Что такое полиспаст и как определяют кратность полиспаста: Как определяется кратность полиспаста

Содержание

Как определяется кратность полиспаста

Полиспаст применяется для выигрыша в силе, т.е. он увеличивает тяговое усилие в лебедке. Выигрыш в силе зависит от кратности полиспаста, т.е. чем больше кратность полиспаста, тем усилие лебедки увеличивается.

Как определяется кратность полиспаста

Для оборудования строительных машин широко применяют полиспасты.

Полиспаст применяется для выигрыша в силе, т.е. он увеличивает тяговое усилие в лебедке. Выигрыш в силе зависит от кратности полиспаста, т.е. чем больше кратность полиспаста, тем усилие лебедки увеличивается.

Кратность полиспаста — число ниток полиспаста, на которое подвешена подвижная обойма.

Кратность полиспаста

Для страповки, подъема и перемещения строительных грузов на рабочее место применяют различные виды грузозахватных устройств.

Наибольшее применение получили стропы.

Виды строп

  • облегченная;
  • универсальная;
  • многоветвовая.

Конструкция каната

Для оборудования строительных машин канатоблочными системами применяют стальные канаты.

  • шесть прядей свитых из стальных проволок из одинакового или разных диаметров;
  • органический сердечник.

Виды канатов

По числу свивок:

  • одинарной свивки;
  • двойной свивки;
  • тройной свивки.

По направлению свивки:

  • односторонней;
  • двухсторонней свивки (крестовой).

В машинах применяют канаты двойной двухсторонней свивки.

Типы канатов

в зависимости от способа свивки проволочек в прядях и самих прядей канаты бывают:

ТК

— канат с точечным касанием проволочек при свивке;

ЛК — с линейным касанием проволочек при свивке;

ТЛК — с точечно-линейным касанием.

В процессе эксплуатации стальных канатов в любых строительных машинах их надо периодически осматривать и выбраковывать.
5% подверженных при односторонней свивке и 10% от общего числа проволочек при двухсторонней свивке.

Полиспасты: назначение, устройство, виды

Необходимость поднимать и передвигать грузы возникла еще в глубокой древности по всему миру при возведении Колизея, Великой Китайской стены и т. д. Наши предки изобрели механизм под названием «полиспаст», основной принцип работы которого до сих пор актуален. Он состоит из множества блоков, их затягивают тросом. Практически у всех полиспастов назначение и устройство одинаково. По потребностям сборку рассчитывают на том, чтобы усилить показатели в силе и скорости.

ПолиспастПолиспаст

Назначение и применение полиспаста

Грузоподъемные механизмы конструктивно отталкиваются от правила рычага и силы трения, чтобы увеличить силу или скорость подъема объекта. Два ключевых элемента устройства полиспаста составляют основу работы данного механизма:

  • Неподвижный шкив является элементом, который прикрепляется к технике или иному крепкому статичному элементу. Он выполняет функцию распределения давления между элементами конструкции.
  • Подвижный шкив, присоединяясь к грузу при помощи оснащенного крюка, должен выдержать максимально возможное давление и поддержать работоспособность механизма.

Применение полиспастовПрименение полиспастов

Тросы соединяют элементы конструкции. Неподвижный шкив состоит из роликов, по каждому из которых проводится цепь или канат, что позволяет сократить давление на каждый ролик путем увеличения количества рабочих ветвей, таким образом для подъема тяжелого груза нужно рассчитать и организовать подходящее количество роликов.

  • Полиспаст на кране подъемном используется с усиленными силовыми показателями, его также применяют на такелажных приспособлениях, на малых судах. Подвесные конструкции, в которых натягиваются подвесные силовые линии, машины, переправы, перила, подъемные конструкции в спорте уже много лет практикуют использование полиспастов для облегчения работы.
  • Полиспасты с усиленными скоростными показателями применяются гидравлических и пневматических системах подъема.
  • Когда нужно поднять или спустить тяжелые объекты необходим механизм, который способен поддержать постоянное давление на опорах мостового, козлового и консольного кранов, активно применяется сдвоенный грузоподъемный механизм.

Кратность полиспастовКратность полиспастов

Одной из главных характеристик подобного механизма по праву считается его кратность. Данная характеристика этого устройства рассчитывается следующим образом:

  • скорость, с которой движется подвижная ветвь механизма ÷ скорость, с которой поднимается груз;
  • число ветвей троса с подвешенным грузом ÷ число ветвей троса, присоединенных к барабану.

При подобном расчете мы определяем мы можем определить коэффициент выигранной силы или скорости по итогу использования данного механизма. Изменить кратность полиспаста можно, добавляя или удаляя дополнительные шкивы системы, соблюдая следующие условия:

  • Если дополнительные шкивы суммарно составили нечетное количество, их нужно прикрепить конец троса на неподвижном шкиве.
  • Если дополнительные шкива суммарно составили четное количество, их нужно прикрепить конец троса на крюковую обойму.

Устройство

Таким образом, мы видим схему простейшего устройства полиспаста:

Схема полиспастовСхема полиспастов
Барабан привода изображен при помощи большого круга, небольшие круги обозначают шкивы системы. На схеме указаны два вида запасовки троса/ цепи:

  • Схема полиспаста слева отображает фиксацию одного конца каната/цепи на неподвижном шкивы, а второго — на барабане привода.
  • Схема справа отображает фиксацию троса/цепи на тяговом механизме, а также на оси подвижного элемента.

Более продвинутые системы полиспаста состоят из трех и более подвижных и неподвижных частей, которые затягиваются канатом при определенной последовательности. Усложненная схема полиспаста выглядит следующим образом:

Усложненная схема полиспастаУсложненная схема полиспаста

Работает полиспаст при помощи двух неподвижных шкивов, которые закреплены на поверхности, и два — подвижных. Два его шкива неподвижно закреплены к поверхности, другие — движутся. Подобная схема примерно в четыре раза сокращает давление, оказываемое на привод при тяговом усилии на трос. Точность этой примерно разницы составляет 93-97%, изменяясь в зависимости от качества использованных элементов и точности исполнения конструктивных решений.

Если потребуются определить точный КПД действия полиспаста или рассчитать схему подъема сложного механизма, нужно обратиться к точным формулам. К тому же, без них нельзя обойтись из-за того, что создать идеальные условия в обычной жизни практически невозможно и потому что на конструкцию также действует сила трения, которая создается при движении шкивов по канату/цепи в процессе вращения ролика вне зависимости от используемых подшипников. К негативным факторам дополнительно относится отсутствие на стройплощадке и в комплекте стройтехники гибкого и податливого каната. Жесткость стальных тросов и цепей вынуждает прикладывать дополнительные усилия для перемещения груза, что также важно учитывать.

Существует уравнение моментов сил для полиспастов:
Уравнение моментов силУравнение моментов сил

Элементы формулы расшифровываются подобным образом:

  • Sс– сила движения сбегающего веревки/цепи.
  • Sн – сила движения набегающего веревки/цепи.
  • q*Sн– усилие, которое нужно приложить для сгибания или разгибания веревки/цепи с учетом жесткости этого каната равному q.
  • N*f – сила трения, учитывая коэффициент трения в блоке равному f.

Рассчетная схема полипастовРассчетная схема полипастов

Если необходимо определить момент, все силы нужно умножить на плечо, которое равняется радиусу шкива R.
Сила, с которой набегает и сбегает веревка/цепь образуется, когда нити веревки/цепи начинают взаимодействовать и создают трение. Учитывая тот факт, что усилие, которое нужно приложить для сгибания или разгибания веревки/цепи оказывается ниже вышеперечисленных, регулярно пренебрегают расчетом воздействия на ось блока:
Нагрузка на ось блока полиспастаНагрузка на ось блока полиспастаЭто уравнение расшифровывается следующим образом:
N – уровень воздействия на ось блока.
Sн – сила движения набегающего веревки/цепи (можно использовать значение принимается примерно равным Sс).
sin(a) – градус угла. с которым отклоняется веревка/цепь от оси.

Далее получаем формулу расчета КПД блока полиспаста:

Формула расчета КПД блока полиспастаФормула расчета КПД блока полиспаста

Принцип работы полиспаста

Сквозь статичный шкив для подъема груза перекидывается канат/цепь, груз поднимается при прикладывании усилий, сопоставимых с исходным весом. Через эту конструкцию пропускается цепь. Высота, на которую поднимается груз должна быть равной длине каната. Такая схема не позволяет сократить ни силовые, ни скоростные показатели процесса перемещения груза.

Вдвое сократить затраченные усилия при применении грузоподъемного механизма возможно, конец веревки фиксирует систему на статичном шкиве, а специальный подвижный ролик и крюк подвешивается к грузу. В таком случае подвижный шкив механизма передвигается параллельно грузу и усилия, которые нужно затратить на его подъем, сокращаются. В этих несложных манипуляциях и основывается работа подобного грузоподъемного устройства.

Принцип действия полиспастовПринцип действия полиспастов

Главная задача неподвижных блоков — создать путь перемещения каната/веревки, не давая сократить затрачиваемые усилия. Подвижные шкивы, прикрепляясь к грузу, способны выиграть в усилиях. Можно двукратно сократить прилагаемые усилия на подъем груза, при помощи увеличения состава системы конструкции на парные шкивы, состоящие из подвижного и статичного шкивов, отталкиваясь от количества подвижных роликов.

Виды полиспастов

Силовыми механизмами называются системы, позволяющие экономить усилия на поднятие или перемещение груза за счет сокращения скорости его поднятия или перемещения, таким образом, сэкономленные усилия обратно пропорциональный затраченной скорости.
Также существуют скоростные механизмы, рычагом в таких системах является веревка, но усилия направляются на скорость подъема груза, что очень актуально для гидравлических систем.
Существуют следующие виды полиспастов:

  • Одинарные силовые полиспасты, в таких системах груз необходимо подвесить к подвижному блоку, а рабочие ветви берут на себя тяговые усилия. При использовании силовых систем нужно учитывать необходимость наличия у барабана нарезки в одну сторону, так как один конец канта/цепи будет прикрепляться к нему, а второй — к неподвижному блоку или обойме крюка.
  • Скоростные полиспасты, в таких системах груз необходимо подвесить к концу рабочей ветви, а усилия прикладываются в отношении подвижного блока.
  • Сдвоенные силовые полиспасты, в таких системах груз оба конца веревки/цепи прикрепляться к барабану с нарезкой в две стороны. Уравнительный верхний блок выравнивает длину ветвей каната, в случае если они неровно вытянуты.

Трехроликовый полиспастТрехроликовый полиспаст

Что влияет на эффективность подъемника?

В предыдущих разделах статьи упоминалось о приблизительной кратности полиспастов. что округляется в большую сторону. Однако в реальном использовании механизма, она часто оказывается ниже указанного. Какие же факторы влияют на подъемник и его эффективность?

Нужно обратить внимание на следующие вопросы:

  • Сколько блоков было использовано?
  • Из какого материала сделана веревка/канат?
  • Какой тип подшипников был использован?
  • Качественно ли были смазаны все элементы полиспаста?
  • Был использован канат расчетного диаметра и длины?
  • Чему был равен градус угла каната и плоскости ролика?

Как крепится веревка к механизму?

Существует несколько способов крепления этой конструкции к цепи:

  • Необходимо применять репшнуры и обмотать узлами в 3-6 оборота.
  • Прикрепить конструкцию можно также при помощи различных зажимов.

Крепление веревки к полиспастуКрепление веревки к полиспасту

Запасовка полиспастов

В момент, если возникает необходимость изменить скорость или высоту подъема груза проводят запасовку, а именно изменяют расположение блоков и межблочное расстояние.

Запасовка полиспастов используется в следующих формах:

  • Однократная запасовка, являясь наименее эффективной, применяется на стреловых кранах, где крюк подвешивается на 1 цепи, проводится через все статичные шкивы и наматывается на барабан.
  • Двукратная запасовка, применяясь на балочных кранах со стрелами, с одной стороны цепи прикрепляется к началу стрелы, а другой конец цепи пропускаются через обводной барабан и закрепляется лебедкой.
  • Четырехкратная запасовка является наиболее мощной и популярной в связи с большой грузоподъемностью. Ее особенностью является использования поочередно схемы двукратной и однократной запасовок, прикрепляя каждый блок к крюковой подвеске.
  • Четвертый вид запасовки предусматривает дополнение подвижных роликов одной или двумя подвижными обоймами.
  • Запасовка полиспастаЗапасовка полиспаста

Современная жизнь, как и жизнь наших предков несколько тысячелетий назад, очень сильно бы усложнилась при отсутствии такого полезного механизма. Начав историю своего использования со строительства и машиностроения, полиспаст стал обязательным элементом обыденной жизни. В связи с этим, знать, что это и как им пользоваться, должен каждый.

что это такое? Принцип действия. Применение

Механизация грузоподъемных работ всегда являлась приоритетом. В связи с этим уже достаточно давно было изобретено приспособление, которое поспособствовало значительному облегчению физического труда рабочих, задействованных в проведении операций по подъему или опусканию различных предметов. Название этого устройства – полиспаст. Что это такое, мы рассмотрим в данной статье.

История создания и определение

Никто достоверно не знает, когда же именно появились и стали эксплуатироваться механизмы для перемещения в пространстве тяжестей. В первую очередь отметим: полиспаст (что это такое, может также подсказать техническая литература) – система блоков и канатов, позволяющая значительно упростить и ускорить проведение запланированных работ с тяжеловесными объектами.

полсиспаст что это такое

Изучение таких архитектурных памятников, как пирамиды Хеопса в Египте, Великая Китайская стена и прочих стародавних сооружений однозначно подтверждает, что полиспасты, назначение и устройство которых будет рассмотрено ниже, были изобретены несколько тысяч лет назад. Вполне очевидно, что изначально они характеризовались примитивностью.

Общая информация

Давайте попытаемся как можно более детально изучить полиспаст. Что это такое с технической точки зрения? По своей сути он представляет собой группу блоков, собираемых в специальные обоймы, через которые проходит либо цепь, либо канат. Самый простой полиспаст – один блок с протянутым через него тяговым элементом. Такой вариант схемы позволяет снизить в два раза усилие тяги, которое требуется для перемещения груза.

полиспаст принцип действия

Классификация

Полиспасты делятся на две большие группы: силовые и скоростные. Зачастую на практике используются силовые аналоги, позволяющие значительно снизить натяжение троса. Кстати, это усилие можно вычислить достаточно просто. Для этого потребуется разделить массу груза на имеющуюся кратность полиспаста. Возникает вопрос: что же такое кратность? Ответ: кратность – отношение количества ветвей органа, на котором расположился груз, к числовому значению ветвей, которые наматываются уже на барабан. Такое определение применимо к силовым полиспастам. Что касается скоростных полиспастов, то здесь кратностью является значение, получаемое от деления скорости ведущего конца каната на скорость ведомого.

В скоростных полиспастах рабочее усилие прилагается к подвижной обойме, груз же, в свою очередь, закрепляют на свободном конце троса. Выигрыш в скорости во время эксплуатации полиспаста такого типа возникает благодаря наращиванию расстояния подъема предмета.

полиспасты назначение и устройство

Изменение кратности

Полиспасты (назначение и устройство их за годы существования в своей основе остались неизменными) допускают введение или удаление из системы дополнительных блоков. За счет этого и обеспечивается получение требуемой кратности. Если кратность четная, то в таком случае свободный конец каната закрепляется на стационарном конструктивном элементе. Если же кратность является нечетной, то этот же конец присоединяют к обойме с крюком.

В силовых полиспастах увеличение кратности позволяет уменьшить диаметр каната и, соответственно, габариты барабана и блоков. Все это в итоге приводит к снижению общей массы всей системы, уменьшению передаточного числа редуктора. Но в то же время потребуется большая длина каната.

полиспаст ручной

Разделение по количеству ветвей

Полиспаст (что это такое, теперь вы уже, очевидно, поняли) может быть одинарным или сдвоенным в зависимости от количества ветвей. В первом случае гибкий элемент перемещается вдоль оси барабана. Такой вариант имеет недостаток, который заключается в нежелательном изменении нагрузки на опоры барабана, а при отсутствии свободных блоков (то есть канат с подвески сразу же наматывается на барабан) предмет будет перемещаться не только по вертикали, но и по горизонтали.

Сдвоенный полиспаст предусматривает закрепление обоих концов каната на барабане. Примером может служить полиспаст для лебедки. С целью исключения перекоса крюковой подвески применяют уравнительные блоки или балансиры. Чаще всего такая система эксплуатируется в козловых или мостовых грузоподъемных кранах или тяжелых кранах башенного типа.

полиспаст для лебедки

Особенности

Абсолютно любой полиспаст, принцип действия которого в целом схож с работой рычага, хорош тем, что не требует от пользователя каких-либо специальных навыков, однако обязывает быть крайне осторожным, поскольку, как и любой другой грузоподъёмный механизм, таит в себе опасность и способен травмировать. Кроме того, эксплуатация полиспастов показывает, что применяемые в их системах тяговые элементы не обладают идеальной гибкостью и наделены некоторой жесткостью. Именно поэтому набегающая ветвь каната не способна моментально лечь в ручей блока или барабана, а сбегающая ветвь не может сразу же выпрямиться. Лучше всего это видно в момент использования канатов из стали.

Правила полиспастов

Каждый полиспаст ручной работает на основе законов физики, и потому его функционирование соответствует нескольким достаточно простым правилам, с которыми желательно ознакомиться.

  • Правило номер один. Выигрыш в усилии обеспечивают исключительно движущиеся блоки или ролики, которые закрепляются на грузе или же канате, идущем от груза. Стационарные блоки выигрыша в силе никогда не обеспечивают.
  • Правило номер два. Победа в силе кратна проигрышу в расстоянии. Говоря другими словами, например, двукратный полиспаст монтажный для каждого метра подъема предмета требует протяжки через всю свою систему двух метров каната. В то же время полиспаст 6:1 обязывает вытянуть уже 6 метров троса для перемещения вверх груза на один метр. Резюмируем: чем больше «сила» полиспаста, тем медленнее (настолько же) будет подниматься груз.полиспаст монтажный

Отдельного внимания заслуживает сложный полиспаст. Сам по себе он представляет совокупность простых полиспастов, каждый из которых тянет за собой другой. Таким образом между собой могут быть смонтированы несколько полиспастов. Данная разновидность наиболее часто применяется в момент проведения спасательных работ.

В заключение будет правильным сказать следующее: полиспаст (принцип действия его достаточно легко понять при внимательном изучении вопроса) был, остается и, скорее всего, будет еще очень долгое время верным помощником человека в решении множества насущных вопросов, связанных со строительством, монтажом, погрузкой, разгрузкой и прочими операциями, которые являются достаточно трудоемкими. Основной проблемой, устранение которой полностью на сегодняшний день не представляется возможным по причине опять-таки идеально работающих физических законов, является наличие силы трения в системе.

Полиспаст — Википедия. Что такое Полиспаст

Материал из Википедии — свободной энциклопедии Крюковая подвеска с полиспастом

Полиспа́ст (др.-греч. πολύσπαστον от πολύσπαστος) — натягиваемая многими верёвками или канатами таль, грузоподъёмное устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенное для выигрыша в силе (силовой полиспаст) или в скорости (скоростной полиспаст)

[1][2].

Общие сведения

Шлюпбалка с полиспастом для спуска на воду и подъёма шлюпок на борт

Определение сопротивлений в неподвижных блоках.

Скорость каната при огибании неподвижного блока не меняется. При движении каната неподвижный блок приводится во вращение силами трения, возникающими между канатами и ручьём (канавкой) блока[2]. При этом натяжение S2 сбегающей ветви каната будет больше натяжения S

1 набегающей ветви на сопротивление жёсткости каната и сопротивление трения в подшипниках блока:

S2 = S1 + Wж + Wоп,

где:

  • Wж — сопротивление жёсткости каната, приведённое к ободу блока;
  • Wоп — сопротивление в подшипниках блока, приведённое к ободу блока[2].

В этой формуле не учтено дополнительное сопротивление трения каната о реборду блока в момент набегания и сбегания каната, возникающее при отклонении каната от плоскости блока[2]. Вследствие жёсткости канат при набегании на блок не сразу входит в его ручей, а при сбегании не сразу приобретает прямолинейное положение

[2].

Силовые полиспасты

Пример схемы степенного (потенциального) полиспаста

В силовом полиспасте груз подвешивается к подвижной обойме, а тяговое усилие прикладывается к ветви каната, сбегающей с последнего из последовательно огибаемых канатом блоков. Сила натяжения каната (без учёта потерь на трение) определяется как частное от деления массы груза на кратность полиспаста (под кратностью полиспаста понимается число ветвей каната, на которые распределяется груз).

Скоростные полиспасты

Скоростной полиспаст — по существу обращённый силовой полиспаст, то есть усилие (обычно от гидравлического или пневматического силового цилиндра) прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к сбегающему концу каната. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза, которая равна произведению хода поршня силового цилиндра на кратность полиспаста

[1]. Во многих кранах по конструктивным соображениям механизм подъёма груза расположен не над крюковой обоймой. В этом случае появляется необходимость в установке между полиспастом и барабаном неподвижных направляющих блоков[2]. Наибольшее применение в грузоподъёмных машинах находят:

  • Одинарные силовые полиспасты. В одинарных — один конец каната закреплён на барабане, другой на неподвижной части конструкции крана или крюковой обойме, барабан имеет нарезку в одну сторону
    [2]
    .

Отношение скорости в ветви (для одинарных полиспастов) каната, набегающей на барабан, к скорости подъёма груза называют кратностью полиспаста. Её обозначают буквой «а». Недостатком схем одинарных полиспастов является нежелательное изменение нагрузки, действующей на опоры барабана при подъёме или опускании груза[2].

  • Сдвоенные силовые полиспасты. Сдвоенные: оба конца закреплены на барабане; барабан имеет нарезку в правую и левую стороны. Такие полиспасты можно рассматривать как два одинарных. Сдвоенный полиспаст имеет верхний блок, называемый уравнительным. Он предназначен для выравнивания длины ветвей каната при неравномерном их вытягивании. Уравнительный блок может быть заменён рычагом. При этом вместо одного каната устанавливаются два, что особенно выгодно в механизмах с большой кратностью, для которых требуются канаты большой длины. При чётной кратности уравнительный блок расположен на неподвижной оси, при нечётной кратности — на подвижной оси крюковой обоймы
    [2]
    .

Применение

  • Обычно полиспаст является частью механизмов подъёма и изменения вылета стрелы подъёмных кранов и такелажных приспособлений. Самостоятельно полиспаст применяется для подъёма (опускания) небольших грузов (например, шлюпок на судах)[1]
    .
  • Сдвоенные полиспасты имеют широкое применение в механизмах подъёма многих кранов — мостовых, консольных, козловых и других, где постоянство давлений на опоры барабана во время подъёма или спуска груза важно для обеспечения равномерной загрузки металлоконструкции моста под обоими рельсами[2].
  • Полиспаст в альпинизме. В горном туризме и альпинизме полиспаст применяется для натяжения перил и переправ, для подъёма пострадавшего (например, провалившегося в трещину). Используется система из двух схватывающих узлов или механических зажимов, например жумаров. В промышленном альпинизме этот же принцип используется в такелажных работах при подъёме конструкций. Оригинальным решением специфического альпинистского полиспаста является так называемый полиспаст Мунтера
    [3]
    .
  • Степенной полиспаст применяется при электрификации железных дорог для натяжения проводов контактной сети.
  • Небольшие полиспасты используются для натяжения подвесных кабелей связи и силовых кабелей, а также несущих тросов при строительстве подвесных линий по столбам и по крышам домов: мускульная сила человека обычно не позволяет натянуть большой пролёт кабеля достаточно сильно.
  • Полиспаст может использоваться для вытягивания застрявшего в грунте автомобиля, если нет лебёдки.

Примечания

См. также

Видеоурок: полиспаст

Литература

  • Малая Советская энциклопедия / Редколл.: Б. А. Введенский (гл. ред.) и др.— М.: БСЭ, 1959. — Изд. 3-е. — 310 000 экз.
  • Платонов П. Н., Куценко К. И. Подъёмно-транспортные и подъёмно-разгрузочные устройства. М., 1972
  • Александров М. П. Подъёмно-транспортные машины. М., 1985

назначение, работа – Ассоциация EAM

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Полиспаст – система подвижных и неподвижных блоков, соединённых гибкой связью (канатом или цепью), применяемая для увеличения силы (силовой полиспаст) или скорости (скоростной полиспаст) [1]. Отличительной особенностью подвижных блоков является то, что их ось имеет возможность перемещения в пространстве относительно неподвижных блоков.

Обычно в грузоподъёмных машинах применяют

силовые полиспасты, позволяющие уменьшить усилие по подъёму груза, момент от веса груза на барабане, передаточное число механизма и т.д.

Скоростные полиспасты, позволяющие получить повышение скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяют значительно реже, например, в гидравлических или пневматических подъёмниках.

Основным параметром полиспаста является его кратность, под которой понимают отношение скорости движения подвижной ветви гибкого тягового органа к скорости подъёма груза или отношение числа ветвей каната, на которых подвешен груз, к числу ветвей каната, навиваемых на барабан. Кратность полиспаста характеризует выигрыш в силе.

В одинарных полиспастах (рисунок 1а) один конец каната закреплён на барабане, а второй конец закрепляется при чётной кратности на неподвижном элементе конструкции, а при нечётной кратности – на крюковой обойме. При наматывании или сматывании каната с барабана, если отсутствуют обводные блоки, то есть канат с блока крюковой обоймы непосредственно переходит на барабан, происходит перемещение груза не только по вертикали, но и по горизонтали.

Простой двукратный полиспаст Сдвоенный двукратный полиспаст
(а)
(б)
Сдвоенный трёхкратный полиспаст Сдвоенный трёхкратный полиспаст с уравнительной траверсой А
(в)
(г)
Рисунок 1 – Схемы полиспастов:
а) простой двукратный; б) сдвоенный двукратный; в) сдвоенный трёхкратный; г) сдвоенный трёхкратный с уравнительной траверсой А

Для обеспечения строго вертикального подъёма груза применяют сдвоенные полиспасты (рисунок 1б, рисунок 1в, рисунок 1г), состоящие из двух одинарных полиспастов. В этом случае на барабане закрепляют оба конца каната.

Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке ветвей каната обоих полиспастов применяют установку балансира или, что чаще, уравнительного блока C (рисунок 1б). Уравнительный блок при подъёме и опускании груза обычно не вращается и служит лишь для уравнивания длины ветвей обоих полиспастов при неравномерной вытяжке каната. При чётной кратности полиспаста уравнительный блок располагается среди неподвижных блоков, а при нечётной – среди подвижных блоков крюковой подвески. При установке уравнительного блока можно использовать целый канат без дополнительных креплений на балансирах. Однако осмотр и контроль состояния каната на этом блоке вследствие малого угла поворота затруднительны. Поэтому в кранах с тяжелым и весьма тяжелым режимом работы предпочтительно применять уравнительные балансиры А (рисунок 1г).

При выборе полиспаста также следует учитывать потери на трение. Самые лучшие блоки, используемые на практике, приводят к потерям на трение не менее 10% от прилагаемого усилия. Таким образом, приложив усилие в 1 кг к простому двукратному полиспасту, можно поднять груз в 2 × 0,9 = 1,8 кг, а при использовании простого четырёхкратного полиспаста не 4 кг, как ожидается, а 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 2,92 кг, то есть выигрыш в силе окажется менее чем в 3 раза, при потерях в скорости в 4 раза. Простой пятикратный полиспаст даёт реальное усиление чуть больше чем в 3 раза. При использовании вместо блоков карабинов, трение ещё больше. [2]

Перечень ссылок

  1. Александров М.П. Подъёмно-транспортные машины: Учебник для машиностроительных специальностей вузов. – 6-е издание, переработанное. – М.: Высшая школа, 1985. – 520 с., ил.
  2. Шестопалов А. Как работает полиспаст // Интернет-проект “Как работают вещи”. – http://howitworks.iknowit.ru/paper1144.html.

Вопросы для контроля

  1. В чём заключается назначение полиспаста?
  2. Как определить кратность полиспаста?
  3. Чем обусловлена нецелесообразность применения полиспастов большой кратности?

Определение кратности полиспаста

Стр 1 из 2Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1 Расчет механизма подъема………………………………………………………………..

1.1 Определение кратности полиспаста…………………………………………….

1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан………………..

1.3 Выбор каната……………………………………………………………………………

1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана…………………

1.5 Выбор крюковой подвески…………………………………………………………

1.6 Определение размеров барабана………………………………………………..

1.7 Выбор двигателя……………………………………………………………………….

1.8 Определение передаточного числа привода…………………………………

1.9 Определение крутящих моментов и частот вращения на

валах привода ………………………………………………………………………………………….

1.10 Выбор муфты быстроходного вала…………………………………………..

1.11 Выбор муфты тихоходного вала……………………………………………….

1.12 Определение пусковых характеристик механизма………………………

1.13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза……………………….

1.14 Определение тормозных характеристик механизма……………………

1.15 Проверка двигателя на нагрев………………………………………………….

Список использованных источников…………………………………………………….

 

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА

 

В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:

— тип крана – подвесная кран-балка;

— грузоподъемность Q = 3 т;

— скорость подъема груза Vпод = 9 м/мин = 0,13 м/с;

— высота подъема Н = 10 м;

— режим работы крана 4М (средний) ;

— продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.

 

Определение кратности полиспаста

 

Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем Uп = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].

 

 

Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста

 

 

Определение усилия в канате, набегающем на барабан

 

где Q – номинальная грузоподъемность крана, кг;

z – число простых полиспастов в системе;

Un – кратность полиспаста;

η – общий КПД полиспаста и обводных блоков ( ).

где ηбл – КПД одного блока, принимаем ηбл = 0,98 для подшипников качения.

 

 

 

где ω – количество обводных блоков (см. рис. 1).

 

 

 

 

Выбор каната

 

Выбираем канат по расчетному разрывному усилию в канате:

 

где k – коэффициент запаса прочности, принимаемый в зависимости от назначения

и режима работы крана, принимаем k = 5,5 согласно [1, c. 55, табл. 2.3].

 

 

В соответствии с рекомендациями [1, c. 277, табл. III.1.1], принимаем канат двойной свивки типа ЛК-Р 6×19 (1 + 6 + 6/6) + 1о.с. диаметром d = 9,1 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1568 МПа с разрывным усилием F = 41550 H.

Обозначение каната: Канат9,1ГI Н1568ГОСТ 2688 – 80

1 2 3 4 5 6 7

1 – название изделия: ”канат”;

2 – диаметр наружного каната: d = 9,1 мм;

3 – назначение каната: Г – грузовой;

4 – марка проволок материала: I – первая;

5 – способ свивки: Н – нераскручивающийся;

6 – маркировочная группа прочности проволок: 1568 МПа;

7 – стандарт.

Проверка фактического коэффициента запаса прочности каната:

 

>

 

Определение требуемого диаметра блоков и барабана

 

Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяется по формуле:

 

где d – диаметр стального каната, мм;

e – коэффициент зависящий от типа крана, типа привода и режима работы

механизма, принимаем e = 25 согласно [1, c. 59, табл. 2.7].

 

, принимаем из нормального ряда Dб = 320 мм.

 

 

Выбор крюковой подвески

 

В соответствии с рекомендациям А.В. Кузьмина стр. 298 «Краны и подъемники» и принятой схемой (см. рис. 2.5), принимаем подвеску крановую с двумя блоками конструкции ВНИИПТМАШ.

D = 320 мм; dк = 9,2 мм; режим работы тяжелый; грузоподъемность 3,2 т; масса 68 кг.

 

 

Выбор двигателя

Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:

где Q – номинальная грузоподъемность крана, т;

g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;

Vпод – скорость подъема груза, м/с;

η – КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.

 

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 25%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ в % и мощности.

 

 

Принимаем электродвигатель MTF 112-6-5,8 кВт, согласно [6, с. 35, табл. 2]:

– мощность Pэл = 5,8 кВт;

– частота вращения nэл = 915 мин-1; 140 н/м; масса 88 кг;

– момент инерции ротора Ip = 0,068 кг · м2;

 

 

Определение передаточного числа привода

 

Частота вращения барабана определяется по формуле:

 

где Vпод – скорость подъема груза, м/с;

Un – кратность полиспаста;

Dб – диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:

 

 

 

Выбор редуктора

 

Расчетную мощность редуктора находим по формуле:

,

Где Pc – статическая мощность двигателя,

— коэффициент зависящий от типа механизма – для механизма подъема – 1.

Выбираем из каталога С.А. Казака, редуктор ЦЗУ-160 с передаточным числом – 63, крутящий момент на тихоходном валу – 1000 Н*м, КПД – 0,96

 

1.10 Выбор муфты быстроходного вала

 

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z – число простых полиспастов в системе;

Uр – фактическое передаточное число привода;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85.

 

 

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

 

где k1– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k2– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

 

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k1= 1,3; k2= 1,2 средний режим.

Принимаем втулочно-пальцевую муфту №1, по ГОСТ 24246 – 80 согласно [1, с. 340, табл. 5.9]:

– номинальный крутящий момент Tном. =800 Н·м;

– диаметр шкива Dшкива=300 мм;

– момент инерции Jм= 0,6 кг/м2.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1 Расчет механизма подъема………………………………………………………………..

1.1 Определение кратности полиспаста…………………………………………….

1.2 Определение усилия в канате, набегающем на барабан………………..

1.3 Выбор каната……………………………………………………………………………

1.4 Определение требуемого диаметра блоков и барабана…………………

1.5 Выбор крюковой подвески…………………………………………………………

1.6 Определение размеров барабана………………………………………………..

1.7 Выбор двигателя……………………………………………………………………….

1.8 Определение передаточного числа привода…………………………………

1.9 Определение крутящих моментов и частот вращения на

валах привода ………………………………………………………………………………………….

1.10 Выбор муфты быстроходного вала…………………………………………..

1.11 Выбор муфты тихоходного вала……………………………………………….

1.12 Определение пусковых характеристик механизма………………………

1.13 Расчет электромагнитного колодочного тормоза……………………….

1.14 Определение тормозных характеристик механизма……………………

1.15 Проверка двигателя на нагрев………………………………………………….

Список использованных источников…………………………………………………….

 

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА

 

В качестве исходных данных для расчета механизма подъема используем следующие данные:

— тип крана – подвесная кран-балка;

— грузоподъемность Q = 3 т;

— скорость подъема груза Vпод = 9 м/мин = 0,13 м/с;

— высота подъема Н = 10 м;

— режим работы крана 4М (средний) ;

— продолжительность включения механизма подъема ПВ = 25%.

 

Определение кратности полиспаста

 

Кратность полиспаста механизма подъема груза выбираем в зависимости от грузоподъемности механизма. Принимаем Uп = 2 для сдвоенного полиспаста, в соответствии с рекомендациями [1, c. 55, табл. 2.2].

 

 

Рис. 1 Схема сдвоенного полиспаста

 

 




Полиспасты для спасательных работ. — Risk.ru

Полиспасты для спасательных работ. Федор Фарберов 2007 г.

Владение системой подъема грузов с помощью полиспастов – это важный технический навык необходимый при проведении спасательных и высотных работ, организации навесных переправ и во многих других случаях. Этим навыком необходимо владеть альпинистам, спасателям, промышленным альпинистам, спелеологам, туристам и многим другим, кто работает с веревками.
К сожалению, в отечественной альпинистской и спасательной литературе трудно найти четкое, последовательное и понятное объяснение принципов работы полиспастных систем и методики работы с ними. Может быть, такие публикации и существуют, но мне пока не удалось их найти.
Как правило, информация либо отрывочная, либо устаревшая, либо излагается слишком сложно, либо и то и другое вместе.

Даже во время обучения на инструктора альпинизма и на жетон «Спасательный отряд» (дело было 20 лет тому назад) мне не удалось составить четкого представления об основных принципах работы полиспастов. Просто никто из обучавших инструкторов не владел этим материалом полноценно. Пришлось доходить самому.
Помогло знание английского языка и зарубежная альпинистская и спасательная литература.
С самыми практичными описаниями и методиками мне удалось вплотную познакомиться во время обучения на курсах спасателей в Канаде.
Несмотря на то, что на момент обучения, считал себя достаточно «подкованным» в полиспастах и сам имел многолетний опыт преподавания спасательных технологий для альпинистов и спасателей, узнал на курсах много нового и полезного
Чем и хочу поделиться со всеми кому это интересно.
Попробую по возможности изложить все как можно проще и практичней.

I. Часть первая. Сначала немного теории.

1. Полиспаст – это грузоподъемное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза.

1.1. Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза.
В любой подвижной системе состоящей из веревки и блоков неизбежны потери на трение.
В этой части для облегчения расчетов неизбежные потери на трение не учитываются и за основу берется
Теоретически Возможный Выигрыш в Усилии или сокращенно ТВ теоретический выигрыш).

Примечание: разумеется, в реальной работе с полиспастами трением пренебречь невозможно. Подробнее об этом и об основных способах снижения потерь на трение будет сказано в следующей части «Практические советы по работе с полиспастами»

2. Основы построения полиспастов.

2.1. Рисунок 1.
Если закрепить веревку (трос) на грузе, перекинуть её через блок, закрепленный на станции (далее стационарный или неподвижный блок) и потянуть вниз, то для поднятия груза необходимо приложить усилие равное массе груза. Выигрыша в усилии нет
Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через блок 1 метр веревки.
Это так называемая схема 1:1.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

2.2. Рисунок 2.
Веревка (трос) закреплена на станции и пропущена через блок на грузе. При такой схеме для поднятия груза необходимо усилие в 2 раза меньше чем его масса. Выигрыш в усилии 2:1. Ролик движется вместе с грузом вверх. Для того чтобы поднять груз на 1 метр необходимо протянуть через ролик 2 метра веревки.
Это схема самого простого ПОЛИСПАСТА 2:1.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

Рисунки №№ 1 и 2 иллюстрируют следующие Основные Правила Полиспастов:

Правило №1.
Выигрыш в усилии дают только ДВИЖУЩИЕСЯ ролики, закрепленные непосредственно на грузе или на веревке идущей от груза.
СТАЦИОНАРНЫЕ ролики служат лишь для изменения направления движения веревки и ВЫИГРЫША В УСИЛИИ НЕ ДАЮТ.

Правило №2.
Во сколько раз выигрываем в усилии – во столько же раз проигрываем в расстоянии.
Например: если в показанном на рис. 2 полиспасте 2:1 на каждый метр подъема груза вверх надо протянуть через систему 2 метра веревки, то в полиспасте 6:1 – соответственно 6 метров.
Практический вывод – чем «сильнее» полиспаст – тем медленнее поднимается груз.

2.3. Продолжая добавлять стационарные ролики на станцию и подвижные ролики на груз, мы получим так называемые простые полиспасты разных усилий:
Примеры простых полиспастов. Рисунки 3, 4.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)
Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

2.4. Правило № 3
Расчет теоретического выигрыша в усилии в простых полиспастах.
Здесь все достаточно просто и наглядно.

2.4.1.Если необходимо определить ТВ уже готового полиспаста,
То нужно посчитать количество прядей веревки, идущих от груза вверх.
Если подвижные ролики закреплены не на самом грузе, а на веревке, идущей от груза (как на рис. 6) – то пряди считаются от точки закрепления роликов.
Рисунки 5, 6.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)
Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

2.4.2. Расчет ТВ при сборке простого полиспаста.

В простых полиспастах, каждый подвижный ролик (закрепленный на грузе), добавленный в систему добавочно дает двукратный ТВ.
Добавочное усилие СКЛАДЫВАЕТСЯ с предыдущим.
Пример: если мы начали с полиспаста 2:1, то, добавив еще один подвижный ролик, мы получим 2:1 + 2:1 = 4:1; Добавив еще один ролик – получим 2:1 + 2:1+2:1= 6:1 и т.д.
Рисунки 7,8.

2.5. В зависимости от того, где закреплен конец грузовой веревки (на станции или на грузе) простые полиспасты подразделяются на четные и нечетные.

2.5.1. Если конец веревки закреплен на станции,
то все последующие полиспасты будут ЧЕТНЫЕ: 2:1, 4:1, 6:1 и т.д.
Рисунок 7.
Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

2.5.2. Если конец грузовой веревки закреплен на грузе,
то будут получаться НЕЧЕТНЫЕ полиспасты: 3:1, 5:1 и т.д.
Рисунок 8.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

Кроме простых полиспастов в спасательных работах также широко применяются так называемые СЛОЖНЫЕ ПОЛИСПАСТЫ.

2.6. Сложный полиспаст – это система, в которой один простой полиспаст, тянет за другой простой
полиспаст.

Таким образом могут быть соединены 2, 3 и более полиспастов.

На Рисунке 9 приведены конструкции наиболее употребительных в спасательной практике сложных полиспастов.
Рисунок 9.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

2.7. Правило №4. Расчет ТВ сложного полиспаста.
Для расчета теоретического выигрыша в усилии при использовании сложного полиспаста необходимо
умножить значения простых полиспастов, из которых он состоит.
Пример на рис. 10. 2:1 тянет за 3:1=6:1.
Пример на рис. 11. 3:1 тянет за 3:1= 9:1.

Расчет усилия каждого из простых полиспастов, входящих в состав сложного производиться по правилу простых полиспастов.
Количества прядей считается от точки крепления полиспаста к грузу или грузовой веревки, выходящей из другого полиспаста.
Примеры на рис. 10 и 11.

Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)
Полиспасты для спасательных работ. (Альпинизм, спасработы, снаряжение)

На рисунке 9 показаны практически все основные виды полиспастов, используемые в спасательных работах.
Как показывает практика в большинстве случае этих конструкций вполне достаточно для выполнения любых задач.
Далее в тексте будут показаны еще несколько вариантов.

Разумеется, существуют и другие, более сложные, системы полиспастов. Но они редко применяются спасательной практике и в данной статье не рассматриваются.

Все показанные выше конструкции полиспастов можно очень легко разучить в домашних условиях, подвесив какой-то груз, скажем, на турнике.
Для этого вполне достаточно иметь отрезок веревки или репшнура, несколько карабинов (с роликами или без) и схватывающих (зажимов).
Очень рекомендую всем тем, кто собирается работать с настоящими полиспастами. На своем опыте и опыте моих учеников знаю, что после такой отработки гораздо меньше ошибок и путаницы в реальных условиях.

Вторая часть статьи будет посвящена практическим рекомендациям по работе с полиспастами.

Инициирование, распространение и прекращение — основная органическая химия

Инициирование, распространение и прекращение в свободно радикальных реакциях

В предыдущем посте о реакциях замещения свободных радикалов мы говорили о том, почему в реакциях свободных радикалов требуется тепло или свет. В этом посте мы рассмотрим механизм реакции замещения свободных радикалов, который имеет три основных типа шагов: инициирование, распространение и завершение.

Оглавление

  1. Механизм для свободного радикального замещения алкана на Cl 2
  2. Этап, где наблюдается чистое увеличение количества свободных радикалов, называется «инициация»
  3. A Шаг, в котором нет чистого прироста или потери свободных радикалов, называется «распространением»
  4. . Следите за этой распространенной ошибкой при разработке свободнорадикальных механизмов.
  5. В свободной радикальной галогенизации алканов
  6. существует два шага распространения. Чистое уменьшение свободных радикалов называется «прекращение»
  7. Полный механизм свободнорадикального замещения алкана
  8. Краткое содержание: Реакции свободного радикального замещения
  9. Примечания

1.Механизм свободнорадикального замещения алкана Cl 2

Вы можете вспомнить эту реакцию в предыдущем посте — это свободнорадикальное хлорирование метана Cl2.

Это замена углерода, потому что разрывается связь C-H и образуется новая связь C-Cl. Побочным продуктом является HCl.

Теперь, когда мы узнаем немного больше о том, что такое свободные радикалы и их основные свойства, сегодня мы ответим: «, как работает эта реакция? ».

Мы собираемся пройти ключевые этапы этой реакции и выяснить, что они состоят из трех ключевых этапов: , начало , , завершение и , распространение .

2. Этап, когда наблюдается чистое увеличение количества свободных радикалов, «Инициирование»

Для реакций со свободными радикалами обычно требуется применение тепла или света. Это потому, что любой из этих источников энергии может привести к гомолитическому расщеплению относительно слабых связей, таких как Cl-Cl, с образованием свободных радикалов [i.е. Cl •]

Каждая реакция свободных радикалов начинается с этапа, на котором создаются свободные радикалы, и по этой причине этот начальный этап называется инициацией .

Вот уравнение для этого шага инициации. Следует отметить две вещи:

  1. Реакция является равновесной — в любой момент времени имеется только небольшая концентрация присутствующего свободного радикала (но этого будет достаточно, как мы увидим)
  2. Обратите внимание, что нетто увеличение свободных радикалов в этой реакции.Мы идем от ноль (в реагентах) к два (в продуктах).

3. Шаг, когда нет чистого прироста или потери свободных радикалов, называется «размножением»

Только когда свободные радикалы присутствуют, наш субстрат (CH 4 в нашем примере) включается. Радикалы хлора обладают высокой реакционной способностью и могут соединяться с водородом из метана с образованием метильного радикала. • CH 3

Если вы подсчитаете число свободных радикалов в этом уравнении, вы заметите, что в реагентах есть один и один в продуктах.Таким образом, нет нет чистого увеличения числа свободных радикалов.

Этот тип шага называется «распространением».

Если вы ведете счет, к этому моменту вы должны увидеть, что до завершения нашей реакции остается только одна связь. Все, что нам нужно сделать, это сформировать связь C – Cl.

4. Следите за этой распространенной ошибкой при разработке свободных радикальных механизмов.

Здесь легко совершить небольшую ошибку. Видя, что на стадии инициирования образуются два радикала хлора, представляется естественным для объединения метильного радикала и радикала хлора в с образованием CH 3 -Cl.Правильно?????

Нееееет!

Обратите внимание, что количество свободных радикалов здесь уменьшилось на , , , а не , осталось прежним. Это не может быть распространение! (Это на самом деле прекращение, которое мы обсудим через минуту).

5. В свободной радикальной замене есть два шага размножения

Фактически, мы можем сделать правильный шаг «размножения» следующим образом: возьмите метильный радикал, и он вступит в реакцию с Cl 2 , который все еще присутствует. Это дает нам Ch4Cl и хлорный радикал.Обратите внимание, что не было никаких изменений в количестве свободных радикалов, так что это все еще «распространение».

Еще раз отметим, что мы образуем радикал хлора! Что в этом такого важного? Это крайне важно, потому что этот радикал хлора может затем выполнить этап размножения # 1 на новой молекуле нашего субстрата (CH 4 ), продолжая процесс. Это цепная реакция с — после образования радикал хлора становится каталитическим с . Вот почему нам нужно только небольшое количество радикала хлора для протекания этой реакции.

6. Шаг, где происходит чистое уменьшение свободных радикалов, называется «прекращение»

Может ли эта цепная реакция продолжаться вечно? №

Давайте подумаем о двух предельных случаях. Если концентрация Cl 2 является низкой по сравнению с CH 4 (другими словами, Cl 2 является нашим ограничивающим реагентом), то скорость этапа размножения № 2 будет снижаться с уменьшением его концентрации. Без какого-либо Cl 2 , с которым нужно реагировать, наши радикалы • CH 3 могут просто соединяться с другим свободным радикалом (таким как • Cl), давая, например, CH 3 Cl.По существу, нет никаких препятствий для этой реакции. Отметим, что здесь число свободных радикалов уменьшается от 2 до нуля. Это называется прекращением .

Возможно также объединение двух метильных групп с образованием CH 3 –CH 3 ; это тоже прекращение!

7. Полный механизм свободного радикального замещения алкана

Давайте соединим все эти шаги вместе, чтобы мы могли четко видеть шаги инициации, распространения и завершения.

8. Резюме: реакции радикального замещения

Эти три типа шагов встречаются в каждой свободнорадикальной реакции.

Суть в том, что подсчитывая количество радикалов, созданных или уничтоженных на каждом шаге, вы можете определить, является ли этот шаг инициацией, распространением или прекращением.

  • Инициирование -> чистое образование радикалов
  • Распространение -> без изменений в количестве свободных радикалов
  • Прекращение -> чистое уничтожение свободных радикалов

Мы оставим два тизера для будущих постов.

Сначала … обратите внимание, что здесь мы используем CH 4 , где каждая связь C-H идентична. Что может произойти, если мы используем алкан, где все связи С – Н не равны… например, пропан или пентан?

Во-вторых, эта реакция резко проваливается , когда Br 2 используется вместо Cl 2 для реакции CH 4 . Однако мы увидим, что Br 2 может работать в определенных особых случаях.

Скоро!

Next Post: Изомеры от свободных радикальных реакций


Примечания

БОНУСНЫЙ материал.

Мы только что говорили о ситуации, когда используется один эквивалент хлора (Cl 2 ). Что происходит, когда мы используем несколько эквивалентов или даже огромное превышение?

Подумайте об этом на секунду. Представьте, что у нас было несколько эквивалентов Cl 2 в присутствии CH 3 Cl. Как вы думаете, что может случиться?

Атом Cl • может реагировать с CH 3 Cl с получением • CH 2 Cl [и HCl], который затем может реагировать с Cl 2 с получением CH 2 Cl 2 !

Аналогично, если у нас все еще есть избыток Cl 2 , то мы будем наблюдать преобразование CH 2 Cl 2 в CHCl 3 .

Наконец, учитывая достаточное количество Cl 2 , мы можем представить преобразование CHCl 3 в CCl 4 .

На данный момент больше нет связей C-H, которые вступают в реакцию с радикалом хлора, и, таким образом, наша реакция в конечном итоге закончится.

Суть в том, что алканы, учитывая достаточно большой избыток Cl 2 , в конечном итоге заменят все свои атомы водорода хлором.

Этот путь фактически является тем, как дихлорметан (CH 2 Cl 2 — обычный лабораторный растворитель) хлороформ (CHCl 3 ) и четыреххлористый углерод (CCl 4 ) производятся в промышленных масштабах.В течение многих десятилетий CCl 4 производился в мегатонном масштабе для использования в качестве хладагента и растворителя для химической чистки, пока исследования не выявили его и других ХФУ в истощении озонового слоя.

машинное обучение — Как определить количество слоев и узлов нейронной сети Переполнение стека
  1. Товары
  2. Клиенты
  3. Случаи использования
  1. Переполнение стека Публичные вопросы и ответы
  2. Команды Частные вопросы и ответы для вашей команды
  3. предприятие Частные вопросы и ответы для вашего предприятия
  4. работы Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
  5. Талант Нанимать технический талант
  6. реклама Связаться с разработчиками по всему миру
,
Поговори с рукой. Ученые пытаются развенчать идею, что длина пальца может раскрыть личность и здоровье | Наука

Митч Лесли

Если документы, опубликованные за последние 6 месяцев, верны, достаточно одного числа, чтобы показать, могут ли люди перенести преждевременный сердечный приступ, получить первичное авторство опубликованных работ, стать зависимыми от алкоголя или растолстеть на середине.Это магическое число — это отношение длин второго и четвертого пальцев, которое называется соотношением 2D: 4D. Как правило, у мужчин он ниже, то есть их четвертый палец, как правило, длиннее второго, чем у женщин. Исследователи, которые верят в его предсказательную силу, говорят, что это отражает воздействие на плод тестостерона и других гормонов, которые определяют развитие, в том числе мозга.

Идея о том, что длина человеческих пальцев так много раскрывает, основана на работах биолога-эволюциониста Джона Мэннинга, который сейчас работает в университете Суонси в Соединенном Королевстве.Но область, которую он вдохновил, вышла за пределы того, что он мог вообразить. Более 1400 статей за 20 с лишним лет связывают соотношение пальцев с такими атрибутами, как личность, когнитивные способности и сексуальная ориентация, а также с риском таких заболеваний, как сердечно-сосудистые заболевания, рак и боковой амиотрофический склероз. Исследователи даже пытались использовать соотношения, собранные по отпечаткам от руки на стенах пещеры, чтобы определить, были ли художники за древними картинами мужчинами или женщинами.

Но эта идея также вызвала множество критиков, которые утверждают, что исследователи, которые полагаются на сравнение 2D: 4D, были соблазнены упрощенной, ошибочной мерой. Некоторые сомневающиеся утверждают, что разница в соотношениях между полами является иллюзией, возникающей из-за больших мужских рук, или что сама мера является статистически проблематичной. «Я скептически отношусь к каждому открытию, касающемуся этого соотношения», — говорит физиолог и биостатист Дуглас Курран-Эверетт из Национального еврейского здравоохранения в Денвере.

Другие хулители утверждают, что поле изобилует невоспроизводимыми находками. Это «как карточный домик, построенный на неизвестной и неопределенной основе», — говорит психолог Мартин Ворачек из Венского университета, который сравнивает работу по соотношению пальцев с френологией или физиогномикой, дискредитированными представлениями о форме головы или чертах лица соответственно. раскрыть их личность, характер и интеллект.

Тем не менее, как простая, легко измеряемая величина, которая обещает понимание скрытого времени жизни — раннего развития плода — соотношение пальцев побудило целое поколение исследователей, в то же время внушая страх многим другим.Для скептика поведенческого нейроэндокринолога Кима Валлена из Университета Эмори в Атланте спор о соотношении и его значении «поднимает некоторые фундаментальные вопросы о том, что мы считаем доказательством».

Прогнозирование с помощью пальцев

Немецкий анатом впервые сообщил в 1870-х годах, что пропорции пальцев, как правило, различаются между полами, но наблюдение оставалось любопытным до тех пор, пока Мэннинг не осветил это соотношение в 1998 году. Он сотрудничал с коллегами в клинике по лечению бесплодия в Ливерпуле, США.К., изучая симметрию в организме, которая, как подозревали некоторые исследователи, была связана с уровнем гормонов. «У меня было смутное воспоминание о том, что я слышал об этой разнице в полах», — говорит Мэннинг. Неравенство предполагает роль определенных гормонов, связанных с полом. Когда он и его коллеги измерили соотношение пальцев у пациентов в клинике, более низкие коэффициенты в правой руке мужчины коррелировали с более высоким уровнем тестостерона.

Длинная и короткая из нее

Исследование, проведенное Джоном Мэннингом и его коллегами в 1998 году по сравнению длины указательного (2D) и безымянного (4D) пальцев, обнаружило тонкое различие между полами, которое они и другие связывают с гормонами, влияющими на раннее развитие плода.

2D 4D 0.8 0.9 1 1,1 1.2 1,3 1.4 0 0 10 20 20 30 40 40 50 60 Womenmean: 1 Право 2D: 4D подсчитывать 0.8 0.9 1 1,1 1.2 1,3 1.4 10 30 50 Menmean: 0,98 Право 2D: 4D подсчитывать Измерения пальцев проводились от складок до кончиков.

(Графики) Дж. Т. Мэннинг ET AL. , РЕПРОДУКЦИЯ ЧЕЛОВЕКА , ТОМ. 13, 3000, 1998; (ИЛЛЮСТРАЦИЯ) V. ALTOUNIAN / НАУКА

Изучая детей и молодых людей из района Ливерпуля, ученые также обнаружили, что расхождение между пальцами между полами для детей в возрасте от 2 лет. Это открытие привело исследователей к постулату, что разница возникла до рождения и отражала уровень гормонов в матке.Мэннинг объясняет, что соотношение пальцев указывает на относительный уровень тестостерона и эстрогена на ранних стадиях развития.

Мэннинг, написавший две книги и более 60 статей об этом соотношении, не ожидал, что его выводы окажут такое влияние. Но мера завоевала популярность. Идея о том, что одно число так много говорит о нас, непреодолима, отмечает статистический генетик Дэвид Эванс из Университета Квинсленда в Брисбене, Австралия, который изучал генетические основы соотношений пальцев.«Всякий раз, когда вы говорите о соотношении 2D: 4D, как только вы упоминаете об этом, все начинают смотреть на свои руки».

Исследователи

использовали сканеры, фотокопировальные устройства, штангенциркули, линейки и даже рентгеновские аппараты для оценки длины пальцев; в некоторых исследованиях субъекты измеряли себя. Ученые могут быстро и дешево накапливать большие объемы данных. Один спонсируемый BBC онлайн-опрос о половых различиях позволил выявить самоотчеты о пальцах для более чем 240 000 человек. «Я не знаю более точного биомаркера пренатального андрогена, который можно легко измерить у взрослых», — говорит нейробиолог Марк Бридлав из Мичиганского государственного университета в Восточном Лансинге.

Соотношение пальцев также, по-видимому, отвечает научной потребности. В конце 1950-х годов исследователи предложили радикальную идею о том, что тестостерон и связанные с ним половые гормоны в матке управляют развитием мозга и тем самым формируют поведение взрослых. С тех пор ученые искали связь между пренатальным воздействием гормонов и такими характеристиками, как агрессивность, сексуальная ориентация и пространственные способности, а также риском возникновения таких состояний, как аутизм и зависимость. Но отбор проб гормонов у раннего плода может поставить под угрозу беременность.Неудивительно, что исследователи обратились к соотношению пальцев как к простому показанию недоступной в других условиях среды.

Исследования основаны на тонких различиях. Хотя у мужчин соотношение пальцев обычно меньше, разрыв между полами невелик. В интернет-исследовании BBC средние значения правой руки для мужчин и женщин составляли 0,984 и 0,994 соответственно. Кроме того, распределения для двух полов перекрываются, и средние отношения сильно различаются в зависимости от географического происхождения и этнического происхождения субъектов.

Тем не менее, многие ученые убеждены, что соотношение 2D: 4D является надежным показателем. «Я думаю, что больше нет сомнений в том, что эти показатели у людей отражают пренатальное воздействие андрогенов», — говорит Бридлав. Биологический антрополог Бернхард Финк из Геттингенского университета в Германии, еще один сторонник этого соотношения, добавляет, что сотни исследований показали, что оно коррелирует с различными типами поведения и способностями, которые могут быть связаны с пренатальными андрогенами. Тем не менее, он признает, что отношение обычно объясняет просто «небольшую или умеренную» величину вариации в любой конкретной характеристике.

Я не знаю более точного биомаркера пренатального андрогена, который можно было бы легко измерить у взрослых.

Марк Бридлав, Университет штата Мичиган

Одним из громких примеров использования соотношения пальцев было изучение сексуальной ориентации у женщин. Исследователи предположили, что уровни гормонов на ранних стадиях развития влияют на то, что сексуальные люди находят привлекательными, и что более высокие уровни тестостерона и других андрогенов, циркулирующих через женский плод, могут увеличить вероятность того, что она будет лесбиянкой.Гипотеза была спорной и трудно проверить. Бридлав и его коллеги считали, что соотношение пальцев может дать новые доказательства, поэтому в начале 2000-х годов на уличных ярмарках в районе залива Сан-Франциско в Калифорнии они «начали задавать людям вопросы и ксероксировать их руки».

Хотя различие в пропорциях цифр между геями и натуралами не было очевидным, исследователи определили, что женщины, которые описывали себя как лесбиянки, имели более низкое, более «мужское» соотношение пальцев, чем прямые женщины.Безошибочный вывод из этого исследования и последующих исследований, говорит Бридлав, заключается в том, что «тестостерон действительно влияет на сексуальную ориентацию человека до рождения».

Однако, даже среди сторонников соотношения пальцев, эти результаты не урегулировали спор о пренатальных гормонах и сексуальной ориентации. Мэннинг, например, утверждает, что исследование Би-би-си показывает противоположную связь — раннее воздействие тестостерона важно для сексуальной ориентации у мужчин, но не у женщин.

Мэннинг говорит, что это соотношение также дает представление о будущем человека.Например, он говорит, что соотношение пальцев может прогнозировать эффективность лечения рака простаты, которое блокирует тестостерон, и лечения рака молочной железы, которое блокирует эстроген. «Для такого рода вещей рано, — говорит Мэннинг, — но мы не узнаем, пока не проведем исследования».

Прогностическая сила отношения еще сильнее для спорта, говорит он. Исследования выявили связи между более низкими соотношениями 2D: 4D и лучшими показателями в ряде спортивных соревнований, включая футбол, бег на длинные дистанции, регби, катание на лыжах, греблю и баскетбол.Эффект достаточно велик, утверждает Мэннинг, что команды должны использовать соотношение пальцев в качестве критерия для выбора игроков, «если мы сможем заставить спортивных ученых согласиться».

Цифровые проблемы

Тем не менее это соотношение встречает скептицизм со стороны ученых. Невозможно безопасно отобрать кровь у ранних плодов, исследователи не подтвердили фундаментальное предположение этого соотношения: разница в длине ключевых цифр коррелирует с различиями в уровнях гормонов в крови плода в течение первого триместра беременности, когда начинают формироваться пальцы.Вместо этого ученые обратились к косвенным доказательствам. По словам Мэннинга, сильнейшая поддержка исходит от исследований на животных, в ходе которых была изменена гормональная среда во время беременности.

[Это] как карточный домик, построенный на неизвестной и неопределенной основе.

Мартин Ворачек, Венский университет

В одном исследовании биолог развития Мартин Кон из Университета Флориды в Гейнсвилле и его тогдашний постдок, Zhengui «Patrick» Zheng, изменили активность рецепторов, которые реагируют на гормоны.Например, пара стимулировала рецептор андрогена путем введения в организм беременных самок мышей дигидротестостерона (ДГТ), наиболее распространенной формы тестостерона в организме, или дала им эстроген, чтобы стимулировать его рецептор. Через три недели после рождения самок исследователи измерили влияние своих манипуляций на задние лапы щенков.

У самок щенков в отчете за 2011 год, опубликованном в журнале , опубликованном в , сообщается, что повышение активности андрогенного рецептора у матери увеличивало рост четвертой цифры и приводило к более низкому соотношению 2D: 4D.В отличие от этого, подталкивание рецептора эстрогена ограничивает удлинение четвертой цифры и приводит к более высокому соотношению 2D: 4D у потомства мужского пола.

«Половые гормоны могут подключаться к генетической цепи, которая контролирует рост скелета», — заключает Кон. И поскольку «механизмы, контролирующие развитие конечностей у всех позвоночных, очень и очень консервативны», говорит он, гормоны, вероятно, действуют одинаково у людей.

Но результаты другого исследования на животных противоречат этим выводам. Когда нейробиолог Сабина Хубер, которая сейчас работает в Мюнстерском университете в Германии, и коллеги попытались повторить исследование Чжэна и Кона, они получили противоположные результаты.Повышение уровня DHT у беременных мышей приводило к более высоким, более женским цифровым отношениям в задних лапах щенков мужского пола, тогда как блокирование рецептора андрогена приводило к более низким, более мужским отношениям у щенков женского пола. Хубер говорит, что она не уверена, почему эти результаты, о которых сообщалось в PLOS ONE в 2017 году, не совпадают с результатами другого исследования, но она говорит, что различия между штаммами мышей, которых она и команда Кон использовали, могли внести.

Неопровержимые результаты двух крупных исследований, в которых сканировали геном на наличие вариантов генов, связанных с длиной пальца, также вызывают сомнения в отношении 2D: 4D, говорят критики.Эванс и его коллега Сара Медланд, статистический генетик из Медицинского научно-исследовательского института QIMR Berghofer в Брисбене, проанализировали данные о тысячах людей в поисках связи между соотношением и вариантами в молекулярных путях, которые контролируют уровни тестостерона или чувствительность к гормону. Они пришли пустыми. В двух исследованиях «Мы не нашли убедительных доказательств участия тестостерона», говорит Медланд.

Я просто не думаю, что соотношение пальцев является научно достоверной мерой ранней гормональной среды.

Мелисса Хайнс, Кембриджский университет

Скептики предполагают, что соотношение 2D: 4D может быть статистически бессмысленным. Некоторые статистики говорят, что отношения по своей сути проблематичны, потому что они могут запутать отношения между двумя переменными. «Вывод, основанный на соотношении, вероятно, будет нецелевым и вводящим в заблуждение», — говорит Гэри Пакард, заслуженный профессор биологии из Университета штата Колорадо в Форт-Коллинз, который много писал о подводных камнях статистики.

Прежде чем исследователи используют отношение, говорит Курран-Эверетт, они должны проверить, что оно соответствует определенным математическим критериям: график двух его переменных должен привести к линии, проходящей через начало координат, которая указывает, что переменные отношения имеют непротиворечивую связь. Но когда биолог-эволюционист Ярослав Флегр из Карлова университета в Праге и его коллеги провели этот тест в двух исследованиях сотен измерений длины пальцев, соотношение 2D: 4D не соответствовало критериям.

Более сложные математические подходы к данным позволили предположить, что очевидное различие в соотношении 2D: 4D между полами является просто функцией более крупных мужских рук. У мужчин могут быть более длинные четвертые пальцы, потому что, когда руки становятся больше, пальцы не растут в той же степени — четвертый палец удлиняется больше, чем второй. В исследовании 2017 года Флегр и его коллеги работали с исследователями из Университета Тиссайда в Мидлсбро, Великобритания, чтобы учесть разницу в размерах рук в своих данных.Различие между мужчинами и женщинами в соотношении цифр изменилось — у мужчин теперь были более высокие значения. Эта инверсия говорит о том, что широко распространенные половые различия в соотношении 2D: 4D — это «не эффект тестостерона, а размер рук», говорит Флегр.

Этот вывод может помочь объяснить еще одну проблему, которую критики ссылаются на исследования 2D: 4D: результаты часто невозможно воспроизвести. Мелисса Хайнс, психолог и нейробиолог, изучающая гендерное развитие в Кембриджском университете в Соединенном Королевстве, однажды приняла законность этого соотношения.Но она передумала, когда попросила некоторых студентов повторить опубликованные исследования для их проектов последнего года. Несмотря на то, что студенты, казалось, дублировали процедуры из исследований, они не могли получить те же результаты.

«Я не говорю, что андроген совсем не важен для человеческого поведения. Это так, — говорит она. «Я просто не думаю, что соотношение пальцев является научно надежной мерой ранней гормональной среды». Уоллен говорит, что случай, когда числовые соотношения являются показателем уровня гормонов, настолько слаб, что когда 7 лет назад он стал редактором журнала Гормоны и Поведение , он решил прекратить принимать документы, в которых они используются таким образом.

Ворачек, который, как и Хайнс, когда-то верил в сравнение пальцев, теперь говорит, что исследование соотношения 2D: 4D иллюстрирует кризис воспроизводимости, возникший во многих областях науки за последние несколько лет. По его словам, интригующие результаты, которые появляются в небольших исследованиях, исчезают, когда ученые изучают большие группы или проводят метаанализ.

Внедрение некоторых методов, рекомендованных для повышения достоверности исследований, может помочь укрепить науку и, возможно, ликвидировать разрыв между сторонниками 2D: 4D и противниками, добавляет Ворачек.Эти меры включают в себя предварительно зарегистрированные исследования, в которых исследователи излагают свои цели и методы перед выполнением работы, и состязательное сотрудничество, в котором объединяются ученые с конфликтующими идеями.

Но на данный момент скептики и сторонники 2D: 4D отношений, кажется, говорят друг за другом. Исследователи, которые полагаются на это соотношение, не публикуют свои исследования по гормонам и поведению , но они публикуют. В этом году уже вышло более 20 работ с использованием цифрового отношения.

,

alexxlab

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *