Uma das principais tarefas na indústria humana é trabalhar contra a força da gravidade e erguer estruturas como pontes e edifícios suficientes para suportar a força gravitacional imposta à sua massa e à das pessoas que carregar. É preciso ter um meio de realmente construir essas estruturas, e uma das peças de maquinário mais reconhecidas para levantar objetos pesados de maneiras precisas é o guindaste.
Há muito dominando os horizontes onde qualquer coisa de tamanho está sendo construída, os guindastes funcionam como alavancas capazes de levantar objetos à distância do motor e do ponto de ancoragem do guindaste. Isso é feito usando um braço de lança, cujo comprimento e ângulo a partir do solo podem ser variados de acordo com o trabalho de construção (ou desconstrução) em mãos.
Você pode precisar de uma fórmula de cálculo de içamento para determinar a capacidade de içamento de uma determinada configuração de guindaste. Isso envolve principalmente geometria básica, mas um pouco de compreensão da física subjacente também ajuda.
Partes e física de um guindaste
Um guindaste é operado do topo de uma plataforma móvel e rotativa (mas de outra forma ancorada) chamada base estabilizadora, que pode ter vários metros de largura. O braço da lança se estende para cima e para fora em um determinado ângulo (digamos 30 graus) em seu comprimento, e no final deste braço da lança está um aparelho que levanta a carga a ser içada e movida.
A carga (massa vezes gravidade g, ou 9,8 m / s2) é (idealmente) levantado verticalmente, de forma que nenhuma força horizontal esteja em jogo (dias de vento são devastadores para os operadores de guindaste). Em vez disso, uma tensão T (força por unidade de comprimento) é mantida no cabo quando a força para cima do guindaste (redirecionada por uma polia no topo do aparelho) equilibra exatamente o peso da carga. Quando o motor conduz T acima deste ponto, a carga se move para cima, desde que o cabo seja forte o suficiente para suportar a força.
Geometria de um Guindaste
Visto de um lado, a lança do guindaste, o solo e o cabo vertical formam um triângulo retângulo. A hipotenusa é o braço da lança, o braço longo do triângulo é a distância r da base do estabilizador para a carga e o braço curto da hipotenusa é a altura vertical h da "ponta" da lança acima do chão.
O raio efetivo r deve levar em conta a base do estabilizador e, portanto, é ligeiramente reduzido para calcular a capacidade de levantamento; isto é, ele não começa diretamente no motor, onde está a ponta desse triângulo retângulo de fato.
Um guindaste em equilíbrio
Um plano em equilíbrio não possui partes móveis. Isso significa que a soma das forças externas e torques externos é zero. Como a carga tende a girar o braço da lança para baixo em torno de seu eixo na base do estabilizador, esse torque deve ser equilibrado junto com o equilíbrio da força descendente direta exercida pela gravidade.
- Como observado, a soma das forças horizontais deve ser zero.
Cálculo da capacidade de levantamento do guindaste
O padrão fórmula de cálculo da capacidade do guindaste É dado por
(r) (hC) / 100,
onde r é o raio (distância ao longo do solo até a carga) e hC é a altura de levantamento vezes a capacidade. A capacidade, por sua vez, é particular para cada comprimento e ângulo do braço da lança escolhido e deve ser consultada em uma tabela como a dos Recursos.
O cálculo final é na verdade uma média, obtida usando o valor de hC que é máximo para cada raio escolhido. Os pontos médios são o raio mínimo, o próprio r, e cada raio exato em unidades de 5,0 metros entre eles. Assim, um conjunto completo de valores pode ser semelhante a 1,9, 5,0, 10,0 e 14,2 m, e a média, neste caso, seria a média de quatro números.
