省力吊装滑轮原理,起重滑轮的正确穿法

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-14 09:42:05

代表性的滑轮组

原则是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如:n=5,则需两个动滑轮(3 2)。n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如:n=4,则需两个动滑轮(2 2)。

按要求确定定滑轮个数,原则是:一般的:两股绳子配一个动滑轮,一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。

滑轮组设计原则可归纳为:奇动偶定;一动配一定,偶数减一定,变向加一定。

在以上知识的基础上,我们就可以讨论滑轮省力的物理原理。对于定滑轮,上面讨论的是理想机械,实际使用定滑轮时,要考虑转轴摩擦、绳子和滑轮之间的摩擦,所以,使用定滑轮不能省力,不在本文讨论之列。

滑轮组的省力道理与动滑轮一样,只是动滑轮的数量不同而已,因此,本文也不讨论滑轮组,只讨论典型滑轮----动滑轮。

第一,我们可以用杠杆原理分析动滑轮的省力原理。

如果是理想的动滑轮,不计动滑轮的重和摩擦,根据杠杆原理分析,动力臂为阻力臂的2倍,使用动滑轮能省一半的力。使用动滑轮,动力移动的距离大于重物移动的距离。

省力吊装滑轮原理,起重滑轮的正确穿法(5)

第二,从静力平衡的角度分析动滑轮的省力原理。

不计摩擦,当动滑轮在竖直方向静止或作匀速直线时,动滑轮受到了四个静力而平衡,即动滑轮的自重(G动)、重物对动滑轮的拉力(等于物体重G物)、两股绳子对动滑轮的拉力F。由于不计摩擦,两股绳子对动滑轮的拉力F是相等的,则有平衡等式:2 F= G物 G动,推出拉力F= (G物 G动)/2。

G动相对于G物来说很小,所以,F小于G,即动滑轮是省力的。

省力吊装滑轮原理,起重滑轮的正确穿法(6)

第三,从机械功原理角度来讨论动滑轮的省力原理。

机械功原理:使用任何机械都不能省功。理解其含义有以下几种情况:

1、做完一件事,所做的功是一个定值,不论你采用何种方式。省力必然费距离;费力必然省距离。

2、不考虑摩擦和机械自重:用人力F提物所做的功等于机械提物所做的功。

3、不考虑摩擦和机械自重:动力F所做的功等于阻力所做的功。

4、如果考虑摩擦和机械的自重G动(实际机械):动力F所做的功等于机械克服所有阻力所做的功。

5、如果考虑摩擦和机械的自重G动(即实际机械):使用机械不仅不能省功,而且还要多做一些额外功。

所以,对于理想机械,W=FS=Gh,由于S=2h,因此,F=G/2,这就是动滑轮省一半力的原理。

如果不计摩擦,只考虑机械的自重,则FS=Gh G动h,由于S=2h,所以,F= (G物 G动)/2。G动相对于G物来说很小,动滑轮仍然是省力的。

省力吊装滑轮原理,起重滑轮的正确穿法(7)

如果考虑摩擦和机械的自重G动(实际机械):动力所做的功等于机械克服所有阻力所做的功。这时,η= Gh/FS,由于S=2h,所以,F=G/2η,η是机械效率,总是小于1的,即动滑轮仍然是省力的。

特别提醒:并不是所有的动滑轮都可以省力的。下图中,右边的动滑轮是费力的。

省力吊装滑轮原理,起重滑轮的正确穿法(8)

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