Paano Gumagana ang Overhead Crane - Mga Lever, Pulley, Hydraulic Cylinder At Mechanical Advantage
Namangha ka na ba sa makabagong teknolohiya? Bagama't maraming modernong teknolohiya at makinarya ay, sa katunayan, napakakomplikado, ang ilan ay talagang napakatino, sa sandaling alisin mo ang mga kampana at sipol.
Ang construction crane, halimbawa, ay isang makina. Ang crane ay karaniwang gumagamit lamang ng tatlong simpleng makina. Ang pingga, ang pulley, at ang hydraulic cylinder.
Pingga
Sa artikulong ito, susuriin natin sandali ang isang mekanismo ng napakahalaga sa construction crane: ang pingga. Tatlong kasunod na artikulo, gayunpaman, ang mag-iimbestiga sa papel ng pulley, hydraulic cylinder, at ang konsepto ng mechanical advantage, ayon sa pagkakabanggit, sa mga construction cranes.
Kaya, paano gumagana ang overhead crane? Sa mas malaki o mas maliit na lawak, ginagamit ng karamihan sa mga crane ang lever upang buhatin ang napakalaking load. Halos lahat ng mga naka-mount na crane at maraming balanseng crane ay nagpapalaki ng kapasidad sa pag-angat gamit ang lever.
Ang mga crane na ito ay gumagamit ng mga lever, o mekanikal na armas, na nagpapataas ng lakas nito. Bagaman ang isang kumplikadong sistema ng mga lubid, tanikala, at mga pulley ay kadalasang kasama ng mekanikal na braso, ang pingga mismo ay isang simpleng makina lamang.
Matagal nang ginagamit ng mga sinaunang tao ang pingga sa pagsasanay upang magtayo ng malalaking templo, monumento, at kuta. Sa katunayan, pinagtatalunan ng mga iskolar na ang mga Egyptian ay malamang na gumamit ng mga lever upang itayo ang Great Pyramids.
Gayunpaman, iniuugnay ng karamihan sa mga istoryador ang pag-unlad ng teoryang geometriko sa likod ng pingga kay Archimedes. Si Archimedes, isang Mathematician at Pilosopo, ay nanirahan sa Sinaunang Gresya noong mga ikatlong siglo BCE Diumano, minsan ay nagbibiro siya, “Bigyan mo ako ng isang lugar upang tumayo, at ililipat ko ang Earth gamit ang isang pingga.”
Ang pingga mismo ay isang matatag na bar na nakasalalay sa isang pivot point, o fulcrum. Maaari mong pindutin ang isang dulo na may ilang puwersang "pagsisikap" upang makabuo ng ilang resultang puwersang "trabaho" sa kabilang dulo. Karaniwang dinadala o hawak ng work force ang bagay na itinataas.
Inuri ng siyentipiko ang lahat ng mga lever sa tatlong magkakaibang grupo. Sa class one levers, ang fulcrum ay nasa pagitan ng effort at work force, tulad ng sa seesaw o crowbar. Class two levers ay mga lever kung saan ang work force ay nasa pagitan ng fulcrum at ang effort force, tulad ng isang wheelbarrow. At sa tatlong lever ng klase, ang puwersa ng pagsisikap ay inilalapat sa pagitan ng fulcrum at ang lakas ng trabaho, tulad ng sa mga sipit.
Ngunit, muli, paano gumagana ang overhead crane? Tulad ng makikita natin sa pulley at hydraulic cylinder, ang pingga ay nagmamanipula ng isang konsepto na kilala bilang torque. Sinusukat ng metalikang kuwintas ang distansya kung saan inilalapat ang isang puwersa, o ang metalikang kuwintas ay katumbas ng puwersa ng mga oras ng distansya.
Gaya ng napagtanto ni Archimedes, ang pagmamanipula ng torque ay nagbibigay ng mas malaking kapasidad sa pag-angat. Halimbawa, isaalang-alang ang isang simpleng seesaw sa isang palaruan. Ang seesaw sa sampung talampakan ang haba, at ito ay umiikot sa isang bar nang direkta sa gitna ng seesaw board. Ang isa sa gilid ay nakaupo sa isang 200 pound na bata, at sa kabilang panig ay nakaupo ang isang scrawnier 100 pound na bata.
Ang mas mataba na bata ay tiyak na itulak ang kanyang tagiliran ng seesaw pababa sa lupa, habang ang kulot na bata ay bumangon. Para sa mas maliit na bata, kailangang maglapat ng dagdag na 100 pounds ng puwersa upang balansehin lamang ang seesaw!
Ngunit paano kung mayroon siyang mga mahiwagang kakayahan na nagpapahintulot sa kanya na palawigin ang kanyang tagiliran ng seesaw ng 5 higit pang talampakan. Ang kanyang sampung talampakang gilid ng seesaw, na tumugma sa kanyang 100 pound weight, ay magbibigay-daan sa kanya na balansehin ang seesaw. At, ayon sa teorya, kung iuunat niya ang kanyang tagiliran sa haba na higit sa 10 talampakan, dahan-dahang gagapang ang kanyang tagiliran sa lupa, na iniaangat ang mas mataba na bata sa lupa.
Ngunit, muli, paano gumagana ang overhead crane? Ang pingga, sa bahagi, ay nagmamanipula ng torque na nagpapahintulot sa mga crane na magbuhat ng napakabibigat na karga. Kung mas ikakalat mo ang puwersa ng pagsisikap sa mas malalayong distansya, mas kaunting puwersa ng "pagsisikap" ang kakailanganin upang magawa ang pag-angat. Ang mga lever ay hindi lamang nakakatulong sa mga batang kulangot kundi pati na rin sa daan-daang mga inhinyero, arkitekto, at mga construction worker na nagbubuhat ng malalaking kargada araw-araw!
Manatiling nakatutok para sa susunod na segment sa aming serye na "Paano gumagana ang overhead crane?", kapag tutuklasin natin ang papel ng pulley. Pagkatapos ay magpapatuloy tayo sa haydroliko na silindro at ang konsepto ng mekanikal na kalamangan.
Ang Barnhart Crane and Rigging Company ay palaging nagtataas ng bar sa industriya ng crane. Kung kailangan mo ng crane o gustong matuto nang higit pa, mangyaring bisitahin ang mga pahina ng Crane Service at Machinery Moving sa website ng Barnhart Crane.
Ang pagmamanipula ng kalo ng metalikang kuwintas
Sa aking huling artikulo, tinanong ko ang tanong: paano gumagana ang mga overhead crane? Upang malutas ang enigma na ito, sinisiyasat ko muna ang mahalagang papel ng pingga sa mga construction crane. Ngayon, makikita natin na ang pagmamanipula ng pulley ng torque, tulad ng lever, ay nagpapataas ng kakayahan ng crane na magbuhat ng mabibigat na karga. Sa mga sumusunod na artikulo, tutuklasin natin ang mga hydraulic cylinder at ang konsepto ng mekanikal na kalamangan.
Tulad ng sa pingga, kinikilala ng mga iskolar si Archimedes sa pinakamaagang teoretikal na pag-unlad ng pulley. Ayon kay Plutarch, isang Griyegong mananalaysay, sinabi ni Archimedes na maaari niyang ilipat ang mundo kung mayroon siyang sapat na mga pulley, isang katulad na pahayag sa kanyang panukala tungkol sa paglipat ng Earth gamit ang isang pingga. Nagpatuloy ang kuwento nang hilingin ni Haring Hieron ng Syracuse kay Archimedes na ilipat ang isang malaking barko sa hukbong-dagat ni Hieron. Sa itinakdang araw, itinayo ni Archimedes ang kanyang sistema ng mga pulley, inikarga ng Hari ang barko na puno ng mga pasahero at kargamento, at pagkatapos ay umupo si Archimedes mula sa malayo at hinila ang lubid. Ang resulta? Ipinaliwanag ni Plutarch na ang mga ipinadala ay gumagalaw "kasing maayos at pantay-pantay na parang siya ay nasa dagat."
Para sa mga sinaunang tao, ito ay bago lamang, ngunit ngayon, ito ay pangunahing agham. Upang maipaliwanag ito nang malupit, ang mga pulley ay namamahagi ng timbang sa iba't ibang bahagi ng lubid upang gawing mas madali ang pagbubuhat ng mabibigat na bagay. Sabihin nating ang isa ay may malaking bagay na gusto niyang buhatin. Inabot niya pababa at tinangka niyang buhatin ito gamit ang sarili niyang lakas, ngunit hindi niya magawa. Para mapadali ito, ikinakabit niya ang isang kalo sa malaking kargada. Pagkatapos ay kinabit niya ang isang lubid sa kisame at hinihila ang lubid na iyon sa pulley. Susunod, itinaas niya ang lubid, at sa wakas ay itinaas ang bagay. Magagawa ito ng isa dahil ang lubid sa kisame ay nagbibigay ng kalahati ng puwersa na kailangan upang maiangat ang bagay habang ang isa ay inilalapat ang isa pang kalahati.
Ngunit bakit ito nangyayari? Ang pulley ay namamahagi ng timbang sa dalawang bahagi ng lubid, ang gilid ng lubid mula sa kisame hanggang sa kalo at ang kabilang panig ng lubid mula sa kalo hanggang sa lifter. Ang distribusyon na ito ay isang manipulasyon ng torque, habang ang lifter ay kumakalat ng puwersa sa mas mahabang distansya. Ang kisame, sa maniwala ka man o hindi, ay tumutulong sa isang tao na iangat ang bagay, bahagyang dahil ginagamit natin ang kapasidad ng pag-angat ng istraktura ng kisame na humahawak sa kisame, kaya pinapayagan ang tagapag-angat na gawin lamang ang kalahati ng trabaho. Maaaring patuloy na gawing mas madali ang pag-angat sa pamamagitan ng pagdaragdag ng higit pang mga pulley at sa iba't ibang lugar, ngunit ang matematika ay nagiging mas kumplikado. Gayunpaman, ang pangkalahatang tuntunin ay ang mga sumusunod: mas maraming pulley, mas maraming kapangyarihan.
Ang iba't ibang mga pagsasaayos ng mga pulley, bilang isang resulta, ay nagpapadali sa pag-angat. Mayroong tatlong uri ng mga pagsasaayos, o uri, ng mga pulley. Ang nakapirming pulley ay naglalarawan ng isang pulley system kung saan ang ehe o gulong ay naayos, o hindi natitinag. Ang pangalawang uri ay isang movable pulley, kung saan ang ehe o gulong ay malayang gumagalaw. At ang pangatlong uri ay isang pinagsamang pulley, kung saan ang parehong nakapirming at naitataas na mga pulley ay ginagamit. Ang mga nakapirming pulley ay nagbibigay-daan para sa mas madaling pagsasaayos, ngunit ang mga movable pulley ay nagpaparami sa inilapat na puwersa, na nagpapadali sa trabaho. Ang iba't ibang mga sitwasyon ay nangangailangan ng iba't ibang uri ng mga pulley, tulad ng nangyari sa pingga.
Ngunit paano ito nalalapat sa mga crane? Halos lahat ng crane ay gumagamit ng mga pulley, ngunit ang pinakakaraniwang paggamit ng mga pulley sa mga crane ay nangyayari sa mga jib crane. Ang mga jib crane ay may mga wire na bumabalot sa mga pulley at sa load. Kung mas ibalot mo ang mga wire sa dalawa, mas mataas ang kapasidad ng pag-aangat.
Sa susunod na segment ng How Cranes Work? ?Babalangkasin ko ang kahalagahan ng hydraulic cylinder, pagkatapos nito, magtatapos ako sa isang kasunod at huling artikulo sa papel ng mekanikal na kalamangan.
Hydraulic cylinder at mekanikal na kalamangan
Ngayon sa bahagi ng tatlo sa aming serye sa agham sa likod ng mga construction crane, kung saan isasaalang-alang namin ang papel ng hydraulic cylinder. Ang unang dalawang bahagi ay maikling inilarawan kung paano ang mga lever at pulley, ayon sa pagkakabanggit, ay nag-aambag sa lakas ng pag-angat sa mga crane. Isasaalang-alang ng kasunod at huling artikulo ang marahil ang pinakamahalagang prinsipyong pang-agham sa pag-maximize ng puwersa ng pag-angat: mekanikal na kalamangan.
Kaya ano ang isang hydraulic cylinder? Ang simpleng sagot ay isang selyadong silindro, o isang pabilog na prisma, na ganap na puno ng ilang uri ng likido, karaniwang isang langis, na may dalawang bukana para sa dalawang piston. Ang mga piston ay maaaring konektado sa silindro sa iba't ibang mga pagsasaayos.
Kung ipagpalagay natin na ang mga piston ay magkapareho ang laki sa isang hydraulic cylinder at walang friction, kapag ang isang piston ay pinindot pababa, ang isa ay tataas paitaas sa isang pantay na puwersa, bilis, at distansya. Kaya, kung ang isa ay nag-compress ng isang piston pababa ng dalawang sentimetro, ang isa pang piston ay dapat na depress paitaas ng dalawang sentimetro.
Ang bentahe ng system na ito ay nagbibigay-daan sa iyong madaling mag-redirect ng mga puwersa. Ang isang piston na nakakabit nang pahalang ay maaaring ilipat ang isa pang piston na nakakabit nang patayo, samantalang ang ibang mga makina ay hindi nagpapahintulot para sa isang madaling pagsasalin ng direksyon, tulad ng nakita natin sa mga pulley at levers. Sa mga lever at pulley, ang puwersa pababa ay magreresulta sa ilang puwersa na gumagalaw pataas, at kabaliktaran, at ang puwersa sa kanan ay magreresulta sa puwersa sa kaliwa, at kabaliktaran. Ang hydraulic cylinder ay maaaring magbigay-daan para sa isang puwersa sa isang direksyon na ilipat sa anumang posibleng direksyon, pataas, pababa, pasulong, paatras, kanan, o kaliwa.
Sa kabilang banda, ang hydraulic cylinder ay maaaring magparami ng mga puwersa sa pamamagitan ng pag-maximize ng torque, tulad ng nakita natin sa pingga at kalo. Kung ang isang piston ay may sukat na 6 square units, at ang isa pang piston ay may 2 square units, kung gayon ang puwersa na tumulak pababa sa mas maliit na piston ay lilitaw nang 3 beses na mas malaki sa mas malaking piston. Halimbawa, kung itulak ng isang tao ang 2-square-unit piston pababa nang may lakas na 500 pounds, ang 6-square-unit piston ay makakatanggap ng push na may lakas na 1500 pounds. Gayunpaman, ang distansya na ginagalaw ng mas malaking piston ay magiging 3 beses na mas mababa kaysa sa distansya na inilipat ng mas maliit na piston upang lumikha ng 1500 pounds ng puwersa.
Katulad din ng lever at pulley, halos lahat ng crane ay gumagamit ng hydraulic cylinder sa ilang anyo o paraan. Maaaring gumamit ang crane ng hydraulic cylinder para direktang iangat ang load, ngunit maaaring gamitin ang hydraulic para pawiin ang braso ng crane o ilipat ang isang jib o beam na nagdadala ng mekanismo ng pag-angat.
Sa konklusyon, ang hydraulic cylinder ay katulad ng pulley at lever para sa madalas nitong paggamit sa mga crane at sa pagmamanipula nito ng torque. Gayunpaman, ang hydraulic cylinder ay nagbukod-bukod dahil sa kakayahang mag-redirect ng mga puwersa sa iba't ibang eroplano. Gayunpaman, lahat ng tatlo, ang lever, pulley, at hydraulic cylinder, ay sama-samang pinalaki ang mekanikal na kalamangan sa pagbubuhat ng malalaking bagay. Sa susunod na yugto, susuriin namin nang eksakto kung ano ang mekanikal na bentahe at kung paano ito inilalapat sa mga crane.
Zora Zhao
Eksperto sa Overhead Crane/Gantry Crane/Jib Crane/Crane Parts Solutions
Sa 10+ taong karanasan sa Crane Overseas Export Industry, nakatulong sa 10,000+ na customer sa kanilang mga tanong at alalahanin bago ang pagbebenta, kung mayroon kang anumang nauugnay na pangangailangan, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa akin!