Kladka

Kladka je volně otočné kolo na hřídeli, po obvodě zpravidla opatřené drážkou, která vede lano nebo řetěz. Funkcí kladky není přenos kroutícího momentu, ale změna směru tahové síly ohebného média, které je přes kladku vedeno. Vedeným médiem mohou být nejrůznější druhy lan a řetězů, pásy, dráty, struny apod. Podle průřezu vedeného média je vytvarována drážka na obvodě kladky. Kladka je uložena tak, aby bezpečně přenášela výslednici tahových sil média.

Rozdělení kladek 
podle funkce
 vodící – udržují médium v potřebném směru
 napínací – udržují médium v potřebném tahu 
 pracovní – součásti kladkostrojů (německy Flaschenzug)
pevná kladka – s osou uloženou pevně k nosné konstrukci
 volná kladka – s osou uloženou ve volném prvku (v kladnici), takže se vůči konstrukci pohybuje; na kladnici bývá upevněno závěsné zařízení (hák apod.)

podle profilu věnce
 lanové – s drážkou pro lano
 řetězové  
 s drážkou
 se zuby
 hladké – pro pasy

Pracovní kladky 

Pracovní kladky představují z hlediska mechaniky jednoduché stroje založené na principu páky. Ekvivalentem pevné kladky je rovnoramenná dvojzvratná páka s rameny o délce R a ekvivalentem volné kladky je jednozvratná páka s rameny o délce R a 2R.

Účinnost kladky 

Síla přenášená kladkou se snižuje o pasivní odpory, což jsou:
 Čepové tření v ložisku kladky. U kluzného ložiska platí, že moment odporu je , kde  je součinitel tření v čepu,  je průměr kladky a  průměr čepuz čehož plyne Čepová účinnost kladky tedy je 
 Lanový odpor způsobený deformací lana. Navíjené a odvíjené lano na kladce není ideálně poddajné a tak dochází k tomu, že při navíjení se lano oddaluje od povrchu kladky (o míru ) a při odvíjení naopak ulpívá na povrchu kladky, čímž se dostává blíže ose kladky (o míru ). Pak platí rovnováha   z čehož plyne  Lanová účinnost kladky je tedy 

Celková účinnost jedné kladky je 

Jelikož je lanový odpor dán rozměry , jejichž hodnoty je v reálných podmínkách velmi obtížné určit, neboť jsou závislé jednak na konstrukci, ale také na rychlosti a zatížení lana, používají se v praxi empirické hodnoty celkové účinnosti. Pro ocelová lana se berou hodnoty  pro kladky na valivých a  na kluzných ložiskách.

Účinnost volné kladky 
Zátěžová síla  se rozdělí na dvě lana , kde platí  a tedy . Kladka se zátěží se zvedne o míru  a vykoná práci . Volný konec lana musí být tažen silou  po dráze , takže se musí vynaložit práce .Účinnost volné kladky je tedy: .Účinnost jednoduchého kladkostroje složeného z jedné volné a jedné pevné kladky pak bude .

Účinnost zablokované kladky 
Pokud dojde k zablokování kladky a kladka se přestane volně otáčet, začne lano po kladce prokluzovat. V takovém případě se uplatní na kladce odpor zvaný vláknové tření, kde platí: , kde  je Eulerovo číslo,  je součinitel tření lana na kladce a  je úhel opásání (v obloukové míře), který je na kladce zpravidla roven .Účinnost jedné zablokované kladky je: Což například při  (přibližně ocel na oceli nebo litině) dává účinnost  (pokud zanedbáme vliv tvaru drážky).

Kladkostroj 

Kladkostroj je kombinace pevné a volné kladky, případně několika párů kladek. Ty mohou být uloženy nad sebou ve společném třmenu, u lodních kladkostrojů na napínání plachet a lan (tzv. „talje“, angl. tackle) se umísťují vedle sebe na společné ose.

Kladkostroj kombinuje výhody volné a pevné kladky: znásobuje působící sílu, která přitom může působit směrem dolů. Při použití více kladek se potřebná síla F vypočte podle vzorce: F = G / 2n, kde G je tíha břemene a volných kladek, n je počet volných kladek.

Vynález kladkostroje se připisuje Archimédovi, který prý s jeho pomocí sám zavlékl naloženou válečnou loď do přístavu. Po něm se také nazývá Archimédův kladkostroj, kde je pohyblivý konec lana nad volnou kladkou zavěšen na třmen další volné kladky. Potom platí, že síla se zmenší dle vztahu F = G / 2n, kde n je počet skutečně volných kladek.

Účinnost kladkostroje 
V klidu se zátěžová síla  rovnoměrně rozdělí na jednotlivé nosné průřezy. Ale za pohybu se při přechodu lana přes jednotlivé kladky postupně snižuje síla v laně v poměru účinnosti jedné kladky. Součet sil v jednotlivých  nosných průřezech je roven zátěžové síle ., kde   neboli .Zatímco kladnice s volnými kladkami vykoná dráhu , musí konec lana zatížený silou  vykonat dráhu . Pak práce potřebná na zdvižení břemene  je  a práce vynaložená silou  je .Účinnost kladkostroje je poměr práce vykonané k práci dodané: (Pokud potřebujeme, aby tažná síla směřovala dolů, musíme přidat další pevnou kladku o účinnosti . Potom je celková účinnost: .)

Kladky v technické praxi 
V technické praxi se kladky používají u nejrůznějších mechanismů, od zavěšení hodinového závaží až po velká zdvihadla, stavební, důlní a těžební stroje, dále pro napínání drátů elektrického vedení, vypínání plachtoví na jachtách, při stavbách drátěných ohrad či plotů apod. Kladka jako každý jednoduchý stroj práci neušetří, spíše naopak musíme do kladky vložit větší práci, než jakou chceme, aby kladka vykonala, jelikož část vložené práce se ztratí třením. Účinnost kladky je tak vždy menší než 1.

Nejběžnější a nejznámější stroje u nichž jsou použity kladky:
 jeřáb
 výtah nebo zdviž
 vrátek - nejčastěji používaný na stavbách (kupř. při hloubení kopaných studen či opravách střech domů apod.)
 těžní věž
 napínák drátů a lan

Jiné významy slova 
Termínem kladka bývají také označovány některé jiné strojní součásti kupř.:

 tyčové sběrače elektrického proudu (které dříve skutečně končily měděnou kladkou)
 tramvají
 trolejbusů
 vodicí kladky
 magnetofonů
 lanových drah
 lyžařských vleků
 námořních jachet
 … apod.

Odkazy

Reference

Literatura 
 Ottův slovník naučný, heslo Kladka. Sv. 14, str. 288
 Ottův slovník naučný, heslo Kladkostroj. Sv. 14, str. 289

Související články 
 Jeřáb (stroj)
 Lanová dráha

Externí odkazy 
 
 
 Materiály, texty a úlohy ke kladkostroji - německy
 Off-limits.cz, Kladkostroj

Jednoduché stroje
Strojní součásti