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          滑輪組是什么?滑輪組公式計算介紹

          來源:九正五金網 發布日期:2018-07-13 16:20:42 查看次數:10746
          【九正建材網】滑輪組是什么?滑輪組是一個比較神奇的東西,它利用了力學原理得意省力,是一種比較簡單的機械,如今很多建筑機械都會運用類似的這種滑輪組,起到一定的效果,也許很多人都不清楚,其次對于滑輪組公式計算也不了解。

          滑輪組是什么?滑輪組是一個比較神奇的東西,它利用了力學原理得意省力,是一種比較簡單的機械,如今很多建筑機械都會運用類似的這種滑輪組,起到一定的效果,也許很多人都不清楚,其次對于滑輪組公式計算也不了解,下面九正五金網就來為大家講解一番,一起來看看吧。

          滑輪組是什么?

          滑輪組是由多個動滑輪、定滑輪組裝而成的一種簡單機械,既可以省力也可以改變用力方向?;喗M的省力多少由繩子股數決定,其機械效率則由被拉物體重力、動滑輪重力及摩擦等決定?;喪且粋€周邊有槽,能夠繞軸轉動的小輪。由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索(繩、膠帶、鋼索、鏈條等)所組成的可以繞著中心軸旋轉的簡單機械 [1]  叫做滑輪。

          滑輪有兩種:定滑輪和動滑輪 ,組合成為滑輪組,它既可以省力又可以改變力的方向。

          定滑輪

          定義:固定在一個位置轉動而不移動的的滑輪叫定滑輪。

          定滑輪的作用是改變力的方向

          定滑輪的實質是個等臂杠桿,動力臂L1、阻力臂L2都等于滑輪半徑。根據杠桿平衡條件也可以得出定滑輪不省力和不省距離的結論。

          動滑輪

          動滑輪實質是動力臂為阻力臂二倍的杠桿,省1/2力多費1倍距離.

          ( 注:上句前提為拉力方向為豎直方向方可省1/2的力,若呈斜拉狀態,則拉力多于省的1/2的力,且角度越大越費力。)

          滑輪組

          滑輪組:由定滑輪跟動滑輪組成的滑輪組,既省力又可改變力的方向.

          滑輪組用幾段繩子吊著物體,提起物體所用的力就是總重的幾分之一.繩子的自由端繞過動滑輪的算一段,而繞過定滑輪的就不算了.

          使用滑輪組雖然省了力,但費了距離,動力移動的距離大于重物移動的距離.

          滑輪組公式計算介紹

          公式:s=hn。 v繩=n*v物 F拉=(1/n)*G總

          s:繩子自由端移動的距離。 v繩:繩子自由端移動(上升/下降)的速度

          h:重物被提升的高度。 v物:物體移動(上升/下降)的速度

          n:承重的繩子段數(與動滑輪相連的繩子)。 G總:物重+滑輪重(G物+G滑)。

          其次,按要求確定定滑輪個數,原則是:一般的:兩股繩子配一個動滑輪。

          下面通過分析兩個物理習題的方式說明利用滑輪組牽引物體,不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體輸送至目的地的形式節約能源。

          對于沿水平方向作牽引物體運動的滑輪組

          分析如下:

          一個質量為m的物體M放置在水平面上,利用滑輪組通過繩子與物體M相連,繩子牽引物體M的段數為K,繩子的牽引力為F,利用動力裝置使物體M沿水平面由靜止狀態開始作加速運動,則由牛頓運動定律可知:

          KF=ma2 (1)

          式中a2為物體M的加速度,并且

          a2=a1/K (2)

          式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度,解(1)、(2)式可得:

          a1=K2F/m (3)

          使用滑輪組的目的是運輸或提升一定數量貨物到達目的地,每個從事具體勞動的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。為了對比使用滑輪組與不使用滑輪組的區別,令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時(K=1)動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:

          F/m′=K2F/m (4)

          化簡后可得:

          m=K2m′ (5)

          但使用滑輪組時動力裝置運輸物體M的距離是不使用滑輪組時的L/K,為了便于對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2m′的貨物輸送至L距離,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都輸送L距離,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m′的K倍。

          當物體M的運動存在摩擦阻力f時,則式(1)變為

          KF-f=ma2 (6)

          其中f=μmg,μ為摩擦系數。

          解(2)、(6)式,并將f=μmg帶入可得:

          a1=(K2F-Kμmg)/m (7)

          同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置消耗的功率相等,設不使用滑輪組時(K=1)動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:

          (F-μm′g)/m′=(K2F-Kμmg)/m (8)

          化簡后可得:

          m=K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g) (9)

          同樣地,使用滑輪組時動力裝置運輸物體M的距離是不使用滑輪組時的L/K,為了便于對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2Fm′/(F+Kμm′g -μm′g)的貨物輸送至L距離,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的KF/(F+Kμm′g-μm′g)倍。也就是說,利用滑輪組牽引物體,在某些條件下使運輸車輛和機械傳動裝置不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體輸送至目的地的形式節約能源。

          由于汽車、火車、輪船等運輸裝置在使用的過程中會頻繁地出現啟動、加速、減速、停止等各種運動,并在啟動、加速、減速、停止等各種運動過程中消耗大量的能量,上述結論可以在理論上被用來指導和說明設計或使用汽車、火車、輪船等運輸裝置的傳動系統,以使其處于最佳節能狀態。例如,汽車、火車、輪船等運輸裝置在啟動、加速階段可以采用大傳動比的傳動系統,開足馬力全力沖刺,而不要采用傳動比小的傳動系統。

          對于沿垂直方向作牽引物體運動的滑輪組或者是減速機分析如下:

          一個質量為m的物體M懸掛在空中,利用滑輪組的輸出端通過繩子與物體M相連,繩子牽引物體M的段數為K,繩子的牽引力為F,利用動力裝置使物體M在空中由靜止狀態開始作向上的加速運動,則由牛頓運動定律可知:

          KF-mg=ma2 (10)

          式中a2為物體M的加速度,并且

          a2=a1/K (11)

          式中a1為滑輪組輸入端繩子的加速度,解(11)、(12)式可得:

          a1=(K2F-Kmg)/m (12)

          在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置運輸的物體M質量為m,則有:

          (F-m′g)/m′=(K2F-Kmg)/m (13)

          化簡后可得:

          m=K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕 (14)

          但使用滑輪組時動力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時的h/K,為了便于對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕的貨物提升至h高度,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都提升至h高度,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的K/〔1+(K-1)m′g/F〕倍。

          當物體M的運動存在摩擦阻力f時,則式(11)變為

          KF-mg-f=ma2 (15)

          其中f=μmg,μ為摩擦系數。

          解(12)、(16)式,并將f=μmg帶入可得:

          a1=(K2F-Kmg-Kμmg)/m (16)

          同樣令滑輪組輸入端繩子的加速度在使用滑輪組與不使用滑輪組時都為a1值,在此狀態下動力裝置輸出的功率相等,設不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量為m′,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量為m,則有:

          (F-m′g-μm′g)/m′=(K2F-Kmg-Kμmg)/m (17)

          化簡后可得:

          m=K2Fm′/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g) (18)

          同樣地,使用滑輪組時動力裝置提升物體M的高度是不使用滑輪組時的h/K,為了便于對比,分別令兩種狀態下的動力裝置工作K次,這樣一來,使用滑輪組的動力裝置就可將質量為K2Fm′/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g)的貨物提升至h距離,不使用滑輪組的動力裝置則將質量為Km′的貨物都提升h高度,此時通過對比可見,使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m為不使用滑輪組時動力裝置提升的物體M質量m′的KF/(F+Km′g+Kμm′g-m′g-μm′g)倍。也就是說,利用滑輪組或減速機提升物體,在某些條件下使運輸車輛和機械傳動裝置不僅可以省力,而且可以通過將更多的物體提升至目的地的形式節約能源。

          由于上分析可知,對于電梯、吊車等各種縱向運輸裝置,在啟動、加速階段可以采用大傳動比的傳動系統,而不要采用傳動比小的傳動系統。

          通過以上分析可知,令動力裝置通過滑輪組或減速機對物體進行輸送,無論是沿水平方向,還是沿垂直方向,都能夠在消耗一定能量的條件下,將更多的貨物輸送到目的地。

          滑輪組的組裝:滑輪組

          滑輪組是由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成,可以達到既省力又改變力作用方向的目的。使用中,省力多少和繩子的繞法,決定于滑輪組的使用效果。動滑輪被幾根繩子承擔,力就是物體和動滑輪總重的幾分之一。原則是:n為奇數時,繩子從動滑輪為起始。用一個動滑輪時有三段繩子承擔,其后每增加一個動滑輪增加二段繩子。如:n=5,則需兩個動滑輪(3+2)。n為偶數時,繩子從定滑輪為起始,這時所有動滑輪都只用兩段繩子承擔。如:n=4,則需兩個動滑輪(2+2)。

          其次,按要求確定定滑輪個數,原則是:一個動滑輪一般配一個定滑輪。力作用方向不要求改變時,偶數段繩子可減少一個定滑輪;要改變力作用方向,需增加一個定滑輪。

          綜上所說,滑輪組設計原則可歸納為:奇動偶定;一動配一定,偶數減一定,變向加一定。

          對于繞繩方法,有一點切記:繩不可相交.其實繞繩難的就數滑輪組拉,只要掌握了要決,那就一點不難拉.滑輪組在繞線時如果動滑輪少那么要先從定滑輪繞起;反之要定滑 輪少,那么要先從動滑輪繞起;如果一樣多的話還是要先繞動滑輪。

          以上就是滑輪組是什么以及滑輪組公式計算介紹,相信大家看了以后應該會有更多的認識了吧,內容僅供大家參考,希望能對大家有所幫助。

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