Калькулятор полиспаста

Рассчитайте идеальный и скорректированный по КПД выигрыш в силе, а также усилие для подъёма груза полиспастом.

Расчёт выигрыша в силе полиспаста
Модель предполагает две несущие ветви каната на каждый подвижный блок.

О системах блоков

Блок меняет направление силы каната, увеличивает силу или выполняет обе функции. Неподвижные блоки закреплены на опоре и главным образом меняют направление тяги. Подвижные блоки перемещаются вместе с грузом и позволяют нескольким ветвям каната разделить нагрузку. Калькулятор оценивает идеальный выигрыш в силе для распространённой схемы полиспаста, учитывает общий КПД и вычисляет усилие для удержания или медленного подъёма заданного груза. Выигрыш в силе — это отношение силы нагрузки к приложенному усилию. В идеальной системе с одним непрерывным канатом и двумя несущими ветвями вокруг каждого подвижного блока каждый такой блок добавляет две ветви. Поэтому идеальный выигрыш равен удвоенному числу подвижных блоков. Один подвижный блок даёт 2:1, три — 6:1. Неподвижные блоки в рассматриваемой схеме не увеличивают это идеальное отношение, но важны для прокладки каната и практической компоновки полиспаста. Выигрыш в силе достигается за счёт проигрыша в расстоянии. При идеальном отношении 4:1 оператор вытягивает четыре метра каната, чтобы поднять груз примерно на один метр. В идеальной модели работа сохраняется: уменьшение усилия требует пропорционального увеличения пути тяги. Полиспаст не создаёт энергию; добавление блоков может замедлить подъём и увеличить ход каната и вес системы. Реальные системы теряют энергию из-за трения в подшипниках, изгиба каната, перекоса шкивов, жёсткости каната и контакта движущихся деталей. КПД учитывает эти совокупные потери в процентах. Реальный выигрыш равен идеальному, умноженному на КПД в долях единицы. Необходимое усилие равно нагрузке, делённой на реальный выигрыш. Например, номинальная система 2:1 при КПД девяносто процентов имеет реальный выигрыш 1.8:1 и требует усилия больше половины силы нагрузки. Вводимая нагрузка — сила в ньютонах, а не масса в килограммах. Чтобы перевести неподвижную массу на Земле в силу, умножьте килограммы примерно на 9.81 m/s². Начало движения, ускорение, ударные нагрузки, вес каната и блоков, неравномерное натяжение ветвей и геометрия оснастки могут увеличить реальные силы сверх этой простой оценки. Число неподвижных блоков описывает схему, но в этой модели не меняет выигрыш в силе. Используйте результат для изучения физики и предварительного сравнения, а не для сертификации подъёмной системы. Выбирайте канаты, шкивы, анкеры, соединители и конструкции по допустимой рабочей нагрузке, требуемым расчётным коэффициентам, действующим нормам и указаниям квалифицированных специалистов по такелажу. Никогда не стойте под подвешенным грузом и проверяйте всё подъёмное оборудование перед использованием.

Примеры расчёта полиспаста

В этих примерах КПД применяется к идеальному отношению несущих ветвей.

СистемаРезультатыПояснение
1,000 N; 1 неподвижный; 1 подвижный; 90%2:1 идеально; усилие 555.556 NПростой подвижный блок
2,400 N; 3 неподвижных; 3 подвижных; 80%6:1 идеально; усилие 500 NШесть несущих ветвей
5,000 N; 2 неподвижных; 2 подвижных; 75%4:1 идеально; усилие 1,666.667 NСистема с большими потерями на трение

Как рассчитать усилие в полиспасте

  1. Введите нагрузку как силу в ньютонах, при необходимости сначала переведя массу в вес.
  2. Введите целые количества неподвижных и подвижных блоков; если есть только неподвижные, укажите ноль подвижных.
  3. Введите оценку общего КПД системы в процентах.
  4. Нажмите «Рассчитать полиспаст» и посмотрите идеальный и реальный выигрыш, а также усилие.

Частые вопросы

Дают ли неподвижные блоки выигрыш в силе?

Неподвижный блок обычно меняет направление тяги, не увеличивая силу. В этой модели полиспаста выигрыш создают ветви каната, поддерживающие подвижные блоки.

Почему реальный выигрыш меньше идеального?

Подшипники, изгиб каната, несоосность и деформация материалов рассеивают энергию. Введённый КПД уменьшает идеальный выигрыш, отражая эти потери.

Вводить килограммы или ньютоны?

Введите силу нагрузки в ньютонах. Для неподвижной массы вблизи Земли умножьте килограммы примерно на 9.81, чтобы оценить вес.

Уменьшает ли больший выигрыш в силе работу?

Нет, идеальная работа остаётся произведением силы на расстояние. Меньшее усилие требует вытянуть пропорционально больше каната, а реальное трение добавляет работу.

Можно ли подобрать подъёмное оборудование по результату?

Нет, это идеализированная оценка для планирования и обучения. Подбор оборудования по грузоподъёмности требует учёта динамических нагрузок, коэффициентов безопасности, норм, осмотра и квалифицированного такелажного расчёта.