Az emberi ipar egyik fő feladata a gravitációs erő elleni munka, és olyan struktúrák felállítása, mint pl hidak és épületek, amelyek elegendőek ahhoz, hogy ellenálljanak a tömegüknek és az általuk gyakorolt gravitációs erőnek visz. Rendelkezni kell egy eszközzel, amellyel ezeket a szerkezeteket valóban fel lehet építeni, és az egyik legismertebb gép a nehéz tárgyak pontos megemeléséhez a daru.
Hosszan uralkodó láthatár, ahol bármi méretű épül, a daruk karokként működnek, amelyek képesek a daru motorjától és horgonypontjától távol lévő tárgyakat felemelni. Ez a gémkar, amelynek hossza és szöge a talajtól az építési (vagy kivitelezési) munka függvényében változtatható.
Szüksége lehet emelési számítási képletre, hogy meghatározza az adott daru felépítésének teherbírását. Ez többnyire alapvető geometriát foglal magában, de a mögöttes fizika egy kis megértése is segít.
Daru részei és fizikája
A darut egy mozgatható és forgó (de egyébként lehorgonyzott) platform tetején működtetik, amelyet több méter szélességnek nevezhetünk. A gémkar felfelé és kifelé terjed egy adott szögben (mondjuk 30 fokon) a hossza szempontjából, és ennek a gémkarnak a végén olyan berendezés van, amely megemeli az emelendő és mozgatandó terhelést.
A terhelés (tömeg és gravitáció szorzata g, vagy 9,8 m / s2) (ideális esetben) függőlegesen emeljük fel, így nincsenek vízszintes erők (a szeles napok rombolják a darukezelőket). Ehelyett egy T feszültséget (egységnyi hosszra eső erő) tartanak fenn a kábelben, amikor a daru felfelé irányuló ereje (amelyet a készülék tetején lévő tárcsa irányít át) pontosan kiegyenlíti a terhelés súlyát. Amikor a motor T pont felett halad, a teher felfelé mozog, feltéve, hogy a kábel elég erős ahhoz, hogy ellenálljon az erőnek.
Daru geometriája
Az egyik oldalról nézve a darugém, a talaj és a függőleges kábel egy derékszögű háromszöget alkot. A hipotenusz a gémkar, a háromszög hosszú karja az r távolság a kitámasztó talpától a terhelésre és a hipotenúz rövid karjára a gém "csúcsának" függőleges h magassága a talaj.
Az effektív r sugárnak figyelembe kell vennie a kitámasztó talapzatát, és így kissé lerövidül az emelési képesség kiszámításához; vagyis nem közvetlenül a motornál indul, ahol ennek a tényleges derékszögű háromszögnek a csúcsa fekszik.
Egy daru egyensúlyban
Az egyensúlyban lévő síknak nincsenek mozgó részei. Ez azt jelenti, hogy a külső erők és a külső nyomatékok összege nulla. Mivel a teher hajlamos lefelé forgatni a gém kart a tengelye körül a kitámasztó talapzatánál, ezt a nyomatékot ki kell egyensúlyozni a gravitáció által kifejtett közvetlen lefelé irányuló erő kiegyensúlyozásával.
- Mint megjegyeztük, a vízszintes erők összege kellene nulla legyen.
Daru emelési képességének kiszámítása
A szabvány daruteljesítmény-számítási képlet által adva
(r) (hC) / 100,
ahol r a sugár (távolság a talaj mentén a teherig), és hC az emelési magasság és a kapacitás szorzata. A kapacitás viszont minden egyes gémkar hosszának és választott szögének sajátos, és egy olyan táblázatban kell megkeresni, mint amilyen az erőforrásokban található.
A végső számítás valójában egy átlag, amelyet az összes kiválasztott sugár maximális hC értékének felhasználásával veszünk fel. Az átlagolt pontok a legkisebb sugár, r, és minden pontos sugár 5,0 méteres egységek között. Így egy teljes értékkészlet úgy nézhet ki, mint 1,9, 5,0, 10,0 és 14,2 m, és az átlag ebben az esetben négy szám átlaga lenne.