滑轮工具是一种简单的机器,允许工人改变施加力的方向,并可能处理远远超过其正常操作能力的重量。有三种不同类型的滑轮:固定式、移动式和复合式。固定滑轮仅用于改变作用力的方向,而其他两个滑轮将改变方向并增加拉力。
无论滑轮工具的用途如何,其设计通常都非常相似。在最基本的意义上,滑轮是一个轮子、轮轴和绳子或皮带。车轴连接到较大的机器上,或使用固定物体固定到位。车轮能够在车轴上自由旋转,绳索或皮带靠在车轮上。大多数滑轮的轮子上都有凹槽,这样在使用过程中施加横向力时,绳子或皮带就不会滑落。
滑轮工具的最初目的是改变力的方向。滑轮将通过缠绕车轮来改变作用力的方向。绳子以一个角度进入系统,但从另一个角度出来。这两个方向之间的差异是工具提供的变化程度。例如,如果一个人拉下一根穿过滑轮的绳子,绳子上的力会下降,但效果会在悬垂在轮子上后变为上升。
另一个,但可以说更重要的是,滑轮工具的使用增加了机械优势。对于一些滑轮,当在系统中移动时,施加在一端绳索上的力会成倍增加。具有机械优势的滑轮不提供额外的好处;两个等级的福利是两倍,三个等级的福利是三倍,依此类推。例如,当对滑轮工具施加100磅(220千克)的力,并具有三个机械优势时,绳索的另一端以300磅(660千克)的力拉动。。
不同类型的工具混合了常见的皮带轮特性。固定皮带轮工具有一个优点,仅在改变方向时使用,例如汽车发动机中的皮带。这些滑轮有一个不能从单一固定位置移动的轴。
另外两种类型的滑轮工具可以四处移动,根据施加的力的方向改变它们的方向,并提供机械优势。除了轴的自由移动之外,活动滑轮与固定滑轮一样基本。这些滑轮提供了两个齿轮的机械优势。复合滑轮,也称滑轮组和滑车,是一条通过多个可移动滑轮的单线。每个额外的皮带轮提供的机械优势略低于之前的皮带轮,因此最终值是可变的,但这种类型的皮带轮提供的优势始终大于两个。。
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