تشرح هذه المقالة ما هو نظام البكرة وفيم يتم استخدامه. بالإضافة إلى ذلك، يتم عرض أنواع مختلفة من أنظمة البكرة.
ما هو نظام البكرة؟
نظام البكرة هو مزيج من بكرات متعددة لتحقيق ميزة ميكانيكية أكبر. ببساطة، نظام البكرات عبارة عن مجموعة من البكرات مجتمعة بكفاءة بطريقة تقلل من القوة المطلوبة لرفع الحمولة.
لذلك، يسمح نظام البكرة بتحريك الحمولة بجهد أقل بكثير مما لو تم رفع الحمولة بدون بكرات. وبالتالي فإن نظام البكرة يجعل من الممكن تحريك جسم ثقيل بشكل مريح.
منطقيًا، يتمتع نظام البكرة بميزة ميكانيكية أكبر من البكرة الواحدة، وبالتالي فإن نظام البكرة يجعل من السهل رفع الحمولة مقارنةً ببكرة واحدة.
على سبيل المثال، يستخدم المصعد عادةً نظامًا من البكرات والأوزان للتحرك لأعلى ولأسفل. وبالتالي فإن الميزة الميكانيكية لنظام البكرة يجب أن تكون كافية للتغلب على وزن المصعد والأشخاص الذين قد يكونون بداخله.
أنواع البكرة
على الرغم من وجود عدة معايير لتصنيف البكرات، إلا أنها يتم فصلها بشكل عام إلى ثلاثة أنواع: البكرات الثابتة، والبكرات المتحركة، والرافعات. يتم شرح كل نوع من البكرات أدناه.
بكرة ثابتة
البكرة الثابتة هي نوع من البكرة التي تظل ثابتة أثناء الاستخدام. أي أنه يتم استخدام بكرة ثابتة لنقل القوة بشكل ثابت.
السمة الرئيسية للبكرات الثابتة هي أنها لا تتمتع بأي ميزة ميكانيكية، وبالتالي فإن القوة المطبقة تساوي وزن المقاومة. ومع ذلك، فهي تسمح بتغيير اتجاه واتجاه القوة المطبقة، مما يسهل رفع الحمل.
بكرة متحركة
البكرة المتحركة هي البكرة التي تتحرك أثناء التشغيل. ببساطة، البكرة المتحركة هي نوع من البكرة التي لا تكون ثابتة عند الاستخدام.
عادة، تكون البكرات المتحركة ذات طرف ثابت والطرف الآخر متحرك، مما يسمح لها بالتحرك عند تطبيق قوة للتغلب على الحمل المعلق من عمودها.
السمة الرئيسية للبكرات المتحركة هي أنها توفر ميزة ميكانيكية، أي أنها تقلل من الجهد المطلوب لرفع الحمولة. وبشكل ملموس، تعمل البكرة المتحركة على خفض القوة التي يجب بذلها إلى النصف.
رفع
الرافعة ، وتسمى أيضًا الرافعة ، عبارة عن آلة تتكون من بكرتين أو أكثر وكابل يمر عبر جميع بكرات الرافعة. الرافعة هي نوع من البكرات المستخدمة لرفع الأحمال الثقيلة من خلال تطبيق قوة أقل بكثير.
ولذلك، فإن الميزة الرئيسية للرافعة هي أن لديها ميزة ميكانيكية كبيرة. أي أنه يقلل بشكل كبير من الجهد الذي يجب بذله لتحريك جسم ذي وزن كبير. وهذا هو السبب وراء استخدام هذا النوع من البكرات على نطاق واسع في القطاع الهندسي.
الطريقة التي تعمل بها الرافعة هي الجمع بين البكرات المختلفة بطريقة تقلل من القوة التي يجب بذلها لرفع الوزن. يحتاج المشغل ببساطة إلى وضع الحمولة على خطاف الرافعة، وتطبيق قوة صغيرة وتحريك الحمولة بالرافعة.
خصائص أنظمة البكرة
يتميز نظام البكرة بثلاث خصائص مهمة تحدد درجة استخدامه. هذه الخصائص لأنظمة البكرة هي الميزة الميكانيكية وميزة السرعة والكفاءة.
وبالتالي، يتم حساب هذه المعلمات لنظام البكرة باستخدام الصيغ التالية:
- الميزة الميكانيكية (VM) لنظام البكرة هي النسبة بين الحمولة المرفوعة والجهد المبذول. أي أنه يتم حساب الميزة الميكانيكية عن طريق قسمة وزن الجسم المرفوع على القوة المطبقة لتحريك الجسم المذكور.
- ميزة السرعة (VV) لنظام البكرة هي النسبة بين السرعة التي يصل إليها الحمل وسرعة النقطة التي تمارس فيها القوة. وبالمثل، فإن قيمة ميزة السرعة تتطابق مع حاصل القسمة بين الإزاحة التي يحدثها الحمل وإزاحة نقطة تطبيق القوة.
- كفاءة (هـ) نظام البكرة هي النسبة بين العمل المفيد الذي يستخدمه نظام البكرة والعمل المقدم، وبالتالي تشير هذه المعلمة إلى العلاقة بين الطاقة الموردة لنظام البكرة والطاقة التي يستخدمها. على الرغم من أن كفاءة نظام البكرة عالية (حوالي 0.98)، إلا أنها ستكون دائمًا أقل من 1 نظرًا لوجود فقد الاحتكاك.
