Как пользоваться
- Выберите механизм.
- Введите два его размера в одной единице (или число ветвей, или число зубьев).
- Введите груз и КПД — 100 % для идеального механизма.
- Получите идеальный и реальный выигрыш в силе и нужное усилие.
Формулы
- Рычаг: k = плечо силы ÷ плечо груза.
- Система блоков: k = число ветвей, держащих груз.
- Ворот: k = радиус колеса ÷ радиус оси.
- Наклонная плоскость: k = длина ÷ высота. Клин: k = длина грани ÷ толщина.
- Винт: k = 2π × радиус рукоятки ÷ шаг резьбы.
- Шестерни: k = зубья ведомой ÷ зубья ведущей (выигрыш в моменте).
- Реальный: k × КПД; усилие = груз ÷ реальный выигрыш.
Пример расчёта
Лом: от опоры до руки 1,5 м, до камня 0,3 м. Выигрыш 1,5 ÷ 0,3 = 5. Чтобы поднять 500 Н, нужно 500 ÷ 5 = 100 N, экономия силы 80 %.
Полиспаст с 4 ветвями при КПД 80 %: реальный выигрыш 4 × 0,8 = 3,2, груз 100 кгс требует усилия 100 ÷ 3,2 = 31,25 kgf.
Винтовой домкрат с рукояткой 200 мм и шагом 2 мм: 2π × 200 ÷ 2 = 628,3185, значит 10 000 Н в теории поднимаются усилием 15,9155 N. Реальные винтовые домкраты теряют на трении в резьбе много, часто больше половины, поэтому ставьте реалистичный КПД.
Советы
- Выигрыш в силе — проигрыш в пути. Работа на входе равна работе на выходе: при выигрыше 5 рука проходит в 5 раз больший путь.
- Выигрыш меньше 1 — не ошибка. Рычаг третьего рода, например пинцет, проигрывает в силе ради скорости и размаха.
- Шестерни и скорость. Пара с выигрышем 3 вращает выходной вал втрое медленнее входного.