滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(1)

参考资料及其数据来自于:vrigger.com

计算摩擦的公式为:

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(2)

该图显示了通过滑轮下降时,用于计算摩擦图例,但是这一次增加了负载。使用以上公式,您可以看到必须拉111公斤才能提高100公斤的负载。滑轮的摩擦力要求我们再拉11公斤。

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(3)

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(4)


摩擦中的提升

此图显示了:如果您试图通过排杆提拉该重物,则必须拉到2,000磅的力,但是利用排杆下降器释放重物时,该设备90%的摩擦力,将重物从200磅减小到20磅。

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(5)

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(6)


摩擦和滑轮组

在此处显示的基本3:1提升系统中,您可能希望用67磅来拉起200磅的负载(即200磅的三分之一)。但是,如果这些滑轮中的每个滑轮产生10%的摩擦,则您将需要付出74磅的力才能提拉起200磅的重物。实际上,这是一个2.7:1的滑轮系统。

如果将滑轮的摩擦力增加到20%(对于较小的滑轮,这不是一个不合理的值),则您将需要用82磅的力拉动200磅的重物。此时您的3:1系统现在仅提供2.4:1的滑轮系统。滑轮的20%将15磅增加到您预期的67磅中。

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(7)


该表根据滑轮中的摩擦力显示了2:1、3:1和5:1系统的实际机械优势。例如,如果5:1系统中的滑轮各有15%的摩擦,则您实际上将拥有3.75:1系统而不是5:1。(该表不包括方向轮的改变,这将进一步降低省力滑轮组的优势。)

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(8)


利用登山扣作为滑轮

直觉上讲,摩擦会在提拉时增加力,在提拉重物时利用滑轮减少摩擦是个好主意,但是有时候您可能没有低摩擦的滑轮,而您被迫使用其他设备,例如安全锁具(登山扣)。

这在救援提拉过程中并不罕见,在这种特定情况下将对象抬高几英寸以将其体重转移到系统上使用该方法。

如此图所示,当您尝试利用登山扣将200磅的对象提升(在本例中,摩擦力为50%)。制作的3:1系统时,您将产生惊人的114磅而不是67磅的力 。 您的系统不再是3:1甚至是2:1,而是令人沮丧的1.75:1。 (您也可以在上表中找到此值。)

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(9)


提拉时如何安置高摩擦滑轮

系统有时会考虑在机械优势系统中使用较高摩擦系数的滑轮,放置在何处? 答案并不像您想象的那么清晰。 在3:1系统(或带方向改变滑轮的3:1系统),最好将效率低下(即,高摩擦)的滑轮放在离您拉动的位置最远的位置。

此图中的四个系统显示了将效率低的滑轮移动到3:1系统内不同位置的效果。

第一个系统中的所有滑轮的摩擦均为0%。 这样就产生了3:1的机械优势,提拉100公斤时,手的负荷为的三分之一(33.3公斤)。

第二个系统中,最靠近拉手的滑轮中产生摩擦力(方向滑轮的变化)设置为50%,其他滑轮保持在0%。 您会看到手现在必须承受两倍的力!

第三个系统将高摩擦滑轮移动到系统的“中点”,从而使手握住50公斤力(即,它是2:1的系统)。

第四个系统将高摩擦滑轮移动到离拉手最远的位置,即最佳位置,从而使手握住100公斤负载中的40公斤。

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(10)

以下这个图显示了在复合4:1系统中具有50%摩擦的一个滑轮和0%摩擦的效果。

滑轮组内部绳子的拉力(绳索救援物理滑轮组的摩擦)(11)

您会看到,无论50%的摩擦力的滑轮在什么位置,手都只承受33.3 kg的力。


摩擦摘要

进行绳索作业时,请不要忘记考虑摩擦的影响。如果要下降重物,请考虑增加摩擦力的方法,这些摩擦力将减小您必须承受的力:改变绳索的角度,以不同的方式布置绳索(当然要保护绳索免受损坏)。在提拉重物时,请考虑减少摩擦的方法:使用低摩擦力的滑轮,使用滚轮或光滑的边缘保护装置,并最小化绳索与其他表面交叉的角度。

,