En av hovedoppgavene i menneskelig industri er å gjøre arbeid mot tyngdekraften, og å montere strukturer som broer og bygninger som er tilstrekkelige til å tåle tyngdekraften pålagt massen deres og folket de bære. Man må ha et middel til å faktisk bygge disse konstruksjonene, og en av de mest gjenkjennelige maskinstykkene for å løfte tunge gjenstander på presise måter er kranen.
Lange dominerende skyline hvor det bygges noe av størrelse, fungerer kraner som spaker som kan løfte gjenstander i en avstand fra motoren og kranens ankerpunkt. Dette gjøres ved hjelp av en bomarmhvor lengden og vinkelen fra bakken kan varieres i henhold til konstruksjonsjobben (eller dekonstruksjonen).
Det kan hende du trenger en løfteberegningsformel for å bestemme løftekapasiteten til en gitt kranoppsett. Dette involverer for det meste grunnleggende geometri, men litt forståelse av den underliggende fysikken hjelper også.
Deler og fysikk av en kran
En kran betjenes fra toppen av en bevegelig og roterende (men ellers forankret) plattform kalt en støttebenbase, som kan være flere meter bred. Bomarmen strekker seg oppover og utover i en gitt vinkel (si 30 grader) for sin lengde, og på enden av denne bommen er det et apparat som løfter lasten som skal heises og flyttes.
Lasten (masse ganger tyngdekraften g, eller 9,8 m / s2) løftes (ideelt sett) vertikalt, så ingen horisontale krefter er i spill (blåsende dager ødelegger for kranoperatører). I stedet opprettholdes en strekk T (kraft per lengdeenhet) i kabelen når kranens oppadgående kraft (omdirigert av en trinse på toppen av apparatet) nøyaktig balanserer vekten av lasten. Når motoren kjører T over dette punktet, beveger lasten seg oppover, forutsatt at kabelen er sterk nok til å tåle kraften.
Kranens geometri
Sett fra den ene siden utgjør kranbommen, bakken og den vertikale kabelen en høyre trekant. Hypotenusen er bomarmen, den lange armen i trekanten er avstanden r fra støttebenbasen til lasten og den korte armen på hypotenusen er den vertikale høyden h på bommens "spiss" over bakke.
Den effektive radien r må ta høyde for støttebenbunnen og blir dermed litt forkortet for å beregne løftekapasitet; det vil si at den ikke starter direkte ved motoren, der tuppen av denne de facto høyre trekanten ligger.
En kran i likevekt
Et plan i likevekt har ingen bevegelige deler. Dette betyr at summen av de ytre kreftene og de eksterne momentene er null. Siden lasten har en tendens til å rotere bomarmen nedover rundt sin akse ved støttebenbunnen, må dette dreiemomentet balanseres sammen med å balansere den direkte nedadgående kraften som utøves av tyngdekraften.
- Som nevnt, summen av de horisontale kreftene bør være null.
Beregning av løftekapasitet for kran
Standarden formel for beregning av krankapasitet er gitt av
(r) (hC) / 100,
hvor r er radien (avstand langs bakken til lasten) og hC er løftehøyde ganger kapasitet. Kapasiteten er i sin tur bestemt for hver bomarmslengde og vinkel som er valgt, og må sees opp i en tabell som den i ressursene.
Den endelige beregningen er faktisk et gjennomsnitt, tatt ved å bruke verdien av hC som er maksimum for hver valgte radius. Gjennomsnittlige poeng er minimumradius, selve r, og hver eksakte radius ved enheter på 5,0 meter i mellom. Dermed kan et komplett verdisett se ut som 1,9, 5,0, 10,0 og 14,2 m, og gjennomsnittet i dette tilfellet vil være gjennomsnittet av fire tall.