Riemenscheiben und Gegengewichte werden seit Jahrhunderten verwendet, um mechanische Vorteile bei Kriegsmaschinen und Industrieausrüstungen zu erzielen. Die dahinter stehende Physik ist recht einfach, aber ihre Bedeutung ist von größter Bedeutung.
In unserer modernen Welt werden Riemenscheiben und Gegengewichte in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet. Beispielsweise wird bei jeder Bewegung eines Aufzugs ein System von Riemenscheiben und Gegengewichten aktiviert. In Bezug auf die Maschinenkonstruktion sind Riemenscheiben möglicherweise der einfachste Wegeinen mechanischen Vorteil erzielen. Ein weiterer üblicher Weg, um Ihre Ausgangskraft in der modernen Mechanik zu erhöhen, sind Hebel, deren Riemenscheiben sehr ähnlich funktionieren.
Was ist eine Riemenscheibe und was sind Riemenscheibensysteme?
Ohne in die verschiedenen Riemenscheibeneinstellungen einzusteigen, haben Riemenscheiben im Kern ein Rad und ein Seil. Eine Riemenscheibe mit nur einem festen Rad einfach kehrt die Richtung um der Eingangskraft im Verhältnis zur gezogenen Masse. Um nur eine Masse von 100 kg anzuheben, müssten Sie mit nur einem Rad ein Kraftäquivalent von 100 kg 1000 Newton auf das andere Ende ausübendes Seils.
Wenn der einfachen Maschine, bei der es sich um ein Riemenscheibensystem handelt, mehr Räder oder Blöcke hinzugefügt werden, erhalten Sie immer mehr mechanische Vorteile. Mit einem System mit 2 Rädern können Sie ein Gewicht von 100 kg anheben, indem Sie nur 50 kg 110 ausübenlb der dem Seil entsprechenden Kraft.
Die Berechnung der Eingangskräfte wird umso komplizierter, je mehr Blöcke Sie hinzufügen, sowie durch unterschiedliche Einstellvarianten. Selbst die komplexesten Riemenscheibensysteme können jedoch durch Addition der Längen der verschiedenen Seilabschnitte und Generieren von Gleichungen aus verstanden werdenAbleitungen.
VERBINDUNG: 19 MECHANICAL ENGINEERING INNOVATIONEN, DIE HEUTE DEFINE MECHANICS HABEN
Das Wichtigste, an das Sie sich erinnern sollten, ist, dass Riemenscheiben keine magischen Systeme sind, die einfach eine kleine Kraft in eine größere Kraft umwandeln. Dies mag zutreffen, wenn Sie sich auf die Eingabe und Ausgabe konzentrieren, aber die Masse dessen, was angehoben wird, ist immerübersetzt in die festen Punkte, an denen die Riemenscheiben an Ihrem starren System befestigt sind. All dies kann durch einfache Physik berechnet werden.
Anstatt Kräfte umzuwandeln, können wir sagen, dass ein System aus Riemenscheiben und Seilen Kräfte verwaltet, um zu maximieren, wie viel Masse Sie heben oder bewegen können.
Mit Gegengewichten einen mechanischen Vorteil erzielen
Jetzt, wo wir ein grundlegendes Verständnis haben Flaschenzugsysteme Wir können in Gegengewichtssysteme eintauchen, um noch mehr mechanische Vorteile bei der Maschinenkonstruktion zu erzielen. Gegengewichte werden sowohl in Riemenscheibensystemen wie Aufzügen als auch in Hebelsystemen wie einem Kran verwendet. Bei Kran-Gegengewichten geht es darumMomente.
Um einen Kranarm starr zu halten, während Sie eine 100 kg schwere Masse anheben, die 10 m vom Drehpunkt entfernt ist, benötigen Sie ein Gegengewicht von 1000 kg, das 1 m vom Drehpunkt entfernt istSeite zur Stabilisierung des Kranarms. Bei Kranen behalten Gegengewichte typischerweise eine konstante Masse bei, also in der Reihenfolge um unterschiedliche Belastungen einzustellen, das Gegengewicht normalerweise kann bewegt werden, um das Moment einzustellen. Dies ist offensichtlich eine sehr rudimentäre Erklärung für Kran-Gegengewichte. Dies ist jedoch ein großartiges Beispiel dafür, wie Riemenscheiben in den Systemen, in denen sie eingesetzt werden, einen mechanischen Vorteil erzielen.
VERBINDUNG: ENGINEER ENTDECKT DAVINCIS VERSTECKTES WISSEN ÜBER REIBUNG
In Bezug auf Flaschenzugsysteme Ein Gegengewicht hilft einfach dabei, eine Eingabekraft zum Anheben eines Objekts aufzubringen. Der einfachste Weg, dies zu demonstrieren, besteht darin, ein Aufzugssystem zu betrachten. Bei typischen Aufzügen ist am anderen Ende des Äquivalents des Flaschenzugsystems ein Gegengewicht angebrachtGegengewichte erledigen nicht die ganze Arbeit in modernen Aufzügen, aber sie helfen, das System zu stabilisieren und die Belastung des Aufzugsmotors zu verringern.
Im Folgenden finden Sie verschiedene Beispiele für Riemenscheiben, um zu sehen, wie sie sich auf ein bestimmtes Gewicht auswirken.
Unter der Annahme, dass eine Aufzugskabine mit 25% ihrer Kapazität beladen war, müsste der Motor lediglich die Aufzugskabine im rechten Stock bremsen beim Aufstieg. Das Gegengewicht in einem Aufzug bedeutet auch, dass eine Motorbremse vorhanden wäreWenn dies fehlschlägt, würde das Auto nicht so schnell fallen wie sonst. Aufzugssysteme sind insgesamt etwas komplizierter als hier erläutert, aber Gegengewichte sind das Wesentliche ihrer Funktion.
Weitere Informationen zu Riemenscheiben
Insbesondere Destin vom YouTube-Kanal jeden Tag schlauer Erläutert eine Art von Riemenscheibe, die als Greifblöcke bezeichnet wird. Mit dieser Art von Riemenscheibe kann das Tauwerk problemlos durch sie geführt werden, da sie in der Mitte auseinander gespalten sind. Dies erspart dem Benutzer das Durchfädeln des Seils oder der Ketteder Riemenscheibenmechanismus zu Beginn des Gebrauchs. Auf diese Weise sind Schnappblöcke eine großartige Möglichkeit, die Physik der Riemenscheiben und ihren mechanischen Vorteil im laufenden Betrieb zu nutzen.