Początek
Dźwigi były wykorzystywane na placach budowy już ponad 2500 lat temu. Z czasem różne systemy dźwigniowe były rozwijane i udoskonalane. Aby przenosić duże obciążenia bez użycia silników, stosowano jednocześnie reguły dźwigni oraz przyrosty uciągu dzięki użyciu kilku wiązek lin i bloczków. Te proste, ale genialne zasady są nadal stosowane.
Co to jest bloczek linowy i system kół pasowych?
Bloczek i system kół pasowych jest konstrukcją mieszaną, składającą się z liny i co najmniej jednego krążka/koła pasowego oraz służy do podnoszenia ładunków. Dzięki zastosowaniu kilku rolek, siła potrzebna do podniesienia określonego ciężaru może zostać zredukowana. Niektóre z rolek mają stałe położenie, podczas gdy inne są tak zwanymi „luźnymi rolkami”, które przemieszczają się podczas procesu podnoszenia. W zamian za mniejszą siłę potrzebną do udźwignięcia ciężaru, konieczne jest zapewnienie większego przemieszczenia na końcu pracującym liny.
Cztery typowe systemy kół pasowych
Poniżej opisano cztery systemy kół pasowych z obciążeniem działającym w dół. W załączonym pliku RFEM utworzono możliwie najbardziej realistyczną konstrukcję oraz proste modele schematyczne w celu lepszego zrozumienia mechanizmu pracy układu.
Dla każdego wariantu bloczków w tym przykładzie zakłada się podniesienie ciężaru G = 100 N na wysokość u = 100 mm. gdzie:
| F | oznacza siłę potrzebną do podniesienia ciężaru; odpowiada lewej dolnej podporze w modelu RFEM |
| n | liczba przekrojów nośnych liny służącej do podnoszenia |
| l | wymagane przemieszczenie pracującego końca liny, aby zwiększyć udźwig o „u” |
Dla tego układu wymagane przemieszczenie określa się jako Δl = n · u.
Umsetzung 1 : 1
F = G
Δl = u
Umsetzung 1 : 2
F = 0,5 · G
Δl = 2 · u
Umsetzung 1 : 3
F = 1/3 · G
Δl = 3 · u
Umsetzung 1 : 4
F = 1/4 · G
Δl = 4 · u
Modelowanie w RFEM
Podczas modelowania należy wprowadzić kabel jako ciągłą polilinię z co najmniej trzema węzłami. Tym samym program rozpoznaje, że element ten należy traktować jako kabel ciągły. Następnie do tej polilinii można przydzielić typ pręta „Kabel do koła pasowego”. Co najmniej jeden koniec pręta tego typu musi być połączony z podporą nieprzesuwną lub innym prętem, aby możliwe było przekazanie siły rozciągającej z kabla. Ponieważ siła rozciągająca powinna być stała w „kablu na krążku linowym”, elementy z nim połączone nie wymagają szczegółowej definicji. Elementy sąsiadujące lub podpory węzłowe przyjmują na siebie przemieszczenia, jeżeli kabel posiada w ich miejscu zagięcie.
Podczas modelowania pręty o typie „sztywny” zostały użyte w taki sposób, aby siła jaką układ wywiera na płytę, do której go podwieszono była widoczna w postaci reakcji podporowej. Na rolkach przesuwnych (tzw. „luźnych”) umieszczono dodatkowe podpory stabilizujące, aby zapobiec niestateczności modelu.
Wymagane przemieszczenie końca pracującego liny zostało zrealizowane poprzez wymuszone odkształcenie węzłowe.
