше в скорости. Если полиспаст приводится в движение силой G, приложенной к обойме подвижных блоков, то возникающее при этом минимальное усилие в ветви каната, свивающейся с барабана может быть использовано для совершения полезной работы .

(3.6)

Затраченная работа при этом равна GH. Следовательно, при выигрыше в скорости КПД полиспаста определяется по следующей формуле:

. (3.7)

Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с основными положениями теории работы блока и полиспастов.

2) Ознакомиться с устройством полиспаста и начертить его схему (рисунок 3.2) с кратким пояснением работы. Полностью описать полиспаст, которым она оборудована. Указать тип полиспаста (степенной или кратный, одинарный или сдвоенный, количество подвижных и неподвижных блоков, число несущих ветвей каната и ветвей идущих на барабан, кратность полиспаста). Указать, какой тип каната применяется при испытаниях, его диаметр d, диаметр блоков D, отношение диаметра блоков к диаметру каната e, какие подшипники были установлены в блоках при проведении испытаний, при какой нагрузке проводились испытания.

3) Произвести запись вывода расчетных формул.

4) Используя лебедку с безопасной рукояткой, произвести не менее пяти раз подъем и опускание груза одного и того же веса, записывая каждый раз величину усилия в закрепленном конце каната полиспаста по показаниям силоизмерительного устройства (таблица 3.2).

Таблица 3.2 − Результаты замеров усилий в закрепленной ветви каната полиспаста

Наименование	Результаты измерений					Среднее арифметическое
	1	2	3	4	5
Усилие при подъеме P, Н
Усилие при опуcкании S, Н

Для дальнейших расчетов принять средние значения натяжений в закрепленной ветви каната полиспаста при подъеме груза из m проведенных опытов:

, (3.8)

и при опускании груза того же веса:

. (3.9)

Выполнить краткое описание проведения эксперимента.

5) Заполнить таблицу результатов замеров и вычислений (таблица 3.3) в следующем порядке:

− число блоков в полиспасте n;

− количество несущих ветвей каната z_н;

− количество ветвей, идущих на барабан z_б;

− кратность полиспаста u, формула (3.1);

− натяжение закрепленного конца каната при подъеме P, формула (3.8);

− натяжение закрепленного конца каната при опускании S, формула (3.9);

− коэффициент сопротивления блока ε, формула (3.2);

− КПД блока η_бл, формула (3.3);

− максимальное натяжение в ветви каната, поступающей на барабан при подъеме P_max , формула (3.4);

− минимальное натяжение в ветви каната, свивающейся с барабана при опускании S_min , формула (3.6);

− КПД полиспаста при выигрыше в силе η', формула (3.5);

− КПД полиспаста при выигрыше в скорости η'', формула (3.7).

6) На основании полученных результатов дать заключение о том, как изменяются натяжения в ветвях каната полиспаста при использовании его для выигрыша в силе и скорости. Обратить внимание при этом на соотношение P и S_min, а также S и P_max. Когда КПД полиспаста получится большим: при использовании его для выигрыша в силе или скорости? Какие факторы влияют на КПД полиспаста и отдельного блока?

Таблица 3.3 − Результаты замеров и вычислений

Наименование	Обозначение и формула	Размер-ность	Результаты вычислений
1. Число блоков в полиспасте	n	шт.
2. Количество несущих ветвей каната полиспаста	zн	шт.
3. Количество ветвей, идущих на барабан	zб	шт.
4. Кратность полиспаста		–
5. Натяжение закрепленного конца каната при подъеме	P	Н
6. Натяжение закрепленного конца каната при опускании	S	Н
7. Коэффициент сопротивления блока	εбл	–
8. КПД блока	ηбл	–
9. Натяжение в ветви каната на барабане при подъеме	Pmax	Н
10. Натяжение в ветви каната на барабане при опускании	Smin	Н
11. КПД полиспаста при выигрыше в силе		–
12. КПД полиспаста при выигрыше в скорости		–