Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Block-and-tackle-in-use.svg

Блок и решения [1] [2] или только решения [3] представляет собой систему из двух или более шкивов с веревкой или кабелем с резьбой между ними, как правило , используется для подъема тяжелых грузов.

Шкивы собираются в блоки, а затем блоки соединяются в пары, так что один фиксируется, а другой перемещается с грузом. Канат продет через шкивы, чтобы обеспечить механическое преимущество, которое увеличивает силу, прилагаемую к канату. [4]

Герой Александрии описал краны, сформированные из узлов шкивов в первом веке. Иллюстрированные версии Hero's Mechanica (книги по поднятию тяжестей) показывают ранние системы блокирования и захвата. [5]

Обзор [ править ]

Различные способы оснастки снасти. Все это «в убыток» [6] (см. Ниже).

Блок - это набор шкивов или шкивов, установленных на единой раме. Сборка блоков с веревкой, пропущенной через шкивы, называется снастью. Процесс продевания каната через блоки называется «перематыванием», а прорезанный блок и снасть - «протягиванием». [7] Система блокировки и захвата увеличивает силу натяжения каната для подъема тяжелых грузов. Они распространены на лодках и парусных судах , где задачи часто выполняются вручную.

На представленной здесь схеме количество секций каната у снастей следующее:

  • Снасти: 2
  • Снасть: 3
  • Двойной отбор: 4
  • Снасти для гинекологии: 5
  • Тройная покупка: 6

Обратите внимание, что снасть для ружья, двойная снасть и тройная покупка имеют одинаковое количество шкивов в обоих блоках (один, два и три, соответственно), тогда как снасти Luff и снасти Gyn имеют несовпадающие блоки с разным количеством шкивов.

Механическое преимущество [ править ]

Оружейная снасть имеет один шкив как в неподвижном, так и в подвижном блоках с двумя тросовыми частями ( n ), поддерживающими нагрузку (F B ) в 100 Н. Механическое преимущество составляет 2, требуя усилия всего 50 Н.

Блок и снасть характеризуются использованием одного непрерывного троса для передачи силы натяжения вокруг одного или нескольких шкивов для подъема или перемещения груза. Его механическое преимущество - количество частей веревки, которые действуют на нагрузку. Механическое преимущество захвата определяет, насколько легче будет тянуть или поднимать груз.

Если пренебречь потерями на трение , то механическое преимущество блока и снасти будет равно количеству частей в линии, которые либо прикрепляются к движущимся блокам, либо проходят через них, другими словами, количеству секций поддерживающего троса.

Идеальный блок и захват с подвижным блоком, поддерживаемым n секциями каната, имеет механическое преимущество (MA),

где F A - тяговое (или входное) усилие, а F B - нагрузка.

Рассмотрим набор шкивов, образующих подвижный блок, и части каната, которые поддерживают этот блок. Если имеется n из этих частей каната, поддерживающих нагрузку F B , то баланс сил на движущемся блоке показывает, что натяжение в каждой из частей каната должно быть F B / n. Это означает, что входное усилие на веревке составляет F A = F B / n. Таким образом, блокировка и захват снижают входную силу в n раз.

Двойной захват имеет два шкива как в неподвижном, так и в подвижном блоках с четырьмя тросовыми частями (n), поддерживающими нагрузку (F B ) в 100 Н. Механическое преимущество составляет 4, требуя усилия всего 25 Н.
  • Разделение шкивов в захвате показывает баланс сил, который приводит к натяжению каната W / 2.

  • Разделение шкивов в двойном захвате показывает баланс сил, который приводит к натяжению каната W / 4.

Идеальное механическое преимущество напрямую связано с соотношением скоростей . Отношение скоростей снасти - это отношение скорости буксирующего троса к скорости буксируемого груза. Леска с механическим преимуществом 4 имеет соотношение скоростей 4: 1. Другими словами, чтобы поднять груз со скоростью 1 метр в секунду, тянущую часть веревки нужно тянуть со скоростью 4 метра в секунду. Таким образом, механическое преимущество двойного захвата - 4.

Получите (не) преимущество [ править ]

Механическое преимущество любой снасти можно увеличить, поменяв местами неподвижные и подвижные блоки, так что веревка прикрепляется к движущемуся блоку, а веревка тянется в направлении поднимаемого груза. В этом случае говорят, что блок и подкат «идут с выгодой». [8]

  • «Двигаться с выгодой» - когда сила натяжения веревки совпадает с направлением движения груза. Тяговая часть вытягивается из подвижного блока. [6]
  • «Рвануть в невыгодное положение» - когда натяжение веревки происходит в направлении, противоположном тому, в котором должен перемещаться груз. Тяговая часть вытягивается из неподвижного блока. [6]

На диаграмме 3 показаны три части каната, поддерживающие нагрузку W , что означает, что натяжение каната равно W / 3 . Таким образом, механическое преимущество составляет три к одному.

При добавлении шкива к неподвижному блоку стрелы направление тянущего усилия меняется на противоположное, хотя механическое преимущество остается прежним, диаграмма 3a. Это пример снасти Luff.

  • Диаграмма 3: У ружейного снаряжения, «стремящегося к преимуществу», веревка прикреплена к подвижному шкиву. Натяжение веревки составляет W / 3, что дает преимущество в три.

  • Диаграмма 3a: снасть Luff добавляет фиксированный шкив «в невыгодное положение». Натяжение веревки остается равным W / 3, что дает преимущество в три.

Решение о том, что использовать, зависит от прагматических соображений, касающихся общей эргономики работы в конкретной ситуации. Преимущество - это наиболее эффективное использование оборудования и ресурсов. Например, если груз должен буксировать параллельно земле, преимущество использования запаса позволяет тяговому усилию быть в направлении движения груза, что упрощает преодоление препятствий.

К недостаткам добавляется дополнительный шкив для изменения направления тяговой линии, что увеличивает потери на трение без улучшения соотношения скоростей. Ситуации, в которых более желательным может быть отказ от ущерба, включают подъем с фиксированной точки над головой; дополнительный шкив позволяет тянуть вниз, а не вверх, так что вес подъемника может компенсировать вес груза.

Трение [ править ]

Деревянный блок на парусном корабле.

Формула, используемая для определения усилия, необходимого для подъема заданного веса с использованием блока и падения:

где это сила применяется к тяговой части линии (входная сила), является весом груза (выходная силы), является идеальным механическим преимуществом системы (который является таким же , как количество сегментов линии отходящий от движущегося блока), и представляет собой механический КПД системы (равный единице для идеальной системы без трения; доля меньше единицы для реальных систем с потерями энергии из-за трения и других причин). Если количество шкивов в закупке, и потеря эффективности каждого шкива из-за трения составляет примерно %, то: [9] [10]

Это приближение более точное при меньших значениях и . [10] Более точная оценка эффективности возможна с помощью коэффициента трения шкива (который можно получить у производителя или в опубликованных таблицах [11] ). Соответствующее уравнение: [11]

Типичные значения составляют 1,04 для шкивов роликовых подшипников и 1,09 для шкивов скольжения (с тросом). [11]

Повышенная сила, создаваемая снастью, компенсируется увеличением необходимой длины веревки и трением в системе. Чтобы поднять блок и захват с механическим преимуществом 6 на расстояние 1 метр, необходимо протянуть через блоки 6 метров веревки. Потери на трение также означают, что существует практический момент, когда выгода от добавления дополнительного шкива компенсируется постепенным увеличением трения, которое потребует приложения дополнительной силы для подъема груза. Слишком большое трение может привести к тому, что снасть не позволит легко освободить нагрузку [примечания 1], или из-за уменьшения силы, необходимой для перемещения груза, который будет признан недостаточным, потому что также необходимо преодолеть чрезмерное трение.

Прикрепление к середине [ править ]

При установке блока на существующую линию часто бывает в лучшем случае неудобно продевать веревку через добавляемый блок.

  • У открытых блоков есть достаточно широкое пространство между неподвижными щеками, чтобы можно было двигать шкив по веревке. Они могут быть очень маленькими и легкими, сохраняя при этом значительную прочность из-за отсутствия движущихся частей.
  • Блокировка поворотной щеки - это особый вид блока, который можно открыть для зацепления с помощью укола без необходимости продевать веревку через блок или снимать нагрузку с конца веревки. Блок рывка также является шкивом подъема груза в определенных устройствах, например, во время использования в операции восстановления. [12]
Три блока захвата, показывающие «рывок» в закрытом, открытом и надежно зафиксированном виде.

[ необходима цитата ]

Блоки Swing-Cheek можно условно разделить на две категории:

  • Шкивы с поворотными щеками: используются для легких нагрузок или перенаправления усилий, обычно с одним колесом шкива (хотя несколько шкивов / щеек не редкость) и точкой (или несколькими) крепления для карабина или стропа. Щеки не фиксируются или не фиксируются в положении, кроме устройства, используемого для их крепления к грузу или точке крепления.

Примеры использования (в условиях лесоводства) включают: присмотр за хвостом / уход за хвостом, а также установка точки крепления на дереве над вырубкой - положительная ситуация с такелажем.

  • Блоки рывка или удара: используются для более тяжелых нагрузок и более динамичной оснастки, щеки этих блоков фиксируются на месте штифтом, который фиксируется на противоположной щеке. Этот штифт может составлять часть оси для второго шкива, который крепится к точке груза или такелажа с помощью мягкой стропы, а не твердого устройства, такого как скоба. Это позволяет более равномерно распределять силы по сторонам, к которым будут приложены силы, в отличие от карабина или скобы, где силы прикладываются сильнее к углам и краям, увеличивая риск деформации или повреждения.

Примеры использования (опять же, в отношении ухода за деревьями) могут включать установку блока ниже текущего разреза, что приводит к «отрицательной» ситуации с такелажем, в которой ударные нагрузки могут быть значительными, особенно при удалении больших участков вертикального ствола.

Литература [ править ]

  • М. Оппольцер, Т. Вальс: Мне нравится это двигать. Flaschenzüge in der Seiltechnik. Гамбург 2019, ISBN  978-3-9820618-0-1 .
  • Техник-спасатель: оперативная готовность для спасателей. Сент-Луис, штат Миссури, 1998, ISBN 0-8151-8390-9 . 

См. Также [ править ]

  • Кран (машина)  - Тип машины
  • Снайпер
  • Шкив дифференциала
  • Штатив
  • Заминка дальнобойщика
  • Два шесть подъема  - фраза, используемая для координации действий команды
  • Лебедка
  • Z-перетаскивание

Примечания [ править ]

  1. ^ Трение может означать, что веревка в снасти «сгущается» и заклинивается при снятии усилия, если у снасти слишком большое трение для балансировки груза, или что снасть не «опускает» груз.

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Снасть» может быть / т eɪ к əl / в этом использовании.
  2. ^ (мертвая ссылка) «Королевские канадские морские кадеты - основной план урока - уровень T \\\ 2» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 09 марта 2013 года . Проверено 27 декабря 2009 .
  3. ^ Руководство по военной инженерии
  4. ^ Нед Пелгер, ConstructionKnowledge.net
  5. ^ AP Usher, История механических изобретений , Harvard University Press, 1929 (Dover Publications, исправленное издание, 2011, ISBN 978-0486255934 ) 
  6. ^ a b c Макдональд, Джозеф А. Справочник по такелажным работам: для строительства и промышленных операций . McGraw-Hill Professional. п. 376. ISBN. 978-0-07-149301-7. Снасть может быть выгодно оснащена - если натяжение каната совпадает с направлением движения груза; или он может быть установлен в неудобное положение - когда натяжение веревки происходит в направлении, противоположном тому, в котором должен перемещаться груз
  7. ^ викисловарь: Рив
  8. ^ Справка по мореплаванию sccheadpartments.com. Архивировано 11 ноября 2011 г. в Wayback Machine.
  9. Заметки о грузовых работах: Кемп и Янг. 3-е издание. ISBN 0-85309-040-8 Стр. 4 
  10. ^ a b Глерум, Джей О. (2007-04-03). Справочник по сценическому оснащению (3-е издание) . Издательство Южного Иллинойского университета . С. 52–54 (всего 320 страниц). ISBN 978-0-8093-2741-6.
  11. ^ a b c Рекомендуемая практика по уходу за приложением и использованию троса для нефтепромыслового обслуживания, двенадцатое издание . Американский институт нефти . 2005-06-01. п. 33.
  12. ^ Мэтьюз, Лиза (2016-02-02). "Что такое рывок?" . Блог о контроле грузов США . Архивировано из оригинала на 2019-12-19 . Проверено 19 декабря 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Система шкивов (модель и демонстрация) HTML5-приложение от Вальтера Фендта
  • Анимация парусных снастей, номенклатура и таблица механических преимуществ на Smack Dock Soundings 16