Что такое блок система
Простые механизмы. Блок.
Одним из простых механизмов является блок. Блок — это колесо с желобом, по которому пропущена веревка или трос. Используется блок, как и все простые механизмы, для преобразования силы — т.е. изменения направления и модуля приложенной силы.
Блоки бывают подвижные и неподвижные. Рассмотрим каждый случай подробно.
Неподвижный блок.
Неподвижный блок — это блок, ось которого (точка О на рисунке) закреплена, и блок при подъеме грузов не опускается и не поднимается.
Такой блок можно рассматривать как рычаг первого рода, у которого оба плеча равны между собой, и равны радиусу колеса блока:
Так как плечи рычага равны, то мы не получим выигрыша в силе. Проверим это, используя формулу равновесия рычага:
В нашем случае неподвижного блока:
Действительно, для того чтобы уравновесить силу на одном конце веревки, перекинутой через блок, нам необходимо приложить такую же силу на другом конце. Поэтому неподвижные блоки используют в том случае, если удобнее изменить направление силы, для совершения работы. Например, удобнее поднимать груз, удерживая веревку при помощи своего веса, поэтому на рисунке экспериментатор использует неподвижный блок.
Используя комбинации из неподвижных блоков можно менять направление силы как угодно:
И в этом случае, используя уже два неподвижных блока — мы не получаем выигрыша в силе, зато изменили направление приложения силы, теперь для поднятия груза силу мы должны приложить в горизонтальном направлении.
Подвижный блок
Подвижный блок — это блок, ось которого не закреплена, а поднимается вместе с грузом. Изобразим подвижный блок находящийся в равновесии, отметим на рисунке силы, действующие на систему, а также плечи приложения этих сил:
Подвижный блок можно сравнить с рычагом второго рода. Действительно: точка опоры О лежит по одну сторону от точки приложения сил, отрезок ОА — плечо силы P
Система блоков
Вы будете перенаправлены на Автор24
Используется полиспаст в случаях, если необходимо прилагая минимальные усилия поднять или переместить тяжелый груз, обеспечить натяжение и т.п. Простейший полиспаст состоит всего из одного блока и каната, при этом позволяет в два раза снизить тяговое усилие, необходимое для подъема груза.
Рисунок 1. Каждый подвижный блок в полиспасте даёт двукратный выигрыш в силе или скорости
Обычно в грузоподъемных механизмах применяют силовые полиспасты, позволяющие уменьшить натяжение каната, момент от веса груза на барабане и передаточное число механизма (тали, лебедки). Скоростные полиспасты, позволяющие получить выигрыш в скорости перемещения груза при малых скоростях приводного элемента, применяются значительно реже. Они используются в гидравлических или пневматических подъемниках, погрузчиках, механизмах выдвижения телескопических стрел кранов.
Рисунок 2. Крепление каната при чётной и нечётной кратности полиспаста
В зависимости от количества ветвей каната, закрепленных на барабане грузоподъемного механизма, можно выделить одинарные (простые) и сдвоенные полиспасты. В одинарных полиспастах, при наматывании или сматывании гибкого элемента вследствие его перемещения вдоль оси барабана, создается нежелательное изменение нагрузки на опоры барабана. Также в случае отсутствия в системе свободных блоков (канат с блока крюковой подвески непосредственно переходит на барабан) происходит перемещение груза не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости.
Рисунок 3. Одинарные и сдвоенные полиспасты
Для обеспечения строго вертикального подъема груза применяют сдвоенные полиспасты, (состоящие из двух одинарных), в этом случае на барабане закрепляются оба конца каната. Для обеспечения нормального положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке гибкого элемента обоих полиспастов применяют балансир или уравнительные блоки.
Рисунок 4. Способы обеспечения вертикальности подъёма груза
Скоростные полиспасты отличаются от силовых тем, что в них рабочая сила, обычно развиваемая гидравлическим или пневматическим цилиндром, прикладывается к подвижной обойме, а груз подвешивается к свободному концу каната или цепи. Выигрыш в скорости при использовании такого полиспаста получается в результате увеличения высоты подъёма груза.
При использовании полиспастов следует учитывать, что используемые в системе элементы не являются абсолютно гибкими телами, а имеют определенную жесткость, поэтому набегающая ветвь не сразу ложится в ручей блока, а сбегающая ветвь не сразу выпрямляется. Это наиболее заметно при использовании стальных канатов.
Вопрос: почему у подъемных строительных кранов крюк, который переносит груз, закреплен не на конце троса, а на обойме подвижного блока?
Ответ: для обеспечения вертикальности подъёма груза.
Каждый из подвижных блоков степенного полиспаста удваивает прилагаемое усилие. Вес, который может поднять степенной полистпаст третьей степени (без учёта поправок на силы трения и жёсткость троса), определяется формулой:
\[P=F\cdot 2^n=200\cdot 2^3=800\ H\]
Ответ: полиспаст может поднять груз весом 800 Н.
Получи деньги за свои студенческие работы
Курсовые, рефераты или другие работы
Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 20 11 2021
БЛОК-СИСТЕМА
Смотреть что такое «БЛОК-СИСТЕМА» в других словарях:
блок-система — блок система, блок системы … Орфографический словарь-справочник
блок-система — ы, ж. bloc système. ж. д. Блокировка, блокировочная система. Уш. 1935 … Исторический словарь галлицизмов русского языка
блок-система — іменник жіночого роду … Орфографічний словник української мови
Блок (механика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Блок. Система из подвижного и неподвижного блоков … Википедия
Блок, машина — Система из подвижного и неподвижного блоков Схема четырёх систем из блоков Блок простое механическое устройство, позволяющее регулировать силу, ось которого закреплена при подьеме грузов не поднимаеться и не опускается. Представляет собой колесо… … Википедия
Блок периодической таблицы — это совокупность химических элементов со сходным расположением валентных электронов в атоме. Сходство заключается в том, что валентные электроны с наивысшей энергией у них занимают орбиталь одного типа. Термин впервые появился в работах… … Википедия
Система противоракетной обороны (ПРО) США — Впервые с идеей создания системы обороны от ракет командование армии США выступило в 1945 г. Тогда исследовательская группа ВВС США предложила использовать для борьбы с ракетами потоки энергии. В конце 1940 х гг. США начали разработку… … Энциклопедия ньюсмейкеров
блок — 1. конструктивная совокупность функционально самостоятельных элементов, образующая функционально самостоятельное единое целое 2. строительный конструктивный элемент, представляющий собой составную часть сооружения 3. деталь грузоподъёмного… … Справочник технического переводчика
Система GPS — (Global Positioning System глобальная система позиционирования) – глобальная навигационная спутниковая система. Разработана и эксплуатируется Министерством обороны США. Глобальная система позиционирования работает в любых метеорологических… … Энциклопедия ньюсмейкеров
Блок-система
Резюме
Исторический
Поэтому конвой следует заранее предупредить о наличии препятствия на пути его продвижения (предыдущий конвой и т. Д.) С помощью обычного сигнала. Поэтому вдоль путей были размещены агенты (ремонтники дорог), чтобы поезда не замедляли движение или не останавливались. Сначала они были на виду друг у друга, а затем были разнесены по мере улучшения средств связи (телеграф…).
Принцип
Закрытая блок-система
Это оригинальная система. Сигнал будет открыт только для пропуска конвоя, если участок ниже по течению свободен. Когда состав входит в участок ниже по течению, сигнал возвращается в закрытое положение (индикация «стоп») вручную или автоматически; таким образом, следующий конвой будет остановлен.
Поэтому сигналы по умолчанию закрыты.
Прохождение закрытых сигналов (в случае повреждения) всегда требует авторизации агента, который их заказывает.
Открытая блок-система
Автоматизация сигнализации позволила спроектировать обратную операцию: сигналы открыты, если секция не занята. Таким образом, если два конвоя следуют друг за другом на открытом участке пути, второй увидит, что сигналы открываются, поскольку первый преодолевает участки ниже по течению без вмешательства человека.
В некоторых случаях (даже систематически в некоторых странах) сигналы пересечения в неподвижном состоянии могут осуществляться без разрешения.
Во Франции
Эволюция
Сборка поездов долгое время оставалась ручной, которую обеспечивали ремонтники дороги; многочисленные стрелочные и квартальные каюты в изобилии выделяются на многокилометровых разветвлениях и других линиях. В 1880-х годах появился активированный ручной блок, блокировка которого, блокируя семафор, была разблокирована последующей станцией.
Эти типы расквартирования больше не существуют в их первоначальном состоянии, поскольку они стандартизированы распределением прибыли от движения транспорта: чтобы очистить путь, конвой должен был атаковать педаль пути, подтверждая его эффективное прохождение. Стандартизированный ручной блок можно найти на Шамбери-Гренобль (Блок Мануэля Сюд-Эст, стандартизованный 1954 г.), на линии Нант-Бордо (Блок Мануэля Нант-Бордо) или даже на Амьене-Булони (Блок Мануэля Лартига).
Но мы можем найти линии, не оборудованные системой блокировки, где безопасность основана на передаче депеш, письменных (сбор по телефону с запретом движения пассажирских поездов) или компьютеризированных (сбор с помощью компьютера или CAPI). Однако электромеханический детектор позволяет поддерживать минимум безопасности.
Автоматическая блокировка появилась в 1900-х гг. Рельсовые цепи или счетчики осей обеспечивают расквартирование. Рельсовая цепь представляет собой инжекцию тока в два ряда рельсов, короткое замыкание которой приводит к появлению зоны присутствия (электрическое CdV). Счетчик осей считает их при входе и считает при выходе; нулевая сумма означает, что раздел свободен. Существуют различные автоматические блоки: абсолютная блокировка (невозможность входа в занятый блок), автоматическая блокировка с ограничением разрешения (проникновение в занятый блок по устной команде), автоматическая блокировка светом (проникновение в занятый блок разрешено).
Длина
Длина блоков варьируется в зависимости от количества людей на трассе, ее режима работы и системы блокировки. Протяженность поселка составляет от 1500 м (вдвое больше максимальной длины грузового поезда, которая составляет 750 м ), реже меньше на очень загруженных участках линии до нескольких километров (иногда более 20 км в ручном режиме). Въезду на остановку предшествуют сигналы, которые не позволяют поездам догнать (см. Риски на железнодорожном транспорте ), предупреждая механика и электронную систему безопасности о присутствии поезда на остановочном пути, например, о следующем блоке.
Материализация
На высокоскоростных линиях при отсутствии сигналов вдоль пути (сигнализация есть на борту) блоки помечаются на краю пути специальными маркерами (желтый треугольник с белой рамкой, горизонтальный, на синем фоне).
Пересечение закрытых сигналов
Абсолютное расквартирование
Строго соблюдается правило наличия только одного поезда в блоке.
Пересечение сигналов о закрытом блоке возможно только в случае повреждения блока или бедствия поезда (спасения). Для этого всегда потребуется разрешение инспектора дорожного движения:
Разрешительное расквартирование
Условия пересечения сигналов стационарного блока различаются:
Эти условия можно комбинировать друг с другом.
В Бельгии
Будущее
В этой системе на поле больше не определяются секции, а расстояние между поездами рассчитывается в реальном времени компьютером, что позволяет повысить концентрацию и, следовательно, более интенсивное использование линии.
Блоки в механике
Простыми словами: блок – это колесо, на окружности которого есть желобок. Колесо может вращаться вокруг своей оси, а в желоб можно проложить ремень, или веревку.
Например, велосипедное колесо можно считать блоком, если с него снять резиновую шину и вместо нее проложить в желоб веревку, канат и т. п. К одному концу веревки можно прикрепить груз, а за второй конец – тянуть, то есть, прикладывать к нему силу.
Если вместо веревки желают использовать цепь, то вместо колеса с желобом часто используют колесо с выступающими зубцами. Это исключает проскальзывание цепи и увеличивает сцепление. Такие конструкции называют звездочками. К примеру, велосипед содержит две звезды – одну ведущую, на оси с педалями, вторую – ведомую, на оси заднего колеса.
Блоки применяют в различных механизмах, например, для подъема грузов.
Чем шкив отличается от блока
Есть разница между шкивом и блоком при их внешнем сходстве.
Шкив — соединяется с осью жестко, он будет передавать вращательное усилие с оси на ремень, или с ремня на ось.
Блок — свободно вращается на оси, с оси на ремень или с ремня на ось вращательное усилие не передаёт.
Условия для вывода формул
Упростим задачу получения формул для блоков. Будем считать блок идеальным.
Пусть для этого выполняются некоторые условия:
Пояснения к условиям
Эти три условия нужны для того, чтобы наши усилия затрачивались только на перемещение полезного груза, и не затрачивались на вращение блока. Груз мы прикрепляем к одному концу веревки, в то время, как тянем за другой ее конец.
Более строгим языком: условия должны выполняться, чтобы приложенная сила совершала лишь работу по перемещению полезного груза, а энергия на вращение блока не затрачивалась.
Честно говоря, в реальности ничего идеального не существует и все эти условия полностью соблюсти нельзя. Блоки изготавливают из прочных металлов, а они обладают массой. Трение можно только лишь уменьшить, но совсем избавиться от него не получится. Но, так как масса блока мала, по сравнению с поднимаемым грузом и трение значительно уменьшено, будем в этой статье считать блок идеальным.
Рассмотрим такие идеальные блоки.
Два вида блоков
Блоки, по их перемещению, можно разделить на два вида.
Неподвижный блок – вращается, оставаясь на месте (вращающееся колесо велосипеда, к примеру, лежащего на боку).
Подвижный блок – вращается и движется поступательно (велосипедное колесо во время поездки на велосипеде).
Примечание:
Если говорить более строгим языком, то через центр блока перпендикулярно плоскости блока проходит ось вращения. Блок называют неподвижным, если при вращении блока вокруг оси, точки, лежащие на этой оси, остаются неподвижными. Если же, точки, лежащие на оси, проходящей через центр блока, при его вращении будут двигаться поступательно — блок назовут подвижным.
Неподвижный блок
Рассмотрим блок, изображенный на рисунке 1.
Назовем красную точку на рисунке 1 кратко «точкой вращения». Блок может вращаться вокруг этой точки. При этом все точки блока будут двигаться по окружностям вокруг красной точки, а красная точка будет оставаться неподвижной.
Примечание:
Через точку, обозначенную на рисунке 1 красным цветом, проходит ось вращения блока перпендикулярно плоскости рисунка.
К левой части веревки, нарисованной черным цветом и пропущенной через желобок, приложена сила \( F_ <1>\), а к правой части веревки – сила \( F_ <2>\). Обе силы на рисунке направлены вниз.
Соединим три отмеченные точки прямой линией. На ней отметим расстояние между точкой, вокруг которой блок вращается и, точками, к которым приложены силы.
Теперь для упрощения уберем с рисунка 2 некоторые элементы, получим картину, представленную на рисунке 3. То есть, мы заменили неподвижный блок рычагом.
Определим вращательный момент каждой силы:
Подробнее о моменте силы читайте здесь (откроется в новой вкладке).
Теперь запишем условие равновесия рычага:
Пояснения к условиям равновесия рычага читайте в этой статье (откроется в новой вкладке).
И, подставив выражения для сил и их плеч, получим
\( — F_ <1>\cdot R + F_ <2>\cdot R = 0\)
\( F_ <2>\cdot R = F_ <1>\cdot R \)
Сократив обе части на \( R \), запишем для неподвижного блока следствие из условия равновесия:
Сила – это вектор, если между двумя векторами стоит знак равенства, значит, у них совпадают длина и направление.
О равенстве векторов читайте тут (откроется в новой вкладке).
Например, чтобы поднять мешок 50 килограммов без блока, нужно приложить силу примерно 500 Ньютонов. Используя неподвижный блок, мы прикладываем эту же силу, но благодаря блоку направляем ее вниз, а не наверх. Тянуть вниз удобнее, потому, что мы дополнительно прикладываем свой вес к тому концу веревки, за который тянем. Мы тянем вниз, а подвешенный мешок при этом поднимается вверх.
Важно! Неподвижный блок меняет направление вектора силы
Подвижный блок
Рассмотрим рисунок 4. На нем изображен подвижный блок. Он может вращаться вокруг точки, обозначенной на рисунке 4 красным цветом. Красную точку назовем «точкой вращения».
Проведем прямую линию через три отмеченные точки (рис. 5) и отметим на ней расстояния между точкой, вокруг которой блок вращается и, точками, к которым приложены силы.
Уберем с рисунка окружность и получим такую картину (рис. 6). Мы заменили подвижный блок рычагом. Обе точки приложения сил находятся по одну сторону от оси вращения. Подробнее о таких видах рычагов читайте по этой ссылке.
Вращательные моменты сил:
\(M_ <1>= F_ <1>\cdot 2 \cdot R\)
Теперь запишем условие равновесия рычага:
Подставляя выражения для сил и их плеч, получим
\( F_ <1>\cdot 2 \cdot R — F_ <2>\cdot R = 0\)
\( F_ <1>\cdot 2 \cdot R = F_ <2>\cdot R \)
Разделим обе части на \( R \), и получим для подвижного блока следствие из условия равновесия:
Из выражения видно, что сила, с которой нужно тянуть вверх, в два раза меньше силы, приложенной к центральной части блока.
Из рисунков 4 – 6 видно: чтобы поднять груз вверх, нужно так же, тянуть вверх.
Поднимая мешок массой 50 килограммов без блока, мы прикладываем силу примерно 500 Ньютонов. Используя подвижный блок, мы прикладываем силу 250 Ньютонов, это в 2 раза меньше, чем без блока. Направляем силу для подъема вверх, как и без блока.
Важно! Подвижный блок меняет модуль вектора силы
Способ быстро запомнить условие для подвижного блока: Вверх тянут две веревки, а вниз – одна (см. рис 4). Блок находится в равновесии, когда
Совместное усилие двух веревок, тянущих вверх = силе одной веревки, тянущей вниз
Для подвижного блока справедливо утверждение: во сколько раз выиграем в силе, во столько же раз проиграем в расстоянии. Если получаем выигрыш в силе в 2 раза, то проигрываем в расстоянии в 2 раза. Значит, чтобы поднять такой конструкцией груз на 1 метр, нужно вытянуть 2 метра веревки
Нужно запомнить
Сила – это вектор. У любого вектора две главные характеристики: длина и направление.
Подробнее о характеристиках векторов можно прочитать здесь.
Неподвижный блок – изменяет вектор силы по направлению.
Подвижный блок – изменяет вектор силы по величине (по модулю) т. е. длину вектора.
Комбинации блоков
Если подвижный и неподвижный блоки соединить так, как показано на рисунке 7, то получим устройство, которое позволяет получить выигрыш в 2 раза. На рисунке малый блок – неподвижный, большой – подвижный. Размеры блоков для такого их соединения не имеют значения.
А если соединить так, как показано на рисунке 8, получим выигрыш в силе в 3 раза. Если получаем выигрыш в силе в 3 раза, то в 3 раза проигрываем в расстоянии. Значит, чтобы поднять такой конструкцией груз на 1 метр, нужно протянуть 3 метра веревки.
Малый блок на рисунке – неподвижный, большой – подвижный. Соотношение размеров блоков для такого их соединения не будет иметь большого значения, если расстояние между блоками будет намного превышать размеры самих блоков.
Важно! Применяя любые комбинации блоков, мы не получим выигрыша в работе. Если выигрываем в силе, то во столько же раз проигрываем в расстоянии!