Eine der Hauptaufgaben der menschlichen Industrie ist die Arbeit gegen die Schwerkraft und das Errichten von Bauwerken wie Brücken und Gebäude, die ausreichen, um der Schwerkraft zu widerstehen, die auf ihre Masse und die der Menschen, die sie haben, ausgeübt wird tragen. Man muss ein Mittel haben, um diese Strukturen tatsächlich zu bauen, und eines der bekanntesten Geräte zum präzisen Heben schwerer Gegenstände ist der Kran.
Lange dominierende Tragseile, wo etwas von der Größe gebaut wird, fungieren Kräne als Hebel, die in der Lage sind, Gegenstände in einiger Entfernung vom Motor und Ankerpunkt des Krans anzuheben. Dies geschieht mit a Auslegerarm, deren Länge und Winkel vom Boden entsprechend der Bau- (oder Rückbau-) Aufgabe variiert werden können.
Möglicherweise benötigen Sie eine Berechnungsformel für den Hub, um die Hubkapazität einer bestimmten Krankonfiguration zu bestimmen. Dies beinhaltet hauptsächlich grundlegende Geometrie, aber auch ein wenig Verständnis der zugrunde liegenden Physik hilft.
Teile und Physik eines Krans
Ein Kran wird von einer beweglichen und rotierenden (aber ansonsten verankerten) Plattform aus betrieben, die als Auslegerbasis bezeichnet wird und mehrere Meter breit sein kann. Der Auslegerarm erstreckt sich über seine Länge in einem gegebenen Winkel (z. B. 30 Grad) nach oben und außen, und am Ende dieses Auslegerarms befindet sich eine Vorrichtung, die die zu hebende und zu bewegende Last anhebt.
Die Last (Masse mal Schwerkraft g oder 9,8 m/s2) wird (idealerweise) vertikal angehoben, sodass keine horizontalen Kräfte im Spiel sind (windige Tage bringen Kranfahrer zum Verhängnis). Stattdessen wird eine Spannung T (Kraft pro Längeneinheit) im Seil aufrechterhalten, wenn die Aufwärtskraft des Krans (umgeleitet durch eine Rolle an der Oberseite des Geräts) das Gewicht der Last genau ausgleicht. Wenn der Motor T über diesem Punkt antreibt, bewegt sich die Last nach oben, vorausgesetzt, das Kabel ist stark genug, um der Kraft standzuhalten.
Geometrie eines Krans
Von einer Seite betrachtet bilden der Kranausleger, der Boden und das Vertikalseil ein rechtwinkliges Dreieck. Die Hypotenuse ist der Auslegerarm, der lange Arm des Dreiecks ist der Abstand r von der Auslegerbasis zur Last und dem kurzen Arm der Hypotenuse ist die vertikale Höhe h der Auslegerspitze über dem Boden.
Der Wirkradius r muss den Stützfuß berücksichtigen und wird daher für die Tragfähigkeitsberechnung geringfügig gekürzt; dh er startet nicht direkt am Motor, wo die Spitze dieses de facto rechtwinkligen Dreiecks liegt.
Ein Kran im Gleichgewicht
Eine Ebene im Gleichgewicht hat keine beweglichen Teile. Das heißt, die Summe der äußeren Kräfte und äußeren Drehmomente ist Null. Da die Last dazu neigt, den Auslegerarm nach unten um seine Achse an der Auslegerbasis zu drehen, muss dieses Drehmoment zusammen mit der durch die Schwerkraft ausgeübten direkten Abwärtskraft ausgeglichen werden.
- Wie bereits erwähnt, ist die Summe der Horizontalkräfte sollte null sein.
Berechnung der Krantragfähigkeit
Der Standard Formel zur Berechnung der Krankapazität capacity wird gegeben von
(r)(hC)/100,
wobei r der Radius (Abstand entlang des Bodens zur Last) und hC die Hubhöhe mal Tragfähigkeit ist. Die Kapazität hängt wiederum von jeder gewählten Auslegerarmlänge und -winkel ab und muss in einer Tabelle wie der in den Ressourcen nachgeschlagen werden.
Die endgültige Berechnung ist eigentlich ein Durchschnitt, der unter Verwendung des Wertes von hC gebildet wird, der für jeden gewählten Radius maximal ist. Die gemittelten Punkte sind der minimale Radius, r selbst, und jeder exakte Radius in Einheiten von 5,0 Metern dazwischen. Somit könnte ein vollständiger Satz von Werten wie 1,9, 5,0, 10,0 und 14,2 m aussehen, und der Durchschnitt wäre in diesem Fall der Durchschnitt von vier Zahlen.
