本文解释了什么是滑轮系统及其用途。此外,还介绍了不同类型的滑轮系统。
什么是滑轮系统?
滑轮系统是多个滑轮的组合,以实现更大的机械优势。简而言之,滑轮系统是一组有效组合的滑轮,可减少提升负载所需的力。
因此,与在没有滑轮的情况下提升负载相比,滑轮系统允许以更少的力来移动负载。因此,滑轮系统可以舒适地移动重物。
从逻辑上讲,滑轮系统比单个滑轮具有更大的机械优势,因此与单个滑轮相比,滑轮系统更容易提升负载。
例如,电梯通常使用滑轮和配重系统来上下移动。因此,滑轮系统的机械优势必须足以克服电梯和电梯内人员的重量。
滑轮类型
虽然滑轮的分类标准有多种,但一般分为三种类型:定滑轮、动滑轮和葫芦。下面对每种类型的滑轮进行说明。
定滑轮
定滑轮是一种在使用过程中保持静止的滑轮。即,定滑轮用于静态地传递力。
定滑轮的主要特点是没有机械优势,因此施加的力等于阻力的重量。然而,它们允许改变施加力的方向和方向,从而更容易提升负载。
动滑轮
动滑轮是在运转过程中移动的滑轮。简单来说,动滑轮是一种使用时不静止的滑轮。
通常,动滑轮的一端固定,另一端可移动,当施加力以克服轴上悬挂的负载时,动滑轮可以移动。
动滑轮的主要特点是它们具有机械优势,即减少提升负载所需的力。具体来说,移动滑轮将必须施加的力减半。
提升
提升机又称卷扬机,是由两个或多个滑轮以及穿过提升机所有滑轮的钢缆组成的机械。葫芦是一种滑轮,用于通过施加较小的力来提升重物。
因此,提升机的主要特点是具有很大的机械优势。也就是说,它显着减少了移动重物所需的力气。这就是为什么这种类型的滑轮在工程领域得到如此广泛的应用。
提升机的工作方式是将不同的滑轮组合在一起,以减少提升重物所需施加的力。操作员只需将负载放在葫芦吊钩上,施加很小的力,然后用葫芦移动负载即可。
滑轮系统的特点
滑轮系统具有三个重要特征,决定了其使用程度。滑轮系统的这些特点是机械优势、速度优势和效率。
因此,滑轮系统的这些参数使用以下公式计算:
- 滑轮系统的机械效益 (VM)是提升的负载与提供的作用力之间的比率。即,通过将举起的物体的重量除以移动所述物体所施加的力来计算机械效益。
- 滑轮系统的速度优势(VV)是负载达到的速度与施力点速度之间的比率。同样,速度优势的值与负载产生的位移与力的施加点的位移之间的商一致。
- 滑轮系统的效率(e)是滑轮系统使用的有用功与提供的功之间的比率,因此该参数表示提供给滑轮系统的能量与他使用的能量之间的关系。尽管滑轮系统的效率很高(约 0.98),但由于存在摩擦损失,它始终小于 1。