在了解起重机滑轮组的工作原理之前,我们先了解一下什么是滑轮组,滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省力又改变力作用方向的目的。使用中,省力多少和绳子的绕法,决定于滑轮组的使用效果。滑轮被两根绳子承担,即每根绳承担物体和动滑轮。力就是物体和动滑轮总重的几分之一。了解起重机滑轮组的工作原理是:n为奇数时,绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担,其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如:n=5,则需两个动滑轮(3+2)。n为偶数时,绳子从定滑轮为起始,这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如:n=4,则需两个动滑轮(2+2);按要求确定定滑轮个数,原则是:一般的:两股绳子配一个动滑轮,一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时,偶数段绳子可减少一个定滑轮;要改变力作用方向,需增加一个定滑轮。
有的中学物理教科书认为,利用滑轮组运输或提升货物,只能省力,但不能省功,中学物理教科书的上述结论对从事机械传动设计工作的工程师影响极大,由于汽车、火车、轮船等运输装置和各种机械装置在使用的过程中会频繁地出现启动、加速、减速、停止等各种运动,并在启动、加速、减速、停止等各种运动过程中消耗大量的能量,完全需要在理论上说明怎样设计或使用汽车、火车、轮船等运输装置的传动系统,以使其处于最佳节能状态,但中学物理教科书的上述结论使得机械工程师在从事机械传动设计时,以及在指导人们使用运输车辆和机械装置时,往往忽略了滑轮组的段数或减速机的传动比在各种状态下与节能的关系,造成现有的许多运输车辆和机械传动装置在运行过程中的能量消耗较高,输送货物数量较少。
使用滑轮组的目的是运输或提升一定数量货物到达目的地,每个从事具体劳动的人都希望多拉快跑,即省力、又迅速地完成工作。为了对比使用滑轮组与不使用滑轮组的区别,令滑轮组输入端绳子的加速度在使用滑轮组与不使用滑轮组时都为a1值,在此状态下动力装置输出的功率相等,设不使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m′,使用滑轮组时动力装置运输的物体M质量为m,则有(F-m′g)/m′=(K2F-Kmg)/m (13) 化简后可得: m=K2m′/〔1+(K-1)m′g/F〕 (14)