En af hovedopgaverne i den menneskelige industri er at arbejde mod tyngdekraften og opføre strukturer som f.eks broer og bygninger, der er tilstrækkelige til at modstå tyngdekraften, der pålægges deres masse og de mennesker, de bære. Man skal have et middel til faktisk at bygge disse strukturer, og en af de mest genkendelige stykker maskiner til at løfte tunge genstande på præcise måder er kranen.
Lange dominerende skylines, hvor der bygges noget af størrelse, fungerer kraner som løftestænger, der er i stand til at løfte genstande i en afstand fra motoren og kranens ankerpunkt. Dette gøres ved hjælp af en bom arm, hvor længden og vinklen fra jorden kan varieres i henhold til det aktuelle konstruktions- (eller de-konstruktionsopgave).
Du har muligvis brug for en beregningsformel for løft for at bestemme løftekapaciteten for en given kranopsætning. Dette involverer for det meste grundlæggende geometri, men en lille forståelse af den underliggende fysik hjælper også.
Dele og fysik af en kran
En kran betjenes fra oven på en bevægelig og roterende (men ellers forankret) platform kaldet en støttebenbase, som kan være flere meter bred. Bomarmen strækker sig opad og udad i en given vinkel (f.eks. 30 grader) for sin længde, og i slutningen af denne bommearm er der et apparat, der løfter lasten, der skal hejses og flyttes.
Belastningen (masse gange tyngdekraften g eller 9,8 m / s2) løftes (ideelt) lodret, så der er ingen vandrette kræfter i spil (blæsende dage spiller kaos for kranoperatører). I stedet opretholdes en spænding T (kraft pr. Længdeenhed) i kablet, når kranens opadgående kraft (omdirigeret med en remskive i toppen af apparatet) nøjagtigt afbalancerer lastens vægt. Når motoren kører T over dette punkt, bevæger lasten sig opad, forudsat at kablet er stærkt nok til at modstå kraften.
Kranens geometri
Set fra den ene side udgør kranbommen, jorden og det lodrette kabel en højre trekant. Hypotenusen er bomarmen, den lange arm i trekanten er afstanden r fra støttebenbasen til belastningen og den korte arm af hypotenusen er den lodrette højde h af bommens "spids" over jord.
Den effektive radius r skal tage højde for støttebenbunden og forkortes således let for beregning af løftekapacitet; det vil sige, det starter ikke direkte ved motoren, hvor spidsen af denne de facto højre trekant ligger.
En kran i ligevægt
Et plan i ligevægt har ingen bevægelige dele. Dette betyder, at summen af de eksterne kræfter og eksterne drejningsmomenter er nul. Da belastningen har en tendens til at rotere bomarmen nedad omkring sin akse ved støttebenbasen, skal dette drejningsmoment afbalanceres sammen med en afbalancering af den direkte nedadgående kraft, der udøves af tyngdekraften.
- Som bemærket, summen af de vandrette kræfter skulle gerne være nul.
Beregning af kranløftekapacitet
Standarden formel til beregning af krankapacitet er givet af
(r) (hC) / 100,
hvor r er radius (afstand langs jorden til belastningen) og hC er løftehøjde gange kapacitet. Kapaciteten er igen bestemt for hver valgt armlængde og vinkel og skal kigges op i en tabel som den i ressourcerne.
Den endelige beregning er faktisk et gennemsnit taget ved hjælp af værdien af hC, der er maksimum for hver valgt radius. De gennemsnitlige punkter er den mindste radius, selve r og hver nøjagtige radius ved enheder på 5,0 meter imellem. Således kan et komplet sæt værdier se ud som 1,9, 5,0, 10,0 og 14,2 m, og gennemsnittet i dette tilfælde ville være gennemsnittet af fire tal.