풀리

Pulley
이 글은 기계적 개념과 장치에 관한 것입니다.기타 용도는 풀리(동음이의)를 참조하십시오.
풀리
배 위의 도르래.이러한 맥락에서 도르래는 일반적으로 블록으로 알려져 있습니다.
분류심플머신
산업건설,교통
휠스1
차축1
줄없는 면봉

풀리(pulley)는 팽팽한 케이블이나 벨트의 이동과 방향 전환, 또는 축과 케이블이나 벨트 사이의 동력 전달을 지원하도록 설계된 축이나 샤프트의 바퀴입니다.축에 동력을 전달하지는 않지만 케이블을 안내하거나 힘을 주기 위해 사용되는 프레임이나 쉘로 지지되는 풀리의 경우, 지지 쉘을 블록이라고 하고, 풀리를 쉐이브 또는 풀리 휠이라고 할 수 있습니다.

풀리에는 케이블 또는 벨트를 배치하기 위해 원주 주위의 플랜지 사이에 홈 또는 홈이 있을 수 있습니다.풀리 시스템의 구동 요소는 로프, 케이블, 벨트 또는 체인일 수 있습니다.

도르래에 대한 최초의 증거는 제12왕조 (기원전 1991–1802)[1]의 고대 이집트와 기원전 2천년 초의 메소포타미아로 거슬러 올라갑니다.[2]로마 이집트에서, 영웅 알렉산드리아 (서기 10–70년경)는 도르래를 역기를 들어올리는 데 사용되는 여섯 개의 간단한 기계 중 하나로 확인했습니다.[3]풀리는 큰 힘을 가할 수 있는 기계적 이점을 제공하기 위해 블록과 태클을 형성하기 위해 조립됩니다.풀리 또한 벨트 및 체인 드라이브의 일부로 조립되어 한 회전축에서 다른 회전축으로 동력을 전달합니다.[4][5]플루타르코스의 평행생활은 아르키메데스가 만재한 배를 물 속을 미끄러지듯 끌어당겨 복합 도르래와 블록 앤 태클 시스템의 효과를 입증한 장면을 이야기합니다.[6]

블록 앤 태클

다양한 방법으로 태클을[7] 연결합니다.

블록은 각 풀리가 다른 풀리와 독립적으로 회전하도록 조립된 풀리(휠) 세트입니다.두 블록 중 하나에 로프가 부착되어 있고 두 세트의 도르래에 꿰어진 두 블록이 블록과 태클을 형성합니다.[8]

블록과 태클이 조립되어 하나의 블록은 고정 장착 지점에 부착되고 다른 하나는 이동 하중에 부착됩니다.블록과 태클의 이상적인 기계적 장점은 이동 블록을 지지하는 로프의 섹션 수와 같습니다.

오른쪽 다이어그램에서 표시된 각 블록 및 태클 어셈블리의[7] 이상적인 기계적 장점은 다음과 같습니다.

  • 건태클: 2개
  • 러프 태클: 3
  • 더블태클 : 4
  • 건태클 : 5
  • 3배 구매 : 6

로프 및 풀리 시스템

오일 데릭 내 풀리
복합 풀리 시스템을 사용한 호이스트로 4의 이점을 얻을 수 있습니다.단일 고정 풀리는 호이스트에 설치됩니다.이동식 도르래 2개(접합)는 후크에 부착됩니다.줄의 한쪽 끝은 크레인 프레임에 부착되어 있고, 다른 한쪽 끝은 윈치에 부착되어 있습니다.

로프 및 풀리 시스템, 즉 블록 및 태클은 하나의 연속적인 로프를 사용하여 하나 이상의 풀리 주위에 장력을 전달하여 하중을 들어올리거나 이동시키는 것을 특징으로 하며, 로프는 라이트 라인 또는 강한 케이블일 수 있습니다.이 시스템은 르네상스 과학자들이 확인한 간단한 기계 목록에 포함되어 있습니다.[10][11]

로프 및 풀리 시스템이 에너지를 분산하거나 저장하지 않는 경우, 기계적인 장점은 하중에 작용하는 로프의 부품 수입니다.이는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

이동 블록을 구성하는 도르래 세트와 이 블록을 지지하는 로프 부분을 고려합니다.하중 W를 지지하는 로프의 이러한 부분이 p개일 경우, 이동 블록의 힘 균형은 로프의 각 부분의 장력이 W/p임을 나타냅니다.이것은 줄에 대한 입력력이 T=W/p임을 의미합니다.따라서 블록과 태클은 입력력을 p인자만큼 감소시킵니다.

  • A gun tackle has a single pulley in both the fixed and moving blocks with two rope parts supporting the load W.

    건 태클은 고정 블록과 이동 블록 모두에 하나의 풀리를 가지며, 두 개의 로프 부분이 하중(W)을 지지합니다.

  • Separation of the pulleys in the gun tackle show the force balance that results in a rope tension of W/2.

    건태클에서 도르래를 분리하면 로프 장력이 W/2가 되는 힘 균형이 나타납니다.

  • A double tackle has two pulleys in both the fixed and moving blocks with four rope parts supporting the load W.

    이중 태클은 고정 블록과 이동 블록 모두에 두 개의 도르래가 있고 4개의 로프 부분이 하중 W를 지지합니다.

  • Separation of the pulleys in the double tackle show the force balance that results in a rope tension of W/4.

    더블태클에서 도르래를 분리하면 로프 장력이 W/4가 되는 힘 밸런스가 나타납니다.

작업방법

풀리 시스템의 가장 간단한 작동 이론은 풀리와 라인이 무중력이며 마찰로 인한 에너지 손실이 없다고 가정합니다.또한 선이 늘어나지 않는다고 가정합니다.

평형 상태에서 이동 블록에 작용하는 힘의 합은 0이어야 합니다.또한 로프의 장력은 각 부분에서 동일해야 합니다.이는 이동 블록을 지지하는 로프의 두 부분이 각각 하중의 절반을 지지해야 함을 의미합니다.

  • Fixed pulley

    고정풀리

  • Diagram 1: The load F on the moving pulley is balanced by the tension in two parts of the rope supporting the pulley.

    도 1: 이동 풀리의 하중 F는 풀리를 지지하는 로프의 두 부분의 장력에 의해 균형을 잡습니다.

  • Movable pulley

    가동풀리

  • Diagram 2: A movable pulley lifting the load W is supported by two rope parts with tension W/2.

    도 2: 하중(W)을 들어올리는 가동 풀리가 장력(W/2)을 갖는 2개의 로프 부품에 의해 지지됩니다.

풀리 시스템의 유형은 서로 다릅니다.

  • 고정: 고정 풀리에는 베어링에 장착된 액슬이 지지 구조물에 부착되어 있습니다.고정된 풀리는 그 둘레를 따라 움직이는 밧줄이나 벨트에 힘의 방향을 바꿉니다.고정 풀리와 이동 가능한 풀리 또는 직경이 다른 다른 고정 풀리를 결합하면 기계적 이점을 얻을 수 있습니다.
  • 이동 가능:이동식 풀리는 이동식 블록에 액슬이 있습니다.하나의 가동 도르래는 동일한 로프의 두 부분에 의해 지지되며 두 개의 기계적인 장점이 있습니다.
  • 컴파운드:고정식 도르래와 이동식 도르래의 조합이 블록과 태클을 형성합니다.블록과 태클에는 고정 및 이동 차축에 여러 개의 도르래가 장착되어 있어 기계적 이점을 더욱 높일 수 있습니다.
  • Diagram 3: The gun tackle "rove to advantage" has the rope attached to the moving pulley. The tension in the rope is W/3 yielding an advantage of three.

    도 3: 건태클 "rove to advantage"는 로프가 이동 풀리에 부착되어 있습니다.로프의 장력은 W/3으로 3의 이점을 얻을 수 있습니다.

  • Diagram 3a: The Luff tackle adds a fixed pulley "rove to disadvantage." The tension in the rope remains W/3 yielding an advantage of three.

    다이어그램 3a:러프 태클은 고정 풀리 "불이익에 대한 로브"를 추가합니다.로프의 장력은 W/3으로 유지되어 3의 이점을 얻을 수 있습니다.

고정블록과 이동블록을 상호 교환하여 로프를 이동블록에 부착하고 로프를 들어올린 하중 방향으로 잡아당기도록 함으로써 건태클의 기계적 장점을 높일 수 있습니다.이 경우 블록과 태클은 "로브 투 어드밴티지"(rove to advantage)라고 합니다.[12]도 3은 현재 3개의 로프 부품이 하중 W를 지지하는 것을 보여주며, 이는 로프의 장력이 W/3임을 의미합니다.따라서 기계적 이점은 3입니다.

도 3a는 총의 고정블록에 풀리를 추가하여 기계적인 장점은 그대로 유지되지만 당김력의 방향은 반대로 전환되는 것을 특징으로 하는 도 3이다.이것은 러프 태클의 예시입니다.

자유 차체 다이어그램

풀리 시스템의 기계적 이점은 로프의 장력과 하중에 가해지는 중력의 균형을 맞추는 자유 차체 다이어그램을 사용하여 분석할 수 있습니다.이상적인 시스템에서 질량이 없고 마찰이 없는 도르래는 에너지를 발산하지 않으며 늘리거나 마모되지 않는 로프의 방향 전환을 가능하게 합니다.이 경우 장력 T가 있는 로프의 하중, W 및 지지 섹션 n을 포함하는 자유 물체에 대한 힘 균형은 다음과 같습니다.

입력 장력에 대한 하중의 비율은 풀리 시스템의 기계적 이점 MA입니다.[13]

따라서 이 시스템의 기계적 장점은 하중을 지지하는 로프 단면의 수와 같습니다.

벨트 및 풀리 시스템

벨트 풀리의 플랫 벨트
벨트 및 풀리 시스템
라인 샤프트에 의해 위에서 구동되는 원뿔 풀리

벨트 및 풀리 시스템은 벨트에 공통적으로 2개 이상의 풀리를 포함하는 것을 특징으로 합니다.이를 통해 기계적 동력, 토크 및 속도를 차축 간에 전달할 수 있습니다.도르래의 직경이 다를 경우 기계적 이점이 실현됩니다.

벨트 구동은 체인 구동과 유사합니다. 그러나 벨트 시브는 매끄러울 수 있습니다(체인 스프로켓, 스퍼 기어 또는 타이밍 벨트에서 볼 수 있는 것처럼 개별적인 연동 부재를 사용하지 않음). 따라서 기계적 이점은 시브의 피치 직경의 비율로만 대략적으로 주어집니다.기어 및 스프로켓과 같이 정확하게 톱니의 비율로 고정되지 않습니다.

드럼 스타일의 풀리의 경우 홈이나 플랜지가 없이 풀리가 평평한 벨트의 중심을 유지하기 위해 약간 볼록한 경우가 많습니다.크라운 풀리라고도 합니다.한때 공장 라인 샤프트에서 널리 사용되었지만, 이러한 유형의 풀리는 직립형 진공 청소기, 벨트 샌더 및 밴드 톱니에서 회전 브러시를 구동하는 것으로 여전히 발견됩니다.[14]1950년대 초까지 만들어진 농업용 트랙터는 일반적으로 평평한 벨트를 위한 벨트 풀리(벨트 풀리 잡지에서 이름을 따온 것)를 가지고 있었습니다.동력 이륙 및 유압 장치와 같은 사용 방법에 있어 보다 유연한 다른 메커니즘으로 대체되었습니다.

기어의 직경(그리고 그에 상응하는 톱니 수)이 기어비를 결정하고, 따라서 속도가 증가하거나 감소하며, 기어가 전달할 수 있는 기계적 이점이 있는 것처럼, 풀리의 직경도 동일한 요소를 결정합니다.원뿔 도르래와 스텝 도르래(각각 플랫 벨트 버전과 V-벨트 버전에 이름이 적용되는 경향이 있지만 동일한 원리로 작동)는 변속기가 변속할 수 있는 기어 트레인과 함께 이 기능을 제공하는 것처럼 필요에 따라 변속할 수 있는 벨트와 풀리 시스템에서 다중 구동 비율을 제공하는 방법입니다.V-벨트 스텝 풀리는 드릴 프레스가 다양한 스핀들 속도를 제공하는 가장 일반적인 방법입니다.

벨트와 도르래로 마찰력은 가장 중요한 힘 중 하나입니다.벨트 및 도르래의 일부 용도에는 고유한 각도(벨트 트래킹 불량으로 이어져 도르래에서 벨트가 미끄러질 수 있음) 또는 벨트 장력이 낮은 환경이 포함되어 있어 벨트가 불필요하게 미끄러져 벨트가 마모될 수 있습니다.이를 해결하기 위해, 도르래는 때때로 뒤떨어지기도 합니다.래깅(lagging)은 도르래 쉘에 적용되는 다양한 질감 패턴의 코팅, 커버 또는 마모 표면의 적용을 설명하는 데 사용되는 용어입니다.교체 가능한 마모 표면을 제공하여 쉘의 수명을 연장하거나 벨트와 풀리 사이의 마찰을 개선하기 위해 래깅(lagging)이 적용되는 경우가 많습니다.특히 드라이브 도르래는 정확히 이러한 이유로 인해 고무 래깅(고무 마찰층으로 코팅)되는 경우가 많습니다.[15]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Arnold, Dieter (1991). Building in Egypt: Pharaonic Stone Masonry. Oxford University Press. p. 71. ISBN 9780195113747.
  2. ^ Moorey, Peter Roger Stuart (1999). Ancient Mesopotamian Materials and Industries: The Archaeological Evidence. Eisenbrauns. p. 4. ISBN 9781575060422.
  3. ^ Usher, Abbott Payson (1988). A History of Mechanical Inventions. USA: Courier Dover Publications. p. 98. ISBN 0-486-25593-X.
  4. ^ Uicker, John; Pennock, Gordon; Shigley, Joseph (2010). Theory of Machines and Mechanisms (4th ed.). Oxford University Press, USA. ISBN 978-0-19-537123-9.
  5. ^ Paul, Burton (1979). Kinematics and dynamics of planar machinery (illustrated ed.). Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-516062-6.
  6. ^ Rorres, Chris (2017). Archimedes in the 21st Century. Springer International Publishing. p. 71. ISBN 9783319580593.
  7. ^ a b MacDonald, Joseph A (14 June 2008). Handbook of Rigging: For Construction and Industrial Operations. McGraw-Hill Professional. p. 376. ISBN 978-0-07-149301-7.
  8. ^ Prater, Edward L. (1994). "Basic Machines" (PDF). Naval Education and Training Professional Development and Technology Center, NAVEDTRA 14037.
  9. ^ Bureau of Naval Personnel (1971) [1965]. Basic Machines and How They Work (PDF). Dover Publications. ISBN 0-486-21709-4. Archived from the original (PDF) on 2016-09-22. Retrieved 2011-12-13.
  10. ^ Avery, Elroy (1878). Elementary physics. Sheldon and company. p. 459. wheel and axle.
  11. ^ Bowser, Edward (1890). An elementary treatise on analytic mechanics: With numerous examples (5 ed.). D. Van Nostrand company. p. 180.
  12. ^ "Seamanship Reference, Chapter 5, General Rigging" (PDF). sccheadquarters.com.
  13. ^ Tiner, John Hudson (2006-05-01). Exploring the world of physics : from simple machines to nuclear energy. Green Forest, AR: New Leaf Publishing Group. p. 68. ISBN 978-1-61458-156-7. LCCN 2005936557. OCLC 892430550.
  14. ^ "How crowned pulleys keep a flat belt tracking". Wood Gears.
  15. ^ "Pulley Lagging". CKIT. Retrieved 17 June 2022.
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외부 링크

무료 사전인 위키사전에서 도르래나 도르래를 찾아보세요.