Csiga - Pulley
| Csiga | |
|---|---|
 Tárcsák a hajón. Ebben az összefüggésben a szíjtárcsákat általában blokkoknak nevezik .
| |
| Osztályozás | Egyszerű gép |
| Ipar | Építés, szállítás |
| Kerekek | 1 |
| Tengelyek | 1 |
A szíjtárcsa a tengelyen vagy tengelyen lévő kerék , amelyet úgy terveztek, hogy támogassa a feszített kábel vagy szíj mozgását és irányváltozását, vagy a tengely és a kábel vagy szíj közötti erőátvitelt. Olyan szíjtárcsa esetén, amelyet egy keret vagy héj támaszt alá, és amely nem továbbítja az erőt a tengelyre, de a kábel vezetésére vagy erő kifejtésére szolgál, a tartóhéjat blokknak nevezik, és a szíjtárcsát kézi tárcsának.
A csiga lehet egy horony vagy hornyok közötti karimák körül kerülete , hogy keresse meg a kábel vagy szíj. A szíjtárcsa rendszer hajtó eleme lehet kötél , kábel , szíj vagy lánc .
A legkorábbi bizonyítéka csigák nyúlik vissza, az ókori Egyiptomban a tizenkettedik dinasztia (1991-1802 BCE) és Mezopotámia korai 2. évezred ie. A római Egyiptom , Hérón (sz. 10-70 CE) azonosították a csiga, mint egy hat egyszerű gépek használt lift súlyokat. A szíjtárcsákat blokk és összefogás céljából szerelik össze, hogy mechanikai előnyöket biztosítsanak a nagy erők alkalmazására. A szíjtárcsákat szíj- és lánchajtások részeként is összeszerelik annak érdekében, hogy az energiát egyik forgótengelyről a másikra továbbítsák. A Plutarch 's Parallel Lives egy olyan jelenetet mesél el, ahol Archimedes bebizonyította az összetett szíjtárcsák és a blokkoló rendszer hatékonyságát azáltal, hogy egy teljesen megrakott hajót magához húzott, mintha vízen suhanna.
Blokkolni és kezelni
A szíjtárcsák halmaza, amelyek egymástól függetlenül forognak ugyanazon a tengelyen, blokkot alkotnak. Két tömb egy kötéllel csatolt egyik tömb és menetes keresztül a két csigák alkotnak csigasor .
A blokk és a szerelvény össze van szerelve, így az egyik blokk rögzített rögzítési ponthoz van rögzítve, a másik pedig a mozgó terheléshez. A blokk és a szerelvény ideális mechanikai előnye megegyezik a kötél azon részeinek számával, amelyek támogatják a mozgó blokkot.
A jobb oldali ábrán az egyes blokk- és fogantyúegységek ideális mechanikai előnye a következő:
- Fegyverzet: 2
- Luff tackle: 3
- Dupla szerelés: 4
- Gyn tackle: 5
- Háromszoros vásárlás: 6
Kötél és szíjtárcsa rendszerek
A kötél- és szíjtárcsarendszert - vagyis a blokkot és a rögzítőelemet - egyetlen folytonos kötél jellemzi, amely egy vagy több szíjtárcsa körül húzóerőt továbbít a teher emelésére vagy mozgatására - a kötél lehet könnyű vonal vagy erős kábel. Ez a rendszer szerepel a reneszánsz tudósok által azonosított egyszerű gépek listájában .
Ha a kötél és a szíjtárcsa rendszer nem oszlatja el vagy tárolja az energiát, akkor annak mechanikai előnye a kötél azon részeinek száma, amelyek a terhelésre hatnak. Ez a következőképpen mutatható be.
Tekintsük a mozgó tömböt alkotó szíjtárcsákat és a kötélnek ezt a blokkot támogató részeit. Ha a kötél ezen részeiből p van, amely támogatja a W terhet , akkor a mozgó tömbön lévő erőegyensúly azt mutatja, hogy a kötél minden részének feszültségének W/p -nak kell lennie . Ez azt jelenti, hogy a kötél bemeneti ereje T = W/p. Így a blokkolás és a tapadás p tényezővel csökkenti a bemenő erőt .
A pisztolyszerelvény egyetlen tárcsával rendelkezik mind a rögzített, mind a mozgó blokkokban, két kötélrész pedig támogatja a W terhet .
A szíjtárcsák szétválasztása a pisztoly szerelvényében azt az erőegyensúlyt mutatja, amely W/2 kötélfeszítést eredményez .
A kettős fogantyúnak két szíjtárcsa van mind a rögzített, mind a mozgó blokkokban, négy kötélrész pedig támogatja a W terhet .
A szíjtárcsák szétválasztása a kettős kötésben azt az erőegyensúlyt mutatja, amely W/4 kötélfeszítést eredményez .
Működési módszer
A szíjtárcsa rendszer legegyszerűbb működési elmélete feltételezi, hogy a szíjtárcsák és a vezetékek súlytalanok, és a súrlódás miatt nincs energiaveszteség. Azt is feltételezzük, hogy a vonalak nem nyúlnak.
Egyensúlyban a mozgó blokkra ható erőknek nullának kell lenniük. Ezenkívül a kötél feszességének minden részénél azonosnak kell lennie. Ez azt jelenti, hogy a kötélnek a mozgó tömböt tartó két részének egyenként a teher felét kell megtámasztania.
Rögzített szíjtárcsa
1. ábra: A mozgó szíjtárcsán az F terhelést kiegyensúlyozza a kötél két részének feszítése a szíjtárcsát.
Mozgatható szíjtárcsa
2. ábra: A W terhet emelő mozgatható szíjtárcsát két kötélrész támogatja W/2 feszességgel .
Ezek különböző típusú szíjtárcsás rendszerek:
- Rögzített: A rögzített szíjtárcsa tengelye a tartószerkezethez rögzített csapágyakba van szerelve. A rögzített szíjtárcsa megváltoztatja az erő irányát egy kötélen vagy övön, amely a kerülete mentén mozog. Mechanikai előnyhöz juthat, ha egy rögzített szíjtárcsát kombinál egy mozgatható tárcsával vagy egy másik, eltérő átmérőjű rögzített tárcsával.
- Mozgatható: A mozgatható szíjtárcsa tengelye mozgatható blokkban van. Egy mozgatható szíjtárcsát ugyanazon kötél két része támaszt alá, és mechanikai előnye kettő.
- Összetétel: A rögzített és mozgatható szíjtárcsák kombinációja blokkot és tapadást képez . Egy blokkhoz és fogaskerékhez több tárcsa is felszerelhető a rögzített és mozgó tengelyre, tovább növelve a mechanikai előnyt.
3. ábra: A pisztolyszerelvény "rove to profit" a kötél a mozgó szíjtárcsához van rögzítve. A kötél feszültsége W/3, ami három előnyt eredményez.
3a. Ábra: A Luff szerelvény rögzített szíjtárcsát ad a "rove -hoz". A kötél feszessége W/3 marad, ami három előnyt eredményez.
A fegyvertartó mechanikai előnye növelhető a rögzített és mozgó blokkok felcserélésével, így a kötél a mozgó blokkhoz van rögzítve, és a kötelet a felemelt teher irányába húzzák. Ebben az esetben azt mondják, hogy a blokk és a tackle "előnyös". A 3. ábra azt mutatja, hogy most három kötélrész támogatja a W terhelést, ami azt jelenti, hogy a kötél feszültsége W/3 . Így a mechanikai előny három.
Ha egy tárcsát hozzáadnak a fegyverrögzítő rögzített blokkjához, a húzóerő iránya megfordul, bár a mechanikai előny változatlan marad, 3a. Ez egy példa a Luff -megoldásra.
Ingyenes testdiagramok
A mechanikai előnye az egy csiga rendszer lehet elemezni szabad test diagramok , amelyek kiegyensúlyozzák a húzóerő a kötelet a gravitációs erő a terhelés. Egy ideális rendszerben a tömeges és súrlódásmentes szíjtárcsák nem oszlatják el az energiát, és lehetővé teszik a kötél irányának megváltoztatását, amely nem nyúlik vagy kopik. Ebben az esetben a szabad testen lévő erőegyensúly, amely tartalmazza a T feszességű kötél terhelését, W és n tartó szakaszát, a következőket eredményezi:
A terhelés és a bemeneti feszítőerő aránya a szíjtárcsa rendszer MA mechanikai előnye ,
Így a rendszer mechanikai előnye megegyezik a terhelést tartó kötélszakaszok számával.
Szíj és szíjtárcsa rendszerek
A szíj és a csiga rendszer jellemzi két vagy több tárcsa közös jellemzője, hogy egy öv . Ez lehetővé teszi a tengelyek közötti mechanikus erő , nyomaték és sebesség továbbítását. Ha a szíjtárcsák különböző átmérőjűek, akkor mechanikai előny érhető el.
A szíjhajtás analóg a lánchajtással ; mindazonáltal a szíjtárcsa sima lehet (mentes a különálló reteszelő elemektől, mint ami a lánckeréken, a fogaskerék -fogaskeréken vagy a vezérműszíjon található), így a mechanikai előnyt megközelítőleg csak a kézi szerszámátmérő aránya adja, nincs pontosan rögzítve a fogak arányával, mint a fogaskerekeknél és a lánckeréknél.
Dob típusú szíjtárcsa esetében, horony vagy karimák nélkül, a szíjtárcsa gyakran enyhén domború, hogy a lapos szíjat középen tartsa . Néha koronás szíjtárcsának nevezik. Bár ezt a típusú tárcsát széles körben használták a gyári tengelyeken , még mindig megtalálható a forgó kefét a függőleges porszívókban , szalagcsiszolókban és szalagfűrészekben . Az 1950 -es évek elejéig gyártott mezőgazdasági traktorok általában szíjtárcsával rendelkeztek lapos szíjhoz (erről nevezték el a Belt Pulley magazint). Ezt más mechanizmusok váltották fel, amelyek rugalmasabbak a felhasználási módokban, például az erőátvitel és a hidraulika .
Ahogy a fogaskerekek átmérője (és ennek megfelelően a fogak száma) határozza meg az áttételt, és ezáltal a sebességnövekedést vagy -csökkentést, valamint az általuk nyújtható mechanikai előnyöket , a szíjtárcsák átmérője határozza meg ugyanezeket a tényezőket. A kúp- és lépcsőtárcsák (amelyek ugyanazon az elven működnek, bár a neveket általában a lapos és ékszíj-változatokra alkalmazzák) egy módja annak, hogy több hajtási arányt biztosítsanak egy szíj-és szíjtárcsa rendszerben. szükség szerint váltani kell, ahogy a sebességváltó is biztosítja ezt a funkciót egy fokozatváltóval . Az ékszíjú lépcsőtárcsák a leggyakoribb módja annak, hogy a fúrógépek különböző orsósebességeket biztosítsanak.