Подъём в две нитки — это схема запасовки грузового каната с использованием подвижной крюковой обоймы, при которой образуется полиспаст с кратностью 2:1. В этой системе канат с барабана лебёдки проходит через верхний (уравнительный) блок на стреле, спускается к блоку крюковой подвески и возвращается на закреплённый конец на оголовке стрелы.
Принцип работы и кинематическая схема
Подъём в две нитки реализует принцип простого двукратного полиспаста. В отличие от запасовки в одну нитку (прямой подъём), где скорость подъёма равна скорости навивки каната на барабан, здесь нагрузка распределяется на две ветви каната. Это достигается тем, что один конец каната глухо закреплён на металлоконструкции крана (стреле), а второй — наматывается на барабан грузовой лебёдки.
Траектория движения каната
- Барабан лебёдки: канат сходит с нарезной части барабана.
- Отклоняющие блоки: последовательно огибает блоки на оголовке стрелы для точной центровки.
- Подвижный блок крюковой обоймы: огибает блок (или систему блоков) на крюковой подвеске, создавая точку приложения силы.
- Мёртвая петля: конец каната с коушем фиксируется пальцем в проушине оголовка стрелы или балансира.
Зачем применяют двукратную запасовку (кратность 2)
Основная функция схемы 2/1 — снижение нагрузки на грузовую лебёдку и канат. При подъёме груза массой (Q) в две нитки (без учёта КПД блоков) усилие в каждой ветви каната составляет (Q/2). Это даёт следующие практические преимущества:
- Увеличение грузоподъёмности: кран может поднять вес, вдвое превышающий тяговое усилие лебёдки.
- Снижение крутящего момента: требуется менее мощный двигатель и редуктор механизма подъёма.
- Уменьшение диаметра каната: можно использовать более гибкий и лёгкий канат меньшего сечения.
Сравнение с другими схемами запасовки
Выбор между количеством ниток (кратностью полиспаста) всегда является компромиссом между силой и скоростью. Переход с одной нитки на две и далее меняет тактико-технические характеристики крана.
| Параметр | В 1 нитку (кратность 1:1) | В 2 нитки (кратность 2:1) | В 4 нитки (кратность 4:1) |
|---|---|---|---|
| Усилие в канате | Равно весу груза (F = Q) | В 2 раза меньше веса груза (F ≈ Q/2) | В 4 раза меньше веса груза (F ≈ Q/4) |
| Скорость подъёма груза | Максимальная (равна скорости навивки) | В 2 раза ниже скорости навивки | В 4 раза ниже скорости навивки |
| Длина каната на барабане | Меньшая (экономия металлоёмкости) | В 2 раза больше для той же высоты | Значительная (требуется длинный барабан) |
| Основная сфера применения | Легкие грузы, высокие скорости монтажа | Основные грузовые операции, средние веса | Тяжелые грузы на пределе возможностей крана |
| КПД блоков | ~0.98 | ~0.96 | ~0.92-0.94 |
Влияние на скорость и производительность
При перезапасовке в две нитки действует правило «золотого сечения» механики: выигрыш в силе пропорционален проигрышу в расстоянии (скорости). Если барабан вращается с постоянной угловой скоростью, линейная скорость движения крюка (V_кр) падает вдвое по сравнению со схемой в одну нитку:
V_кр = V_бар / 2
Поэтому на кранах с переменной грузоподъёмностью машинист обязан переключать запасовку: при подъёме предельных тяжестей работает в две нитки, а при холостом ходе или лёгких грузах — переходит на одну нитку для увеличения скорости цикла.
Конструктивные особенности крюковых обойм
Для реализации подъёма в две нитки кран оснащается специальной крюковой подвеской, которая имеет как минимум один вращающийся блок (шкив) на подшипниках качения. Существуют два основных конструктивных исполнения:
- Однорогая обойма малой грузоподъёмности: оснащается одним шкивом (блоком) с гладким ручьём. Применяется на автокранах до 16–25 тонн.
- Двухрогая (платформенная) обойма: содержит два и более блоков, установленных параллельно на траверсе, но запасованных так, чтобы в верхней части оставались «мёртвые» ветви, формирующие кратность 2.
Важный элемент схемы — «уравнительный блок» (или балансир). Он отсутствует в ряде простых систем, но на тяжелых кранах обеспечивает выравнивание усилий в ветвях, предотвращая перекос обоймы и неравномерный износ каната.
Расчёт усилий и технический аудит
КПД полиспаста (η) при двух нитках всегда меньше 1 и зависит от сопротивления в блоках. Для схемы с одним блоком на оси скольжения КПД ≈ 0.94–0.96, для блоков на подшипниках качения ≈ 0.98. Реальное тяговое усилие всегда выше идеального:
S = (Q * g) / (n * η_пол), где n = 2.
При освидетельствовании и дефектовке грузоподъёмной техники проверяется геометрия ручьёв блоков. Износ реборды или дна ручья может вызвать закусывание «второй нитки», что катастрофически перегружает рабочую ветвь и ведёт к обрыву.
Безопасность и блокировки
При работе в две нитки возникает специфический риск – переподъём крюковой обоймы (удар в оголовок стрелы). Если канат закреплён «мёртвой петлёй», его длина фиксирована, а при достижении крайнего верхнего положения срабатывает концевой выключатель. Отказ выключателя при запасовке 2:1 опаснее, чем при 1:1, так как сила втягивания лебёдки удвоена и способна разрушить металлоконструкцию.
