Οι τροχαλίες αντιπροσωπεύουν απλά μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για πολλές εργασίες. Τα συστήματα τροχαλίας κατασκευάζονται από δύο τροχαλίες τροχαλίας σε έναν άξονα με έναν ιμάντα που ενώνει τους. Η μία τροχαλία είναι η τροχαλία οδήγησης και η άλλη είναι η τροχαλία κίνησης. Οι τροχαλίες μπορούν να αλλάξουν ταχύτητα, να παρέχουν ροπή και να αλλάξουν την κατεύθυνση περιστροφής. Η αλλαγή ταχύτητας με τροχαλίες συνεπάγεται αλλαγή της διαμέτρου ενός τροχού τροχαλίας.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα συστήματα τροχαλίας συνεπάγονται δύο τροχαλίες τροχαλίας σε έναν άξονα ενωμένο με έναν ιμάντα. Αυτοί οι τροχοί είναι τροχαλίες οδήγησης και κίνησης. Αλλάζοντας τη διάμετρο των τροχών τροχαλίας, η ταχύτητα μπορεί να αλλάξει. Μια μικρότερη τροχαλία που γυρίζει μια μεγαλύτερη τροχαλία έχει ως αποτέλεσμα η μεγαλύτερη τροχαλία να κινείται πιο αργά αλλά με περισσότερη ισχύ άξονα.
Αναλογία ταχύτητας, ταχύτητα εξόδου και ροπή
Σε ένα σύστημα δύο τροχαλιών με τροχούς διαφορετικών μεγεθών, μπορεί κανείς να υπολογίσει τη διαφορά ταχύτητας μεταξύ των δύο τροχών τροχαλίας. Ο λόγος ταχύτητας εντοπίζεται χρησιμοποιώντας τη διάμετρο της τροχαλίας κίνησης διαιρούμενη με τη διάμετρο της τροχαλίας οδηγού. Για παράδειγμα, με κινητήρια τροχαλία 150 mm και τροχαλία οδήγησης 50 mm, ο λόγος ταχύτητας είναι 3. Η εύρεση της ταχύτητας εξόδου συνεπάγεται τη λήψη της ταχύτητας εισόδου και τη διαίρεσή της με την αναλογία ταχύτητας. Βασικά η ταχύτητα της τροχαλίας εξόδου γίνεται η ταχύτητα εισόδου για το επόμενο στάδιο και μπορείτε να βρείτε τη μονάδα δίσκου πολλαπλών τροχαλιών. Εάν η ταχύτητα εισόδου είναι 75 σ.α.λ., η ταχύτητα εξόδου ισούται με 75 σ.α.λ. διαιρούμενη με 3 ή 25 σ.α.λ. Με τη σειρά του, μπορεί κανείς να βρει τη ροπή εξόδου από την τροχαλία οδηγού στην κινητήρια τροχαλία πολλαπλασιάζοντας τη ροπή εισόδου με την αναλογία ταχύτητας.
Τροχαλίες και ταχύτητα
Δύο τροχαλίες που συνδέονται με έναν ιμάντα που έχουν το ίδιο μέγεθος θα περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα κάτω από την ίδια ισχύ του άξονα. Μια μικρότερη τροχαλία που γυρίζει μια μεγαλύτερη τροχαλία έχει ως αποτέλεσμα η μεγαλύτερη τροχαλία να κινείται πιο αργά αλλά με περισσότερη ισχύ άξονα. Ένα παράδειγμα θα ήταν ένα φορτηγό με χαμηλή ταχύτητα, με τον κινητήρα του να στρέφεται γρήγορα αλλά οι τροχοί του στρέφονται αργά, αλλά έχει σημαντική ισχύ σε μειωμένη ταχύτητα. Εναλλακτικά, μια μεγαλύτερη τροχαλία που γυρίζει μια μικρότερη τροχαλία έχει ως αποτέλεσμα η μικρότερη τροχαλία να γυρίζει γρηγορότερα αλλά με λιγότερη ισχύ άξονα. Για παράδειγμα, ένα φορτηγό με υψηλές ταχύτητες θα είχε έναν πιο αργό κινητήρα αλλά γρήγορους περιστρεφόμενους τροχούς, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη ταχύτητα του φορτηγού. Οι συμπλέκτες παρέχουν έλεγχο επί του φορτίου και της ταχύτητας.
Παραδείγματα πραγματικών κόσμων των τροχαλιών
Οι τροχαλίες χρησιμοποιούνται σε ζώνες κίνησης για διάφορα μηχανήματα. Οι ίδιοι οι ιμάντες μπορούν να είναι κατασκευασμένοι από συνθετικό υλικό. Οι τροχαλίες και οι ιμάντες δεν απαιτούν λίπανση, αν και ο ιμάντας μπορεί να φθαρεί ή να γλιστρήσει. Σε ένα μηχάνημα χιονιού, ένας συμπλέκτης αποτελείται από δύο τροχαλίες που συνδέονται με έναν φαρδύ ιμάντα που είναι πολύ ισχυρός και όμως ευέλικτος. Όταν η μηχανή χιονιού αντιμετωπίζει φορτίο ή αντίσταση, ο κινητήρας επιβραδύνεται και η τροχαλία κίνησης επιβραδύνεται και εξαπλώνεται. Στη συνέχεια, τα ελατήρια στον κινητήρα συμπλέκτη ωθούνται μαζί. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη ταχύτητα τροχιάς αλλά περισσότερη ισχύ για τη μηχανή χιονιού.
Για να ρυθμίσετε την ταχύτητα του ανεμιστήρα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ρυθμιζόμενη τροχαλία. Οι ρυθμιζόμενες τροχαλίες έχουν δύο κωνικά, συνδεδεμένα τμήματα με το ένα μισό να γυρίζει πάνω στο άλλο. Όταν στρέφονται ο ένας στον άλλο, η ζώνη τους ωθείται έξω από την τροχαλία και η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται. Αντίθετα, η μείωση της ταχύτητας του ανεμιστήρα συνεπάγεται την απομάκρυνση των μισών της τροχαλίας και τη μείωση της απόστασης για τον ιμάντα να κινείται γύρω από αυτό. Ουσιαστικά, η διάμετρος της τροχαλίας αλλάζει για να μειώσει την ταχύτητα του ανεμιστήρα και συνεπώς τη ροή του αέρα.
Τα αυτοκίνητα χρησιμοποιούν συχνά έναν σύγχρονο ιμάντα για το σύστημα οδήγησης χρονισμού κινητήρα. Καθώς αυξάνεται η ταχύτητα της τροχαλίας κίνησης, το ίδιο συμβαίνει και με τη συχνότητα δόνησης του ιμάντα. Ομοίως, κατά τη μείωση της ταχύτητας της τροχαλίας οδήγησης, μειώνεται η δόνηση του ιμάντα. Η μείωση των κραδασμών βελτιώνει τη σταθερότητα μετάδοσης.
Οι ιμάντες μεταφοράς που χρησιμοποιούνται στη μεταφορά υλικών όπως η εξόρυξη βασίζονται σε σύστημα τροχαλίας. Προκειμένου οι μεταφορείς να λειτουργούν με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα, η ταχύτητά τους πρέπει να ελέγχεται. Για να γίνει αυτό, πρέπει να διατηρηθεί η τάση του ιμάντα, έτσι ώστε ο ιμάντας να μην χαλάσει και να δημιουργήσει τριβή. Οι δυνάμεις οδήγησης που ασκούνται στις τροχαλίες κίνησης πρέπει να ελέγχονται για την αποφυγή ολίσθησης του ιμάντα. Ο μεταφορέας μπορεί να επιβραδυνθεί μετά από μια μέγιστη δύναμη κίνησης στην τροχαλία κίνησης. Αυτός ο έλεγχος αποτρέπει τη διαρροή υλικού από τον μεταφορέα.
Κάνοντας μια απλή τροχαλία
Η επίδειξη μιας απλής τροχαλίας μπορεί να γίνει στο σπίτι με μια λαστιχένια ταινία και πηνία με νήματα. Η λαστιχένια ταινία αντιπροσωπεύει τον ιμάντα κίνησης και τα καρούλια αντιπροσωπεύουν τις τροχαλίες. Χρησιμοποιώντας διαφορετικά μεγέθη των πηνίων, μπορεί κανείς να δείξει τον αριθμό των στροφών που χρειάζεται το κινούμενο καρούλι για να γυρίσει το καρούλι κίνησης. Τα καρούλια δείχνουν τη διαφορά ταχύτητας των τροχών τροχαλίας.