Это два колеса, соединенные вместе и вращающиеся вокруг одной оси, например, колодезный ворот с ручкой.

Такое сложное громоздкое устройство средневекового периода - ворот или ступальные колеса широко использовались в рудничном деле. Их приводили в движение люди, ступая по планкам колеса.

Ворот можно рассматривать как неравноплечий рычаг: выигрыш в силе, даваемый им, зависит от соотношения радиусов R и r.

ЛЕБЁДКА

Лебедка - конструкция. состоящая из двух воротов с промежуточными передачами в механизме привода.

Грузоподъемность современных лебедок может быть свыше 100 кН. Они работают на канатных дорогах, на буровых установках, выполняют строительно-монтажные и погрузочно-разгрузочные работы.

Лебедка с двигателем внутреннего сгорания.

Электрическая передвижная лебедка.

Простые механизмы. Подъемный механизм. Простые механизмы в быту

May 14, 2014

С самой древности человек пытается облегчить свой труд. Для этого он применяет различные приспособления. Что собой представляют простейшие механизмы? Какие существуют разновидности этих приспособлений? Чем отличаются простые и сложные механизмы? Об этом и многом другом - далее в статье.

Общая информация

Простые механизмы (от греч. "машина, орудие") - устройства, дающие выигрыш в силе. Некоторые из этих приспособлений появились в самой древности. Простые механизмы могут являться самостоятельными устройствами либо быть элементами более сложных агрегатов. В зависимости от типа конструкции определяется и сфера применения того или иного приспособления. Использование простых механизмов существенно облегчает человеческую деятельность. Такие устройства дают выигрыш в силе. К примеру, клин, который вбивается в полено, обладает большей силой, чем сам удар по приспособлению. Поэтому дерево быстро распирает в разные стороны. Вместе с этим, удар на клин приходится сверху вниз, а части полена раздвигаются в стороны. То есть в данном случае происходит еще и преобразование в направлении движения.

Простые механизмы. Примеры

Существует несколько видов приспособлений:

Наклонная плоскость

а) винт применяется в шурупах, как сверло в отбойных молотках, дрелях может служить и как подъемный механизм (Архимедов винт)

б) клин способствует увеличению давления за счет концентрирования массы на небольшой площади. Применяется в пуле, лопате, копье.

Рычаг - приспособление, описанное Архимедом. Может выступать как спусковой крючок, выключатель.

а) ворот применяется для ременной передачи и поднятия воды из колодца.

Колесо (изобретено в 3 тыс. до н. э. шумерами) является составной частью системы зубчатой передачи, применяется в транспорте.

Поршень способствует использованию энергии нагретых расширяющихся газов либо пара. Применяется данное приспособление в паровых машинах и огнестрельном оружии.

Ворот

Это приспособление представляет собой барабан (цилиндр), к которому прикрепляется рукоятка. Как правило, его применяли как подъемный механизм для поднятия воды из колодца. Тот выигрыш в силе, какой получается при использовании ворота, определяется отношением радиуса той окружности, по которой совершается движение рукоятки, к радиусу цилиндра (барабана), на который наматывается веревка. К современному типу ворота относится лебедка. Это приспособление представляет собой систему, включающую цилиндр и два зубчатых колеса разного радиуса. Выигрыш в силе, который в общем дает лебедка, определяют совокупным действием двух воротов. Современные устройства дают выигрыш в сорок-сто раз.

Наклонная плоскость

Простые механизмы. Рычаг

Это твердое тело, способное вращаться вокруг опоры (неподвижной). Наименьшее расстояние, которое разделяет точку опоры и прямую, вдоль которой воздействует сила на рычаг, называется плечом силы. Чтобы его найти, следует опустить перпендикуляр из точки опоры на линию действия усилия. Длина данного перпендикуляра и будет являться плечом. F1 и F2 - действующие на рычаг силы. Плечи, действующие на устройство - L1 и L2. Рычаг тогда находится в равновесии, когда действующие на него силы обратно пропорциональны плечам. Данное правило можно представить в виде формулы: F1 / F2 = L1 / L2. Этот принцип был установлен Архимедом. Данное правило показывает, что большую силу при помощи рычага можно уравновесить меньшей. Сила, приложенная к одному плечу, во столько раз больше той, что приложена к другому, во сколько одно плечо больше второго.

Как применяет приспособления человек сегодня?

Весьма распространены простые механизмы в быту. Так, достаточно сложно было бы открыть водопроводный кран, если бы не было у него небольшой ручки, которая представляет собой достаточно эффективный рычаг. То же можно сказать и о гаечном ключе, при помощи которого осуществляется откручивание или закручивание гаек или болтов. Чем длиннее рукоятка, тем легче будет осуществляться действие. Так, при работе с тяжелыми либо крупными гайками и болтами при ремонте сложных механизмов, станков, автомобилей, применяют ключи с рукоятками до одного метра в длину. Самая обычная дверь также является одним из видов рассматриваемых приспособлений. Если пробовать открывать дверь возле ее крепления, то это будет весьма затруднительно. Однако чем дальше от петель располагается ручка, тем легче открыть дверь. Достаточно наглядным примером является прыжок с шестом. Его длина порядка пяти метров. При помощи этого рычага и правильно приложенного усилия спортсмену удается взлететь на высоту до шести метров. Длинное плечо составляет при этом примерно три метра. Рычаги встречаются и в разных частях человеческого тела и тела животного. Это, в частности, челюсти, конечности. Бытовыми примерами рычага являются кусачки, ножницы для резки металла или бумаги. Машины различного вида имеют в своей конструкции также приспособления, позволяющие получить выигрыш в силе. Например, педали либо ручной тормоз на велосипеде, ручки швейных машин, клавиши в пианино.

Комплексное применение приспособлений

Заключение

Как стало ясно, простые механизмы существенно облегчают труд человека. Они могут состоять из одной или нескольких деталей. При этом даже при наличии двух и более элементов могут оставаться простыми, но могут являться и достаточно сложными. Различные агрегаты, печатные прессы, двигатели включают в себя несколько деталей. Среди элементов есть и рычаги, блоки, винты, колеса на осях, наклонные плоскости, клин. Все эти приспособления работают в комплексе. Благодаря им человек существенно облегчает труд. Передача механической энергии от одной части устройства к другой может осуществляться по-разному. Цепи, ремни, шестерни или зубчатые колеса считаются наиболее распространенными устройствами, способствующими передаче усилия и заставляющими отдельные элементы двигаться медленнее или быстрее, в том или ином направлении. Сложными и высокоскоростными устройствами управляют, как правило, электронные приборы. Электрические датчики благодаря особой настройке показывают, когда необходимо включать тот или иной механизм, следят также за корректной и стабильной работой системы. Многие устройства пришли в современную жизнь человека из самой древности. Люди постоянно совершенствуют сложные механизмы, расширяя таким образом сферу их применения. Несомненно, в повседневной жизни человека различные устройства занимают очень важное место. Многое невозможно представить без использования простых и сложных механизмов. Приспособления широко применяются в строительстве, сельском хозяйстве, при добыче полезных ископаемых и в прочих областях деятельности человека.

Простые механизмы Рычаги

Простые механизмы

Рычаги

Рычаг —простейшее механическое устройство, представляющее собой твёрдое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры. Стороны перекладины по бокам от точки опоры называются плечами рычага.

Рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Различают рычаги 1 рода, в которых точка опоры располагается между точками приложения сил.

Рычаг 2-ого рода

Рычаги 2 рода, в которых точки приложения сил располагаются по одну сторону от опоры.

Ремённые передачи

Ремённая передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента (ремня) за счёт сил трения или сил зацепления (зубчатые ремни). Может иметь как постоянное, так и переменное передаточное число (вариатор), валы которого могут быть с параллельными, пересекающимися и со скрещивающимися осями.

Ремённые передачи бывают прямые и обратные.

Прямая ременная передача

Прямая ременная передача, при которой колёса совершают вращательное движение одинаково.

Обратная ременная передача

Обратная ременная передача, при которой колёса совершают вращательное движение по-разному.

Зубчатая передача

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса.

При вращательном движении усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом. Пара зубчатых колёс имеющих одинаковое число зубьев — в этом случае ведущее зубчатое колесо называется шестернёй, а ведомое — колесом.

Пантограф

Пантограф - прибор, служащий для перечерчивания планов, карт и т. п. в другом, обычно более мелком масштабе. Пантографы изготовляют различных размеров и разных конструкций (подвесные, на колёсиках и др.). Позволяют одну из вершин двигать по прямой линии.

Цилиндрическая зубчатая передача

Коническая зубчатая передача

Корончатая шестерня

Колесо

Колесо — круглый (как правило), свободно вращающийся или закреплённый на оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться, а не скользить. Колесо повсеместно используется в различных механизмах и инструментах. Широко применяется для транспортировки грузов.

Изображение колеса

Кулачковый механизм

Кулачковый механизм — механизм, образующий высшую кинематическую пару, имеющий подвижное звено, совершающее вращательное движение, — кулак (кулачок), с поверхностью переменной кривизны или имеющей форму эксцентрика, взаимодействующей с другим подвижным звеном — толкателем, если подвижное звено совершает прямолинейное движение, или коромыслом, если подвижное звено совершает качание. Кулак, совершающий прямолинейное движение, называется копиром.

Изображение кулачкового механизма

Вороты

Ворот простой — это древнейший механизм, состоящий из станка, в середине которого находится вал, который вертят посредством рычагов (вымбовки) и таким образом навивают на него веревку. С помощью этого ворота передвигают или поднимают разные тяжести.

Ворот сложный — это механизм, состоящий из станка с двумя желобоватыми чугунными валами, вращающимися в одно и тоже время, от вращения шестерни, приводимой в движение рычагами или вымбовками.

Ворот временный — это механизм, применяемый для вытягивания простых судов на берег и других тяжестей, состоит из круглого обрубка дерева, который ставится вертикально и удерживается в таком положении с помощью веревки или оттяжек, укрепляемых к стойкам, в некотором расстоянии от установленного обрубка, в землю вколоченного к самому же обрубку или валу, привязывается рычаг, служащий для вращения.

Изображение ворота

Блоки

Блок — простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу, ось которого закреплена при подъеме грузов, не поднимается и не опускается. Представляет собой колесо с желобом по окружности, вращающееся вокруг своей оси.

Неподвижный и подвижный блоки

Ось блока помещается в обоймах, прикреплённых на балке или стене, такой блок называется неподвижным если же к этим обоймам прикрепляется груз, и блок вместе с ними может двигаться, то такой блок называется подвижным.

Реечная передача

Реечная передача — один из видов механических передач, преобразующий поступательное движение во вращательное. Может использоваться, например, в качестве механизма для передвижения объективной доски камеры или других приспособлений (теодолита, нивелира…) при наводке объектива на резкость, состоящий из ведущей шестерёнки и зубчатой рейки, по которым она перемещается.

Изображение реечной передачи

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение (например, во вращательное движение коленчатого вала в двигателях внутреннего сгорания), и наоборот.

Наклонная плоскость

Плоскость, поставленная наклонно к горизонтальному направлению и употребляемая для поднятия тяжестей на высоту.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Происхождение клина неизвестно, это отчасти объясняется тем, что клин известен уже более 9000 лет. В Древнем Египте бронзовые клинья использовались в карьерах для откалывания каменных блоков, необходимых в строительстве. Также применялись деревянные клинья, которые разбухали после обливания водой. Некоторые индейские племена использовали клинья из оленьего рога для раскалывания древесины и изготовления каноэ, жилища и других предметов.

Из истории

Рычаг— простейшее механическое устройство, представляющее собой твёрдое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры. Стороны перекладины по бокам от точки опоры называются плечами рычага.

Рычаг

Ворот — простейший механизм, предназначенный для создания тягового усилия на канате (тросе, верёвке). Синоним простейшей лебёдки. В более широком смысле воротом называют рычаг (для создания крутящего момента), совершающий при работе полный оборот (вороток в слесарном инструменте, вороты привода мельничных жерновов от лошадей).

Ворот

Простейшие механизмы — устройства, служащие для преобразования силы. Представляют собой элементы более сложных механизмов. Некоторые из простейших механизмов появились в глубокой древности.

Принято выделять шесть простейших механизмов, из которых четыре являются разновидностью двух основных

Наклонная плоскость

Рычаг

Клин

Винт

Ворот

Блок

Ворот сложный — это механизм, состоящий из станка с двумя

желобоватыми

чугунными валами, вращающимися в одно и тоже время, от вращения шестерни, приводимой в движение рычагами или вымбовками.

Ворот временный — это механизм, применяемый для вытягивания простых судов на берег и других тяжестей, состоит из круглого обрубка дерева, который ставится вертикально и удерживается в таком положении с помощью веревки или оттяжек, укрепляемых к стойкам, в некотором расстоянии от установленного обрубка, в землю вколоченного к самому же обрубку или валу, привязывается рычаг, служащий для вращения.

Дифференциальный ворот — простейший механизм. Представляет собой два колеса, соединённые вместе и вращающиеся вокруг одной оси. Колёса при этом обязательно разного диаметра, при вращении большего колеса на окружности меньшего колеса усилие возрастает (а скорость уменьшается) пропорционально отношению диаметров колёс.

Типы воротов

Клин — простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся под острым углом.

Используется для раздвижения, разделения на части обрабатываемого предмета.

Клин — одна из разновидностей механизма под названием «наклонная плоскость».

Клин — позволяет увеличить давление за счёт концентрации силы на малой площади. Используется в копье, лопате, пуле и

Клин

водоподъемный винт, водная улитка - так называется изобретенная Архимедом водоподъемная машина, состоящая из бесконечного винта с укрепленной осью, которая входит своими извилинами в винтовое колесо. Машина крайне проста по устройству и не заключает подвижных частей, которые могут привести машину в негодность, поэтому хорошо действует даже в илистой воде. Однако, она непригодна для поднимания воды на любую высоту.

Винт

Примеры: рычаги первого рода - детские качели (перекладина), ножницы рычаги второго рода - тачка (точка опоры - колесо), приподнимание предмета ломом движением вверх рычаги третьего рода - задняя дверь или капот легковых автомобилей на газовых пружинах, подъём кузова самосвала (с гидроцилиндром в центре), движение мышцами рук и ног человека и животных.

Примеры

Источники информации

http://

class-fizika.narod.ru/7_blok.htm

Источники: class-fizika.narod.ru, fb.ru, dok.opredelim.com, nsportal.ru