Bagaimana Kren Overhed Berfungsi – Tuas, Takal, Silinder Hidraulik Dan Kelebihan Mekanikal

Pernahkah anda kagum dengan teknologi moden? Walaupun banyak teknologi dan jentera moden, sebenarnya, sangat rumit, sesetengahnya sebenarnya sangat masuk akal, sebaik sahaja anda menyingkirkan loceng dan wisel.
Kren pembinaan, sebagai contoh, adalah mesin sedemikian. Kren biasanya menggunakan hanya tiga mesin ringkas. Tuas, takal, dan silinder hidraulik.

Tuas

Dalam artikel ini, kami akan mengkaji secara ringkas mekanisme yang sangat penting dalam kren pembinaan: tuil. Tiga artikel berikutnya, bagaimanapun, akan menyiasat peranan takal, silinder hidraulik, dan konsep kelebihan mekanikal, masing-masing, dalam kren pembinaan.

Jadi, bagaimana kren atas berfungsi? Pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil, kebanyakan kren menggunakan tuil untuk mengangkat beban yang sangat besar. Hampir semua kren yang dipasang dan banyak kren seimbang memaksimumkan kapasiti angkat dengan tuil.

Kren ini menggunakan tuil, atau lengan mekanikal, yang meningkatkan kekuatannya. Walaupun sistem tali, rantai, dan takal yang kompleks biasanya mengiringi lengan mekanikal, tuas itu sendiri hanyalah mesin ringkas.

Orang dahulu telah lama menggunakan tuas dalam amalan untuk membina kuil besar, monumen, dan kubu. Malah, sarjana berpendapat bahawa orang Mesir kemungkinan besar menggunakan tuas untuk membina Piramid Besar.

Walau bagaimanapun, kebanyakan ahli sejarah mengaitkan perkembangan teori geometri di sebalik tuil kepada Archimedes. Archimedes, seorang Ahli Matematik dan Ahli Falsafah, tinggal di Yunani Purba sekitar abad ketiga BCE Kononnya, dia pernah menyindir, "Beri saya tempat untuk berdiri, dan saya akan menggerakkan Bumi dengan tuas."

Tuas itu sendiri ialah bar stabil yang terletak pada titik pangsi, atau tumpu. Anda boleh menekan satu hujung dengan beberapa daya "usaha" untuk menghasilkan beberapa daya "kerja" yang terhasil pada hujung yang satu lagi. Tenaga kerja biasanya membawa atau memegang objek yang diangkat.

Saintis mengelaskan semua tuas kepada tiga kumpulan berbeza. Dalam tuas kelas satu, titik tumpu terletak di antara usaha dan tenaga kerja, seperti pada jongkang-jongket atau linggis. Tuas kelas dua ialah tuas di mana tenaga kerja berada di antara tumpu dan daya usaha, seperti kereta sorong. Dan dalam kelas tiga tuas, daya usaha digunakan antara titik tumpu dan tenaga kerja, seperti dalam pinset.

Tetapi, sekali lagi, bagaimana kren atas berfungsi? Seperti yang akan kita lihat dengan takal dan silinder hidraulik, tuil memanipulasi konsep yang dikenali sebagai tork. Tork mengukur jarak di mana daya dikenakan, atau tork sama daya dengan jarak.

Seperti yang Archimedes sedar, memanipulasi tork memberikan kapasiti angkat yang lebih besar. Sebagai contoh, pertimbangkan jungkat-jungkit mudah di taman permainan. Jungkat-jungkit dalam sepuluh kaki panjang, dan ia berputar pada bar terus di tengah-tengah papan jongkang-jongket. Seorang di sebelah duduk seorang kanak-kanak seberat 200 paun, dan di sebelah bertentangan duduk seorang kanak-kanak seberat 100 paun yang lebih scrawnier.

Kanak-kanak yang lebih gemuk pasti akan menolak bahagian jungkat-jungkitnya ke tanah, manakala kanak-kanak kurus itu bangun. Untuk kanak-kanak yang lebih kecil, anda mesti menggunakan lebihan 100 paun daya untuk mengimbangi jungkat-jungkit sahaja!

Tetapi bagaimana jika dia mempunyai kebolehan ajaib yang membolehkan dia memanjangkan sisi jungkat-jungkitnya sebanyak 5 kaki lagi. Sisi sepuluh kaki jongkang-jongketnya, dipadankan dengan berat 100 paunnya, akan membolehkannya mengimbangi jongkang-jongket itu. Dan, secara teorinya, jika dia memanjangkan sisinya ke panjang lebih daripada 10 kaki, sisinya akan perlahan-lahan menjalar ke tanah, mengangkat anak yang lebih gemuk itu dari tanah.

Namun, sekali lagi, bagaimana kren atas berfungsi? Tuas, sebahagiannya, memanipulasi tork membolehkan kren mengangkat beban yang sangat berat. Semakin anda menyebarkan daya usaha pada jarak yang lebih jauh, semakin sedikit daya "usaha" yang diperlukan untuk membuat lif. Tuas bukan sahaja membantu kanak-kanak kurus tetapi juga ratusan jurutera, arkitek dan pekerja binaan yang mengangkat beban yang besar setiap hari!
Nantikan segmen seterusnya dalam siri kami "Bagaimana kren overhed berfungsi?", apabila kami akan meneroka peranan takal. Kemudian kita akan beralih kepada silinder hidraulik dan konsep kelebihan mekanikal.

Barnhart Crane and Rigging Company sentiasa meningkatkan tahap dalam industri kren. Jika anda memerlukan kren atau ingin mengetahui lebih lanjut, sila lawati halaman Perkhidmatan Kren dan Pemindahan Jentera di tapak web Kren Barnhart.

Manipulasi tork takal

Dalam artikel terakhir saya, saya bertanya soalan: bagaimana kren overhed berfungsi? Untuk menyelesaikan enigma ini, saya mula-mula menyiasat peranan penting tuil dalam kren pembinaan. Hari ini, kita akan melihat bahawa manipulasi tork takal, seperti tuil, meningkatkan keupayaan kren untuk mengangkat beban berat. Dalam artikel berikut, kami akan meneroka silinder hidraulik dan konsep kelebihan mekanikal.

Seperti halnya tuas, para sarjana mengkreditkan Archimedes dengan perkembangan teori terawal takal. Menurut Plutarch, seorang ahli sejarah Yunani, Archimedes mendakwa bahawa dia boleh menggerakkan dunia jika dia mempunyai takal yang mencukupi, kenyataan yang hampir sama dengan cadangannya tentang menggerakkan Bumi dengan tuas. Kisah itu berterusan apabila Raja Hieron dari Syracuse meminta Archimedes untuk memindahkan sebuah kapal besar dalam tentera laut Hieron. Pada hari yang ditetapkan, Archimedes menetapkan sistem takalnya, Raja memuatkan kapal itu penuh dengan penumpang dan kargo, dan kemudian Archimedes duduk dari jauh dan menarik tali. Keputusan? Plutarch menjelaskan kapal yang dihantar bergerak "selancar dan sekata seolah-olah dia berada di dalam laut."

Bagi orang dahulu, ini adalah sesuatu yang baru, tetapi hari ini, ini adalah sains asas. Untuk menerangkannya secara kasar, takal mengagihkan berat melalui segmen tali yang berbeza untuk memudahkan mengangkat objek berat. Katakan seseorang mempunyai objek besar yang ingin dia angkat. Dia mencapai ke bawah dan cuba mengangkatnya dengan kekuatannya sendiri, tetapi dia tidak dapat melakukannya. Untuk menjadikannya lebih mudah, dia memasang takal pada beban yang besar. Kemudian dia memasang tali ke siling dan menarik tali itu melalui takal. Seterusnya, dia mengangkat tali, dan akhirnya mengangkat objek itu. Seseorang boleh melakukan ini kerana tali pada siling membekalkan separuh daripada daya yang diperlukan untuk mengangkat objek manakala satu menggunakan separuh lagi.

Tetapi mengapa ini berlaku? Takal mengagihkan berat merentasi dua segmen tali, sisi tali dari siling ke takal dan sisi lain tali dari takal ke pengangkat. Pengagihan ini adalah manipulasi tork, kerana pengangkat menyebarkan daya merentasi jarak yang lebih jauh. Siling, percaya atau tidak, membantu seseorang mengangkat objek, sebahagiannya kerana kita memanfaatkan kapasiti angkat struktur siling yang menahan siling, sekali gus membenarkan pengangkat melakukan hanya separuh daripada kerja. Seseorang boleh terus membuat lif lebih mudah dengan menambahkan lebih banyak takal dan ke tempat yang berbeza, tetapi matematik menjadi lebih rumit sedikit. Walau bagaimanapun, peraturan am adalah seperti berikut: lebih banyak takal, lebih banyak kuasa.

Konfigurasi takal yang berbeza, sebagai hasilnya, menjadikan pengangkatan lebih mudah. Tiga jenis konfigurasi, atau jenis, takal wujud. Takal tetap menerangkan sistem takal di mana gandar atau roda tetap, atau tak alih. Jenis kedua ialah takal alih, di mana gandar atau roda boleh bergerak dengan bebas. Dan jenis ketiga ialah takal gabungan, di mana kedua-dua takal tetap dan alih digunakan. Takal tetap membolehkan konfigurasi lebih mudah, tetapi takal alih melipatgandakan daya yang dikenakan, yang menjadikan kerja lebih mudah. Situasi yang berbeza memerlukan jenis takal yang berbeza, seperti yang berlaku pada tuil.

Tetapi bagaimana ini terpakai kepada kren? Hampir semua kren menggunakan takal, tetapi penggunaan takal yang paling biasa dalam kren berlaku dalam kren jib. Kren jib mempunyai wayar yang membungkus takal dan beban. Lebih banyak anda membungkus wayar melalui kedua-dua, lebih tinggi kapasiti angkat.

Dalam segmen seterusnya Bagaimana Kren Berfungsi? ?Saya akan menggariskan kepentingan silinder hidraulik, selepas itu, saya akan membuat kesimpulan dengan artikel seterusnya dan terakhir mengenai peranan kelebihan mekanikal.

Silinder hidraulik dan kelebihan mekanikal

Sekarang kepada bahagian tiga dalam siri kami tentang sains di sebalik kren pembinaan, di mana kami akan mempertimbangkan peranan silinder hidraulik. Dua bahagian pertama secara ringkas menerangkan bagaimana tuil dan takal, masing-masing, menyumbang kepada daya angkat dalam kren. Artikel seterusnya dan akhir akan mempertimbangkan mungkin prinsip saintifik yang paling penting dalam memaksimumkan daya angkat: kelebihan mekanikal.

Jadi apakah silinder hidraulik? Jawapan mudah ialah silinder tertutup, atau prisma bulat, yang diisi sepenuhnya dengan beberapa jenis cecair, biasanya minyak, dengan dua bukaan untuk dua omboh. Omboh boleh disambungkan ke silinder dalam pelbagai konfigurasi.

Jika kita menganggap bahawa omboh adalah saiz yang sama dalam silinder hidraulik dan tiada geseran, apabila satu omboh ditekan ke bawah, yang lain akan naik ke atas pada daya, kelajuan dan jarak yang sama. Jadi, jika seseorang memampatkan omboh ke bawah dua sentimeter, omboh yang satu lagi harus menekan ke atas dua sentimeter.
Kelebihan sistem ini membolehkan anda mengubah hala kuasa dengan mudah. Omboh yang dipasang secara mendatar boleh menggerakkan omboh lain yang dipasang secara menegak, manakala mesin lain tidak membenarkan terjemahan arah yang begitu mudah, seperti yang kita lihat dengan takal dan tuas. Dengan tuil dan takal, daya ke bawah akan mengakibatkan beberapa daya bergerak ke atas, dan sebaliknya, dan daya ke kanan akan menghasilkan daya ke kiri, dan sebaliknya. Silinder hidraulik boleh membenarkan daya dalam satu arah dipindahkan ke mana-mana arah yang mungkin, atas, bawah, hadapan, belakang, kanan atau kiri.

Sebaliknya, silinder hidraulik boleh melipatgandakan daya dengan memaksimumkan tork, seperti yang kita lihat dengan tuil dan takal. Jika satu omboh mempunyai keluasan 6 unit persegi, dan satu lagi omboh mempunyai 2 unit persegi, maka daya yang menolak ke bawah pada omboh yang lebih kecil akan muncul 3 kali lebih besar pada omboh yang lebih besar. Sebagai contoh, jika seseorang menolak omboh 2 unit persegi ke bawah dengan daya 500 paun, maka omboh 6 unit persegi menerima tolakan dengan daya 1500 paun. Walau bagaimanapun, jarak yang digerakkan oleh omboh yang lebih besar adalah 3 kali lebih kecil daripada jarak yang digerakkan oleh omboh yang lebih kecil untuk mencipta daya 1500 paun.

Juga sama dengan tuil dan takal, hampir semua kren menggunakan silinder hidraulik dalam beberapa bentuk atau fesyen. Kren boleh menggunakan silinder hidraulik untuk mengangkat beban secara terus, tetapi hidraulik boleh digunakan untuk memendekkan lengan kren atau menggerakkan jib atau rasuk yang membawa mekanisme pengangkatan.

Kesimpulannya, silinder hidraulik adalah seperti takal dan tuil kerana kerap digunakan dalam kren dan manipulasi torknya. Walau bagaimanapun, silinder hidraulik membezakan dirinya sendiri kerana keupayaannya untuk mengubah hala daya ke satah yang berbeza. Walau bagaimanapun, ketiga-tiga, tuil, takal dan silinder hidraulik, secara kolektif memaksimumkan kelebihan mekanikal dalam mengangkat objek besar. Dalam ansuran seterusnya, kami akan mengkaji dengan tepat apakah kelebihan mekanikal dan cara ia digunakan pada kren.