Ένα από τα κύρια καθήκοντα της ανθρώπινης βιομηχανίας είναι η εργασία ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας και η ανέγερση δομών όπως γέφυρες και κτίρια επαρκή για να αντέχουν τη βαρυτική δύναμη που επιβάλλεται στη μάζα τους και σε εκείνη των ανθρώπων που αυτοί μεταφέρω. Κάποιος πρέπει να έχει ένα μέσο για την κατασκευή αυτών των κατασκευών και ένα από τα πιο αναγνωρίσιμα κομμάτια μηχανημάτων για την ανύψωση βαριών αντικειμένων με ακριβείς τρόπους είναι ο γερανός.
Μακροχρόνιοι κυρίαρχοι ουρανοί όπου κατασκευάζεται οτιδήποτε μέγεθος, οι γερανοί λειτουργούν ως μοχλοί που μπορούν να ανυψώσουν αντικείμενα σε απόσταση από τον κινητήρα και το σημείο αγκύρωσης του γερανού. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας ένα βραχίονα βραχίονα, το μήκος και η γωνία από το έδαφος των οποίων μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με την εργασία κατασκευής (ή την κατασκευή).
Μπορεί να χρειαστείτε έναν τύπο υπολογισμού ανύψωσης για να προσδιορίσετε την ικανότητα ανύψωσης μιας δεδομένης ρύθμισης γερανού. Αυτό περιλαμβάνει ως επί το πλείστον βασική γεωμετρία, αλλά βοηθά επίσης λίγη κατανόηση της υποκείμενης φυσικής.
Μέρη και φυσική ενός γερανού
Ένας γερανός λειτουργεί από πάνω από μια κινητή και περιστρεφόμενη (αλλά αλλιώς αγκυροβολημένη) πλατφόρμα που ονομάζεται βάση στήριξης, η οποία μπορεί να έχει πλάτος αρκετά μέτρα. Ο βραχίονας του βραχίονα εκτείνεται προς τα πάνω και προς τα έξω σε μια δεδομένη γωνία (ας πούμε 30 μοίρες) για το μήκος του, και στο τέλος αυτού του βραχίονα βραχίονα είναι μια συσκευή που ανυψώνει το φορτίο που πρέπει να ανυψωθεί και να μετακινηθεί.
Το φορτίο (μάζα φορές βαρύτητα g, ή 9,8 m / s2) (ιδανικά) ανυψώνεται κάθετα, οπότε δεν υπάρχουν οριζόντιες δυνάμεις στο παιχνίδι (θυελλώδεις ημέρες παίζουν χάος για χειριστές γερανών). Αντίθετα, μια τάση Τ (δύναμη ανά μονάδα μήκους) διατηρείται στο καλώδιο όταν η ανοδική δύναμη του γερανού (ανακατευθύνεται από τροχαλία στο πάνω μέρος της συσκευής) εξισορροπεί ακριβώς το βάρος του φορτίου. Όταν ο κινητήρας κινεί το T πάνω από αυτό το σημείο, το φορτίο κινείται προς τα πάνω, αρκεί το καλώδιο να είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αντέχει στη δύναμη.
Γεωμετρία ενός γερανού
Από τη μία πλευρά, ο βραχίονας γερανού, η γείωση και το κατακόρυφο καλώδιο σχηματίζουν ένα δεξί τρίγωνο. Η υποτείνουσα είναι ο βραχίονας βραχίονα, ο μακρύς βραχίονας του τριγώνου είναι η απόσταση r από τη βάση στήριξης στο φορτίο και το βραχίονα της υποτενούς χρήσης είναι το κατακόρυφο ύψος h του άκρου του βραχίονα πάνω από το έδαφος.
Η πραγματική ακτίνα r πρέπει να λαμβάνει υπόψη τη βάση του ακροδέκτη και συνεπώς ελαττώνεται ελαφρώς για τον υπολογισμό της ικανότητας ανύψωσης. Δηλαδή, δεν ξεκινά απευθείας στον κινητήρα, όπου βρίσκεται η άκρη αυτού του de facto δεξιού τριγώνου.
Ένας γερανός σε ισορροπία
Ένα επίπεδο ισορροπίας δεν έχει κινούμενα μέρη. Αυτό σημαίνει ότι το άθροισμα των εξωτερικών δυνάμεων και των εξωτερικών ροπών είναι μηδέν. Δεδομένου ότι το φορτίο τείνει να περιστρέφει τον βραχίονα του βραχίονα προς τα κάτω γύρω από τον άξονά του στη βάση στήριξης, αυτή η ροπή πρέπει να ισορροπείται μαζί με την εξισορρόπηση της άμεσης προς τα κάτω δύναμης που ασκείται από τη βαρύτητα.
- Όπως σημειώθηκε, το άθροισμα των οριζόντιων δυνάμεων πρέπει να είναι μηδέν.
Υπολογισμός χωρητικότητας ανύψωσης γερανού
Το πρότυπο τύπος υπολογισμού χωρητικότητας γερανού δίνεται από
(r) (hC) / 100,
όπου r είναι η ακτίνα (απόσταση κατά μήκος του εδάφους έως το φορτίο) και η hC ανυψώνει το ύψος επί της χωρητικότητας. Η χωρητικότητα, με τη σειρά της, είναι ιδιαίτερη για κάθε μήκος και γωνία βραχίονα βραχίονα που έχει επιλεγεί και πρέπει να αναζητηθεί σε έναν πίνακα όπως αυτός των πόρων.
Ο τελικός υπολογισμός είναι στην πραγματικότητα ένας μέσος όρος, που λαμβάνεται χρησιμοποιώντας την τιμή της hC που είναι μέγιστη για κάθε ακτίνα που επιλέγεται. Ο μέσος όρος των σημείων είναι η ελάχιστη ακτίνα, το ίδιο το r, και κάθε ακριβής ακτίνα σε μονάδες 5,0 μέτρων μεταξύ τους. Έτσι, ένα πλήρες σύνολο τιμών μπορεί να μοιάζει με 1,9, 5,0, 10,0 και 14,2 m, και ο μέσος όρος σε αυτήν την περίπτωση θα είναι ο μέσος όρος τεσσάρων αριθμών.