Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Колесо для поддержки движения и изменения направления натянутого троса – механическая концепция и устройство.
Wheel to support movement and change of direction of a taut cable
the mechanical concept and device
Шкив – это колесо на оси или валу, позволяющее натянутому тросу или ремню, проходящему через колесо, двигаться и изменять направление, либо передавать мощность между собой и валом. Блок (или шкив с коленом) – это шкив, в котором ось поддерживается рамой или корпусом (блоком) для направления троса или приложения силы. Шкив может иметь канавку или канавки между фланцами по окружности для фиксации троса или ремня. В качестве приводного элемента в шкивной системе может использоваться веревка, трос, ремень или цепь. Самые ранние свидетельства использования шкивов относятся к Древнему Египту, XII династии (1991–1802 гг. до н.э.), и Месопотамии, начало II тысячелетия до н.э. В римском Египте Герон Александрийский (ок. 10–70 гг. н.э.) определил шкив как одну из шести простых машин, используемых для подъема грузов. Шкивы собираются в полиспаст для получения механического преимущества при приложении больших усилий. Шкивы также используются в составе ременных и цепных передач для передачи мощности от одного вращающегося вала к другому. В "Параллельных жизнях" Плутарх описывает сцену, в которой Архимед продемонстрировал эффективность сложных шкивов и системы полиспаста, использовав ее для того, чтобы притянуть к себе полностью загруженный корабль, словно он скользил по воде.
A pulley is a wheel on an axle or shaft enabling a taut cable or belt passing over the wheel to move and change direction, or transfer power between itself and a shaft. A sheave or pulley wheel is a pulley using an axle supported by a frame or shell (block) to guide a cable or exert force. A pulley may have a groove or grooves between flanges around its circumference to locate the cable or belt. The drive element of a pulley system can be a rope, cable, belt, or chain. The earliest evidence of pulleys dates back to Ancient Egypt in the Twelfth Dynasty (1991–1802 BC) and Mesopotamia in the early 2nd millennium BC. In Roman Egypt, Hero of Alexandria (c. 10–70 AD) identified the pulley as one of six simple machines used to lift weights. Pulleys are assembled to form a block and tackle in order to provide mechanical advantage to apply large forces. Pulleys are also assembled as part of belt and chain drives in order to transmit power from one rotating shaft to another. Plutarch's Parallel Lives recounts a scene where Archimedes proved the effectiveness of compound pulleys and the block and tackle system by using one to pull a fully laden ship towards him as if it was gliding through water.
Системы тросов и шкивов
Поднимаем подъемник с помощью системы составных шкивов, обеспечивающей выигрыш в 4 раза. Одно неподвижное шкиво установлено на подъемнике. Два подвижных шкива (соединенные) прикреплены к крюку. Один конец веревки прикреплен к раме крана, другой – к лебедке. Система веревок и шкивов, то есть полиспаст, характеризуется использованием одной непрерывной веревки для передачи силы натяжения вокруг одного или нескольких шкивов для подъема или перемещения груза. Веревка может быть легкой линией или прочным канатом. Эта система входит в список простых механизмов, выделенных учеными эпохи Возрождения. Если система тросов и шкивов не рассеивает и не запасает энергию, то ее механическое преимущество равно числу участков веревки, действующих на нагрузку. Это можно продемонстрировать следующим образом. Рассмотрим набор шкивов, составляющих подвижный блок, и участки веревки, поддерживающие этот блок. Если p таких участков веревки поддерживают нагрузку W, то баланс сил на подвижном блоке показывает, что натяжение в каждом участке веревки должно быть W/p. Это означает, что входная сила на веревке равна T=W/p. Таким образом, полиспаст уменьшает входную силу в p раз.
thumb|upright|A hoist using the compound pulley system yielding an advantage of 4. The single fixed pulley is installed on the hoist. The two movable pulleys (joined) are attached to the hook. One end of the rope is attached to the crane frame, another to the winch. A rope and pulley system—that is, a block and tackle—is characterised by the use of a single continuous rope to transmit a tension force around one or more pulleys to lift or move a load—the rope may be a light line or a strong cable. This system is included in the list of simple machines identified by Renaissance scientists. If the rope and pulley system does not dissipate or store energy, then its mechanical advantage is the number of parts of the rope that act on the load. This can be shown as follows. Consider the set of pulleys that form the moving block and the parts of the rope that support this block. If there are p of these parts of the rope supporting the load W, then a force balance on the moving block shows that the tension in each of the parts of the rope must be W/p. This means the input force on the rope is T=W/p. Thus, the block and tackle reduces the input force by the factor p.
Системы ремней и шкивов
Система ремней и шкивов характеризуется наличием двух или более шкивов, общих для одного ремня. Это позволяет передавать механическую мощность, крутящий момент и скорость между валами. Если шкивы имеют разные диаметры, достигается механическое преимущество. Ременной привод аналогичен цепному; однако, ременной шкив может быть гладким (не иметь отдельных сцепляющих элементов, как цепные звёзды, зубчатые колёса или зубчатые ремни), поэтому механическое преимущество приблизительно определяется отношением диаметров шкивов, а не точно фиксируется отношением числа зубьев, как в случае с зубчатыми колёсами и звёздами. В случае шкива барабанного типа, без канавки или фланцев, шкив часто слегка выпуклый, чтобы плоский ремень оставался центрированным. Его иногда называют коронованным шкивом. Хотя когда-то этот тип шкива широко использовался на заводских приводных валах, он до сих пор применяется для привода вращающейся щетки в вертикальных пылесосах, ленточных шлифовальных станках и ленточных пилах. Сельскохозяйственные тракторы, выпускавшиеся до начала 1950-х годов, обычно оснащались шкивом для плоского ремня (в честь которого и был назван журнал Belt Pulley). Он был заменён другими механизмами, обладающими большей гибкостью в применении, такими как отбор мощности и гидравлика. Подобно тому, как диаметры зубчатых колёс (и, соответственно, их количество зубьев) определяют передаточное число, а следовательно, увеличение или уменьшение скорости и механическое преимущество, которое они могут обеспечить, диаметры шкивов определяют те же факторы. Конусные шкивы и ступенчатые шкивы (которые работают по одному и тому же принципу, хотя названия обычно применяются к версиям для плоских и V-образных ремней соответственно) позволяют обеспечить несколько передаточных чисел в системе ремней и шкивов, которые можно переключать по мере необходимости, как это делает трансмиссия с помощью зубчатой передачи, которую также можно переключать. Ступенчатые шкивы для V-образных ремней – наиболее распространённый способ обеспечения диапазона скоростей шпинделя в сверлильных станках. В системах с ремнями и шкивами трение является одной из важнейших сил. Некоторые применения ремней и шкивов связаны с необычными углами (что приводит к плохому ведению ремня и возможному соскальзыванию ремня со шкива) или с низким натяжением ремня, вызывая ненужное проскальзывание и, следовательно, повышенный износ ремня. Для решения этой проблемы шкивы иногда подвергают лагированию. Лагирование – это термин, используемый для обозначения нанесения покрытия, облицовки или износостойкой поверхности с различными текстурными рисунками, которое иногда наносится на корпуса шкивов. Лагирование часто применяется для продления срока службы корпуса, обеспечивая заменяемую износостойкую поверхность или улучшая трение между ремнём и шкивом. В частности, ведущие шкивы часто лагируют резиной (покрывают слоем резинового трения) именно по этой причине.
A belt and pulley system is characterized by two or more pulleys in common to a belt. This allows for mechanical power, torque, and speed to be transmitted across axles. If the pulleys are of differing diameters, a mechanical advantage is realized. A belt drive is analogous to that of a chain drive; however, a belt sheave may be smooth (devoid of discrete interlocking members as would be found on a chain sprocket, spur gear, or timing belt) so that the mechanical advantage is approximately given by the ratio of the pitch diameter of the sheaves only, not fixed exactly by the ratio of teeth as with gears and sprockets. In the case of a drum style pulley, without a groove or flanges, the pulley often is slightly convex to keep the flat belt centered. It is sometimes referred to as a crowned pulley. Though once widely used on factory line shafts, this type of pulley is still found driving the rotating brush in upright vacuum cleaners, in belt sanders and bandsaws. Agricultural tractors built up to the early 1950s generally had a belt pulley for a flat belt (which is what Belt Pulley magazine was named after). It has been replaced by other mechanisms with more flexibility in methods of use, such as power take off and hydraulics. Just as the diameters of gears (and, correspondingly, their number of teeth) determine a gear ratio and thus the speed increases or reductions and the mechanical advantage that they can deliver, the diameters of pulleys determine those same factors. Cone pulleys and step pulleys (which operate on the same principle, although the names tend to be applied to flat belt versions and V belt versions, respectively) are a way to provide multiple drive ratios in a belt and pulley system that can be shifted as needed, just as a transmission provides this function with a gear train that can be shifted. V belt step pulleys are the most common way that drill presses deliver a range of spindle speeds. With belts and pulleys, friction is one of the most important forces. Some uses for belts and pulleys involve peculiar angles (leading to bad belt tracking and possibly slipping the belt off the pulley) or low belt tension environments, causing unnecessary slippage of the belt and hence extra wear to the belt. To solve this, pulleys are sometimes lagged. Lagging is the term used to describe the application of a coating, cover or wearing surface with various textured patterns which is sometimes applied to pulley shells. Lagging is often applied in order to extend the life of the shell by providing a replaceable wearing surface or to improve the friction between the belt and the pulley. Notably drive pulleys are often rubber lagged (coated with a rubber friction layer) for exactly this reason.