Bagaimana Overhead Crane Bekerja – Pengungkit, Katrol, Silinder Hidraulik, dan Keuntungan Mekanik
Pernahkah Anda mengagumi teknologi modern? Meskipun banyak teknologi dan mesin modern, pada kenyataannya, sangat rumit, beberapa sebenarnya sangat masuk akal, begitu Anda menyingkirkan lonceng dan peluit.
Derek konstruksi, misalnya, adalah mesin semacam itu. Derek umumnya hanya menggunakan tiga mesin sederhana. Tuas, katrol, dan silinder hidrolik.
Tuas
Pada artikel ini, kita akan membahas secara singkat mekanisme yang sangat penting dalam konstruksi crane: tuas. Tiga artikel berikutnya, bagaimanapun, akan menyelidiki peran katrol, silinder hidrolik, dan konsep keuntungan mekanis, masing-masing, dalam derek konstruksi.
Jadi, bagaimana cara kerja overhead crane? Pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, sebagian besar derek menggunakan tuas untuk mengangkat beban yang sangat besar. Hampir semua derek yang dipasang dan banyak derek seimbang memaksimalkan kapasitas pengangkatan dengan tuas.
Crane ini menggunakan tuas, atau lengan mekanis, yang meningkatkan kekuatannya. Meskipun sistem tali, rantai, dan katrol yang kompleks biasanya menyertai lengan mekanik, tuas itu sendiri hanyalah sebuah mesin sederhana.
Orang dahulu telah lama menggunakan tuas dalam praktiknya untuk membangun kuil, monumen, dan benteng besar. Faktanya, para ahli berpendapat bahwa orang Mesir kemungkinan besar menggunakan tuas untuk membangun Piramida Besar.
Akan tetapi, sebagian besar sejarawan mengaitkan pengembangan teori geometri di balik tuas dengan Archimedes. Archimedes, seorang Matematikawan dan Filsuf, hidup di Yunani Kuno sekitar abad ketiga SM. Konon, ia pernah menyindir, "Beri aku tempat untuk berdiri, dan aku akan menggerakkan Bumi dengan tuas."
Tuas itu sendiri adalah batang stabil yang bertumpu pada titik poros, atau titik tumpu. Anda dapat menekan salah satu ujungnya dengan sedikit gaya "usaha" untuk menghasilkan gaya "kerja" di ujung lainnya. Gaya kerja biasanya membawa atau menahan benda yang diangkat.
Ilmuwan mengklasifikasikan semua pengungkit menjadi tiga kelompok berbeda. Pada tuas kelas satu, titik tumpu berada di antara usaha dan tenaga, seperti pada jungkat-jungkit atau linggis. Tuas kelas dua adalah tuas di mana gaya kerja berada di antara titik tumpu dan gaya usaha, seperti gerobak dorong. Dan di pengungkit kelas tiga, gaya usaha diterapkan antara titik tumpu dan gaya kerja, seperti pada pinset.
Tapi, sekali lagi, bagaimana cara kerja overhead crane? Seperti yang akan kita lihat dengan katrol dan silinder hidrolik, tuas memanipulasi konsep yang dikenal sebagai torsi. Torsi mengukur jarak di mana gaya diterapkan, atau torsi sama dengan gaya kali jarak.
Seperti yang disadari Archimedes, memanipulasi torsi memberikan kapasitas pengangkatan yang lebih besar. Misalnya, pertimbangkan jungkat-jungkit sederhana di taman bermain. Jungkat-jungkit sepanjang sepuluh kaki, dan berputar pada batang tepat di tengah papan jungkat-jungkit. Satu di sisi duduk anak 200 pon, dan di sisi berlawanan duduk anak 100 pon kurus.
Anak yang lebih gemuk pasti akan mendorong jungkat-jungkit ke tanah, sedangkan anak yang kurus akan bangkit. Untuk anak yang lebih kecil, harus menerapkan kekuatan ekstra 100 pon hanya untuk mengimbangi jungkat-jungkit!
Tetapi bagaimana jika dia memiliki kemampuan magis yang memungkinkan dia untuk memperpanjang sisi jungkat-jungkitnya sejauh 5 kaki lagi. Sisi jungkat-jungkit setinggi sepuluh kaki, cocok dengan berat 100 ponnya, akan memungkinkan dia untuk menyeimbangkan jungkat-jungkit. Dan, secara teoritis, jika dia memanjangkan sisinya hingga lebih dari 10 kaki, sisinya akan perlahan merayap ke tanah, mengangkat anak yang lebih gemuk dari tanah.
Namun, sekali lagi, bagaimana cara kerja derek di atas kepala? Tuas, sebagian, memanipulasi torsi yang memungkinkan derek mengangkat beban yang sangat berat. Semakin Anda menyebarkan gaya upaya ke jarak yang lebih jauh, semakin sedikit gaya "upaya" yang diperlukan untuk mengangkat beban tersebut. Tuas tidak hanya membantu anak-anak kurus tetapi juga ratusan insinyur, arsitek, dan pekerja konstruksi yang mengangkat beban raksasa setiap hari!
Nantikan segmen berikutnya dalam seri kami "Bagaimana cara kerja overhead crane?", saat kita akan membahas peran katrol. Kemudian kita akan beralih ke silinder hidrolik dan konsep keuntungan mekanis.
Barnhart Crane and Rigging Company selalu meningkatkan standar dalam industri crane. Jika Anda membutuhkan crane atau ingin mempelajari lebih lanjut, silakan kunjungi halaman Layanan Crane dan Pemindahan Mesin di situs web Barnhart Crane.
Manipulasi torsi katrol
Dalam artikel terakhir saya, saya mengajukan pertanyaan: bagaimana cara kerja derek di atas kepala? Untuk memecahkan teka-teki ini, pertama-tama saya menyelidiki peran penting tuas dalam derek konstruksi. Hari ini, kita akan melihat bahwa manipulasi torsi oleh katrol, seperti tuas, meningkatkan kemampuan derek untuk mengangkat beban berat. Dalam artikel berikut, kita akan membahas silinder hidrolik dan konsep keuntungan mekanis.
Seperti halnya tuas, para cendekiawan menganggap Archimedes sebagai orang yang pertama kali mengembangkan katrol secara teoritis. Menurut Plutarch, seorang sejarawan Yunani, Archimedes mengklaim bahwa ia dapat menggerakkan dunia jika ia memiliki cukup banyak katrol, pernyataan yang sangat mirip dengan usulannya tentang menggerakkan Bumi dengan tuas. Kisah ini berlanjut ketika Raja Hieron dari Sirakusa meminta Archimedes untuk menggerakkan sebuah kapal besar di angkatan laut Hieron. Pada hari yang ditentukan, Archimedes menyiapkan sistem katrolnya, sang Raja memuat kapal tersebut penuh dengan penumpang dan kargo, lalu Archimedes duduk dari kejauhan dan menarik tali. Hasilnya? Plutarch menjelaskan bahwa kapal tersebut bergerak "semulus dan setenang jika berada di laut."
Bagi orang dahulu, ini hanyalah hal baru, tetapi saat ini, ini adalah ilmu dasar. Untuk menjelaskannya secara kasar, katrol mendistribusikan berat melalui berbagai segmen tali untuk memudahkan mengangkat benda berat. Katakanlah seseorang memiliki benda besar yang ingin diangkatnya. Dia meraih ke bawah dan mencoba mengangkatnya dengan kekuatannya sendiri, tetapi dia tidak dapat melakukannya. Untuk mempermudah ini, dia memasang katrol ke beban besar. Kemudian dia memasang tali ke langit-langit dan menarik tali itu melalui katrol. Selanjutnya, dia mengangkat tali, dan akhirnya mengangkat benda tersebut. Seseorang dapat melakukan ini karena tali di langit-langit memberikan setengah dari gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat benda sementara seseorang menerapkan setengah lainnya.
Tapi mengapa ini terjadi? Katrol mendistribusikan berat di dua segmen tali, sisi tali dari langit-langit ke katrol dan sisi lain tali dari katrol ke pengangkat. Distribusi ini merupakan manipulasi torsi, karena pengangkat menyebarkan gaya melintasi jarak yang lebih jauh. Langit-langit, percaya atau tidak, membantu seseorang mengangkat benda, sebagian karena kita memanfaatkan kapasitas angkat struktur langit-langit yang menahan langit-langit, sehingga memungkinkan pengangkat untuk melakukan hanya setengah dari pekerjaan. Seseorang dapat terus membuat lift lebih mudah dengan menambahkan lebih banyak katrol dan ke tempat yang berbeda, tetapi matematika menjadi sedikit lebih rumit. Namun, aturan umumnya adalah sebagai berikut: semakin banyak katrol, semakin besar daya.
Akibatnya, konfigurasi katrol yang berbeda membuat pengangkatan lebih mudah. Ada tiga jenis konfigurasi, atau jenis, katrol. Katrol tetap menggambarkan sistem katrol di mana poros atau roda tetap, atau tidak bergerak. Tipe kedua adalah katrol bergerak, dimana poros atau roda dapat bergerak bebas. Dan jenis ketiga adalah katrol gabungan, di mana katrol tetap dan bergerak digunakan. Katrol tetap memungkinkan konfigurasi yang lebih mudah, tetapi katrol bergerak melipatgandakan gaya yang diterapkan, yang membuat pekerjaan lebih mudah. Situasi yang berbeda membutuhkan jenis katrol yang berbeda, seperti halnya dengan tuas.
Tapi bagaimana ini berlaku untuk crane? Yah hampir semua crane menggunakan pulley, tetapi aplikasi pulley yang paling umum pada crane terjadi pada jib crane. Jib crane memiliki kabel yang membungkus katrol dan beban. Semakin banyak Anda membungkus kabel melalui keduanya, semakin tinggi kapasitas angkatnya.
Di segmen berikutnya Bagaimana Crane Bekerja? ?Saya akan menguraikan pentingnya silinder hidrolik, setelah itu, saya akan menyimpulkan dengan artikel berikutnya dan terakhir tentang peran keuntungan mekanis.
Silinder hidrolik dan keuntungan mekanis
Sekarang ke bagian ketiga dalam seri kami tentang ilmu di balik derek konstruksi, di mana kami akan mempertimbangkan peran silinder hidrolik. Dua bagian pertama secara singkat menjelaskan bagaimana tuas dan katrol, masing-masing, berkontribusi pada gaya angkat di derek. Artikel berikutnya dan terakhir mungkin akan mempertimbangkan prinsip ilmiah terpenting dalam memaksimalkan gaya angkat: keuntungan mekanis.
Jadi apa itu silinder hidrolik? Jawaban sederhananya adalah silinder tertutup, atau prisma melingkar, yang terisi penuh dengan beberapa jenis cairan, biasanya minyak, dengan dua bukaan untuk dua piston. Piston dapat dihubungkan ke silinder dalam berbagai konfigurasi.
Jika kita berasumsi bahwa piston memiliki ukuran yang sama dalam silinder hidrolik dan tidak ada gesekan, ketika satu piston ditekan ke bawah, yang lain akan naik ke atas dengan gaya, kecepatan, dan jarak yang sama. Jadi, jika salah satu menekan piston ke bawah dua sentimeter, piston lainnya harus menekan ke atas dua sentimeter.
Keuntungan dari sistem ini memungkinkan Anda untuk dengan mudah mengarahkan kekuatan. Piston yang dipasang secara horizontal dapat menggerakkan piston lain yang terpasang secara vertikal, sedangkan mesin lain tidak memungkinkan perpindahan arah yang begitu mudah, seperti yang kita lihat dengan katrol dan tuas. Dengan tuas dan katrol, gaya ke bawah akan menyebabkan beberapa gaya bergerak ke atas, dan sebaliknya, dan gaya ke kanan akan menghasilkan gaya ke kiri, dan sebaliknya. Silinder hidrolik dapat memungkinkan gaya dalam satu arah untuk ditransfer ke segala arah yang memungkinkan, atas, bawah, maju, mundur, kanan, atau kiri.
Di sisi lain, silinder hidrolik dapat melipatgandakan gaya dengan memaksimalkan torsi, seperti yang kita lihat dengan tuas dan katrol. Jika satu piston memiliki luas 6 satuan persegi, dan piston yang lain memiliki 2 satuan persegi, maka gaya yang menekan piston yang lebih kecil akan muncul 3 kali lebih besar pada piston yang lebih besar. Sebagai contoh, jika seseorang mendorong piston 2-persegi ke bawah dengan gaya 500 pound, maka piston 6-persegi menerima dorongan dengan gaya 1500 pound. Namun, jarak gerakan piston yang lebih besar akan menjadi 3 kali lebih kecil dari jarak gerakan piston yang lebih kecil untuk menghasilkan gaya 1500 pon.
Juga mirip dengan tuas dan katrol, hampir semua derek menggunakan silinder hidrolik dalam beberapa bentuk atau mode. Derek dapat menggunakan silinder hidrolik untuk mengangkat beban secara langsung, tetapi hidrolik dapat digunakan untuk meringankan lengan derek atau memindahkan jib atau balok yang membawa mekanisme pengangkatan.
Kesimpulannya, silinder hidrolik sangat mirip dengan katrol dan tuas karena sering digunakan pada derek dan manipulasi torsi. Akan tetapi, silinder hidrolik menonjol karena kemampuannya untuk mengalihkan gaya ke berbagai bidang. Akan tetapi, ketiganya, tuas, katrol, dan silinder hidrolik, secara kolektif memaksimalkan keuntungan mekanis dalam mengangkat benda besar. Pada angsuran berikutnya, kita akan membahas secara rinci apa keuntungan mekanis itu dan bagaimana penerapannya pada derek.
Zora Zhao
Ahli dalam Solusi Suku Cadang Derek Overhead/Gantry Crane/Jib Crane/Derek
Dengan 10+ tahun pengalaman di Industri Ekspor Luar Negeri Derek, membantu 10.000+ pelanggan dengan pertanyaan dan kekhawatiran pra-penjualan mereka, jika Anda memiliki kebutuhan terkait, jangan ragu untuk menghubungi saya!