Talja

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli kertoo mekaanisesta laitteesta. Muita merkityksiä on täsmennyssivulla.
Laivassa käytettävä talja.

Talja on köydestä ja yhdestä tai useammasta väkipyörästä (myös pylpyrä, ploki tai rissa) koostuva laite. Talja helpottaa kappaleiden siirtoa tai nostoa kääntämällä vetosuunnan tai pienentämällä tarvittavaa voimaa. Yhdistämällä vinssi ja useita taljapyöriä voidaan käsivoiminkin siirtää tai nostaa raskaita kappaleita. Taljavetoa käytetään mm. kokonaisten laivojen siirtämisessä vetotelakka -tyyppisillä kuivatelakoilla.

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Yksinkertaisia väkipyöriä käytettiin nostureissa noin 3000 vuotta sitten. Useamman väkipyörän taljaa käytettiin ainakin jo 400-luvulla eaa. Arkhimedeen (noin 287-212 eaa.) kerrotaan nostaneen taljalla laivoja telakalle. Myös vastapainolla varustettu vinttikaivo on peräisin antiikin ajalta.

Taljoja käytetään edelleenkin esimerkiksi nostureissa sovittamassa moottorin teho vastaamaan nostettavan kappaleen painoa tai purjeveneissä muuntamaan hallintavoimat ihmisvoimin käsiteltäviksi. Tyypillinen esimerkki on purjeveneen isopurje, jota hallitaan kiristämällä purjeen puomilta veneen kanteen tulevaa köyttä, pienimmissä veneissä köysi voi olla suora tai yhdellä väkipyörällä tehostettu (puolittaa voiman), suuremmissa veneissä taljassa saattaa olla köysi kuusinkertaisena, jolloin tarvittava voima putoaa kuudesosaan.

Talja on usein korvattavissa konevoimalla toimivalla vinssillä, mutta sillä on omat etunsa:

  • Ihmisvoimin käyttävänä se ei tarvitse ulkopuolista voimanlähdettä.
  • Konevinssiin yhdistettynä talja mahdollistaa pienemmän voimanlähteen käytön tai saman voimanlähteen käytön erikokoisten kuormien nostamiseen.
  • Taljalla voidaan kehittää voima, joka on suurempi kuin köyden tai vaijerin kestävyys, josta on hyötyä eri tilanteissa, esim. pitkän ohuen ja taipuisan vaijerin käsittely on usein helpompaa kuin yhden paksun.
  • Yksinkertaisuutensa ansiosta talja voidaan koota ja konfiguroida tarpeen mukaan.

Kiinteäpyöräinen talja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kiinteäpyöräisssä taljassa väkipyörä on kiinnitetty tukipisteeseen, jolloin köyden vetosuunta saadaan käännettyä. Esimerkiksi kattoon kiinnitetyllä taljalla voidaan kappaleita nostaa vetämällä kappaleen painoa ja järjestelmän kitkaa vastaavalla voimalla.

Liikkuvapyöräinen talja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Liikkuvapyöräisessä taljassa väkipyöriä on kiinnitetty kuormaan ja tarvittava voima puoliutuu, mutta vedettävän köyden määrä kaksinkertaistuu. Tehdyn työn määrä ei siis muutu, pienempi voima kohdistuu pidemmälle matkalle.

Yhdistelmä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Neljä erilaista taljaa. Kuvassa näkyy tarvittavien matkojen ja voimien suhde.

Lisäämällä yhdistelemään useampia taljapyöriä saadaan tarvittavaa voimaa pienennettyä edelleen. Esimerkiksi kolmella taljapyörällä saadaan voima pienenemään 1/4 osaan, ja köyden liike nelinkertaistuu liikutettavaan kappaleeseen nähden (oheisen kuvan neljäs pyörä ei tuota voimaetua, vaan suuntaa köyden). Järjestelmään voidaan lisätä väkipyöriä tai vetoköyteen voidaan liittää toinen talja, kuten purjeveneiden takaharusta kiristävässä kukonjalassa on usein.

Yleistäen taljan tuoma etu on kuorman kulkeman matkan suhde järjestelmästä ulos vedetyn köyden pituuteen. Taljan tehokkuutta arvioitaessa on otettava huomioon myös väkipyörien ja köyden hankautumisen aiheuttama kitka, joka heikentää taljasuhdetta.

Ketjutalja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ketjutaljan periaate.

Ketjutalja, vanhemmassa kirjallisuudessa myös erotustalja, eroaa perinteisestä taljasta siinä, että pitkä köysi on korvattu päättymättömällä lenkillä, joka kulkee kahden samalla akselilla olevan eriläpimittaisen pyörän yli. Lenkki on venymättömästä ja liukumattomasta materiaalista, käytännössä kettingistä, ja se roikkuu ylemmistä pyöristä ja sen toiseen silmukkaan on ripustettu nostokoukku. Kun suuremman pyörän ylitse kulkevaa kettinkiä vedetään, myös pienempi pyörä pyörii ja päästää nostokoukun silmukkaan kettinkiä, mutta hitaampaa tahtia kuin sitä vedetään suuremman pyörän yli ja tuloksena on nostokoukun lenkin lyheneminen. Käytännössä tämä tarkoittaa, että vetämällä ketjua pienellä voimalla pitkä matka saadaan suuri kuorma nousemaan vähän matkaa ja taljan hyötysuhde riippuu sen pyörien läpimittojen suhteesta.

Ketjutaljan tasapainoehto voidaan laskea tarkastelemalla sen osien tekemää virtuaalista työtä. Oletetaan, että oheisen kuvan ylempi väkipyörä pyörähtää voiman FZ vaikutuksesta infinitesimaalisen kulman dφ. Tällöin voiman FZ kulkema matka on R dφ, missä R on isomman rattaan säde. Voiman tekemä työ on FZR dφ. Kuormaa kannattava köysi 4 lyhenee matkan R dφ ja 2 venyy matkan r dφ, missä r on pienemmän rattaan säde. Koska köyden lyhenemä jakautuu tasaisesti molempien köysien pituudelle, kuorma nousee matkan 12(Rr) dφ ja suorittaa näin ollen työn -12 FL (Rr) dφ. Koska systeemissä ei tapahdu energiahäviöitä, on näiden töiden summa nolla. Näin saadaan johdettua taljan tasapainoehto

F_{Z}R = \frac{1}{2}F_{L}(R - r)

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Talja.
Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.