Rihmaratas on lihtne masin, mis konstrueeriti iidsetel aegadel, kuid on siiani paljude kaasaegsete masinate aluseks. Sisuliselt on see ratas, mille kaudu on keeratud köis või muu nöör. Trossi üks ots on tavaliselt ankurdatud raskuse või muu koormuse külge ning vaba otsa tõmbamisel – tavaliselt inimese, aga võib-olla ka masina poolt – muudab ratas rakendatava jõu suunda ja muudab selle palju lihtsamaks. tõsta kinnitatud raskust. Seda tüüpi tööriistu on mitmes erinevas suuruses ja erinevas variandis, kuid peaaegu kõigil juhtudel on eesmärk sama, nimelt raskete esemete tõstmise lihtsustamine ja energia tõhusam suunamine.
Põhikomponendid
Insenerid räägivad üldiselt “lihtsatest masinatest” kuues erinevas kategoorias: kaldtasapinnad, hoovad, kruvid, kiilud, rattad ja teljed ning rihmarattad. Kõik on valmistatud põhilistest igapäevastest komponentidest ja kõik muudavad inimese töö ühel või teisel viisil lihtsamaks. Rihmarattad on tavaliselt kõige rohkem seotud suurte objektide tõstmise ja teisaldamisega.
Kõige elementaarsemal kujul koosneb see tööriist veidi enamast kui soonega rattast. Soone sees jookseb köis, rihm või tross. Seda mehhanismi saab kasutada üksi või teistega rihmarattasüsteemis ühendatud. Mida suurem on rihmarataste arv süsteemis, seda vähem jõudu kulub objekti tõstmiseks.
Süsteemi tüübid
Süsteeme on kolme põhitüüpi: (1) fikseeritud, fikseeritud teljega; (2) teisaldatav, vaba sillaga; ja (3) liitteljed koos fikseeritud ja liigutatavate telgede kombinatsiooniga Liikuvad ja liitteljed kipuvad jõudu korrutades olema tõhusamad kui fikseeritud süsteemid.
Ratas-nööritööriistu saab kasutada ka koos teiste tööriistadega spetsiifilisematel eesmärkidel. Nn rihma ja rihmaratta süsteem on üks näide. Need on tavaliselt “kinnised” süsteemid, milles mitu soonega ratast on ühendatud ühe ringikujulise ühendatud rihmaga ja on mõeldud pigem energia edastamiseks ja võimendamiseks kui sirge tõstejõu jaoks.
Tõstmise eelis
Seda tüüpi masinate üks suurimaid eeliseid on võime liigutada raskeid esemeid ja suunata tõsteenergiat ilma suuremat jõudu avaldamata. Üldiselt, mida raskem on objekt, seda rohkem jõudu peab inimene selle liigutamiseks rakendama. Selle energia suunamine mööda köit ja ümber ratta – või rataste seeriat, olenevalt objekti kaalust &madash; võib muuta üldise pingutuse, mida tavaliselt tuntakse kui “tõsteeelist”, palju tõhusamaks.
Näiteks peab inimene tavaliselt 10 naelase (4.5 kg) raskuse tõstmiseks rakendama umbes 10 naela (4.5 kilogrammi) jõudu ja enamikul juhtudel tuleb seda jõudu rakendada otse ülespoole suunatud liigutusega. Kui raskus on kinnitatud rihmarattale, peab inimene siiski rakendama sama palju mõõdetud jõudu, kuid selle avaldamise suund muutub. Kui inimene on köiesüsteemi külge kinnitatud, peab inimene pigem alla tõmbama kui üles tõstma. See võimaldab tõhusamalt ära kasutada inimese kehakaalu ja pingutust.
Mida rohkem rattaid antud süsteemis on, seda tõhusam see tõenäoliselt on. Kui raskus on kinnitatud näiteks kahe süsteemi külge, peab inimene avaldama ainult 5 naela (2.26 kg) jõudu. Neli jaoks on vaja 2.5 (1.13 kg) naela jõudu ja nii edasi.
Levinud näited
Neid tööriistu võib leida paljudes tänapäevastes seadetes. Liftid on võib-olla ühed levinumad: kuigi neid väljastpoolt ei näe, aitavad suured pöörlevate rataste ja kaablite süsteemid autodel üles-alla liikuda. Enamasti juhitakse neid arvutite abil ja tõstetakse mehaaniliste vahenditega, mitte tööjõuga, kuid tõhusus on sama. Paljud automootorid sõltuvad ka rihmasüsteemidest, mis aitavad suunata energiat mootorist rattavõllidele ja muudele liikuvatele osadele. Purjekad kasutavad neid sageli purjede pinge kontrollimiseks ning need on tavalised ka kraanade ja muude masinate puhul.