この記事では、プーリー システムとは何か、またその用途について説明します。さらに、さまざまなタイプのプーリー システムも紹介されています。
プーリーシステムとは何ですか?
プーリー システムは、複数のプーリーを組み合わせて、より大きな機械的利点を実現します。簡単に言えば、プーリー システムは、荷物を持ち上げるのに必要な力を軽減する方法で効率的に組み合わされた一連のプーリーです。
したがって、滑車システムを使用すると、滑車を使用せずに荷物を持ち上げる場合よりもはるかに少ない労力で荷物を移動できます。このように、滑車システムは重い物体を快適に移動させることを可能にします。
論理的には、プーリー システムには単一プーリーよりも大きな機械的利点があるため、プーリー システムは単一プーリーと比べて荷物を持ち上げるのが簡単になります。
たとえば、エレベーターは通常、滑車と重りのシステムを使用して上下に移動します。したがって、滑車システムの機械的利点は、エレベータと中にいる可能性のある人の重量を克服するのに十分なものでなければなりません。
プーリーの種類
滑車の分類基準はいくつかありますが、一般的には定滑車、動滑車、ホイストの3種類に分けられます。以下にプーリの種類ごとに説明します。
定滑車
定滑車は、使用中に静止したままになるタイプの滑車です。つまり、定滑車は静的に力を伝達するために使用されます。
定滑車の主な特徴は、機械的な利点がないため、加えられる力は抵抗の重量に等しいことです。しかし、加える力の向きや方向を変えることができるので、荷物を持ち上げやすくなります。
動滑車
動滑車とは、運転中に動く滑車のことです。簡単に言えば、動滑車は、使用時に静止しないタイプの滑車です。
通常、動滑車は一端が固定され、もう一端が可動であり、シャフトに吊り下げられた負荷に打ち勝つ力が加えられると動くことができます。
動滑車の主な特徴は、機械的な利点があること、つまり、荷物を持ち上げるのに必要な力を軽減できることです。具体的には、動滑車により、加えなければならない力が半分になります。
ホイスト
ホイスト は、ホイストとも呼ばれ、2 つ以上の滑車と、ホイストのすべての滑車を通るケーブルで構成される機械です。ホイストは、はるかに低い力で重い荷物を持ち上げるために使用される滑車の一種です。
したがって、ホイストの主な特徴は、大きな機械的利点があることです。つまり、かなりの重量のある物体を移動させるために必要な労力が大幅に軽減されます。このため、このタイプのプーリーはエンジニアリング分野で広く使用されています。
ホイストの仕組みは、おもりを持ち上げるためにかかる力を軽減する方法でさまざまな滑車を組み合わせるというものです。オペレータはホイストのフックに荷物を置き、小さな力を加えてホイストで荷物を移動するだけです。
プーリーシステムの特徴
プーリー システムには、その使用の程度を決定する 3 つの重要な特性があります。プーリーシステムのこれらの特性は、機械的利点、速度の利点、および効率です。
したがって、プーリー システムのこれらのパラメーターは次の式を使用して計算されます。
- プーリー システムのメカニカル アドバンテージ (VM) は、持ち上げられる荷重と提供される力の比率です。つまり、機械的利点は、持ち上げられた物体の重量を、その物体を動かすために加えられる力で割ることによって計算されます。
- プーリー システムの速度アドバンテージ (VV) は、負荷が到達する速度と力が作用する点の速度の比です。同様に、速度アドバンテージの値は、荷重による変位と力の作用点の変位との商に一致します。
- 滑車システムの効率 (e) は、滑車システムが使用する有用な仕事と供給される仕事の比率です。したがって、このパラメータは、滑車システムに供給されるエネルギーと滑車システムが使用するエネルギーとの関係を示します。プーリー システムの効率は高くなりますが (約 0.98)、摩擦損失があるため、常に 1 未満になります。
