Jinsi Crane ya Juu inavyofanya kazi - Levers, Pulleys, Hydraulic Silinda na Faida ya Mitambo

Je, umewahi kustaajabia teknolojia ya kisasa? Ingawa teknolojia nyingi za kisasa na mashine, kwa kweli, ni ngumu sana, zingine ni za busara sana, mara tu unapoondoa kengele na filimbi.
Crane ya ujenzi, kwa mfano, ni mashine kama hiyo. Kwa ujumla crane hutumia mashine tatu rahisi tu. Lever, kapi, na silinda ya majimaji.

Lever

Katika makala hii, tutachunguza kwa ufupi utaratibu wa umuhimu sana katika crane ya ujenzi: lever. Nakala tatu zinazofuata, hata hivyo, zitachunguza jukumu la pulley, silinda ya majimaji, na dhana ya faida ya mitambo, kwa mtiririko huo, katika cranes za ujenzi.

Kwa hivyo, crane ya juu hufanyaje kazi? Kwa kiwango kikubwa au kidogo, korongo nyingi hutumia lever kuinua mizigo mikubwa ya kipekee. Takriban korongo zote zilizowekwa na korongo nyingi zilizosawazishwa huongeza uwezo wa kuinua kwa kutumia lever.

Korongo hizi hutumia levers, au mikono ya mitambo, ambayo huongeza nguvu zake. Ingawa mfumo tata wa kamba, minyororo, na kapi kwa kawaida huambatana na mkono wa mitambo, lever yenyewe ni mashine rahisi tu.

Wazee kwa muda mrefu wametumia lever katika mazoezi ya kujenga mahekalu makubwa, makaburi, na ngome. Kwa kweli, wasomi wanadai kwamba Wamisri walitumia levers kuunda Piramidi Kuu.

Walakini, wanahistoria wengi wanahusisha maendeleo ya nadharia ya kijiometri nyuma ya lever kwa Archimedes. Archimedes, Mwanahisabati na Mwanafalsafa, aliishi Ugiriki ya Kale karibu karne ya tatu KWK Inasemekana kwamba wakati fulani alitania, “Nipe mahali pa kusimama, nami nitaisogeza Dunia kwa mpigo.”

Lever yenyewe ni baa thabiti ambayo inakaa kwenye sehemu ya egemeo, au fulcrum. Unaweza kubonyeza upande mmoja kwa nguvu ya "juhudi" ili kutoa nguvu ya "kazi" inayosababisha upande mwingine. Nguvu kazi kawaida hubeba au kushikilia kitu kinachoinuliwa.

Wanasayansi huainisha levers zote katika vikundi vitatu tofauti. Katika viingilio vya darasa la kwanza, fulcrum hukaa kati ya juhudi na nguvu za kazi, kama kwenye msumeno au nguzo. Viingilio vya daraja la pili ni viingilio ambamo nguvu kazi hukaa kati ya fulcrum na nguvu ya juhudi, kama toroli. Na katika darasa la tatu levers, nguvu ya juhudi inatumika kati ya fulcrum na nguvu kazi, kama katika kibano.

Lakini, tena, crane ya juu hufanyaje kazi? Kama tutakavyoona kwa puli na silinda ya majimaji, leva hubadilisha dhana inayojulikana kama torque. Torque hupima umbali ambao nguvu inatumika, au torque ni sawa na umbali wa nyakati za nguvu.

Kama Archimedes alivyogundua, torque ya kudhibiti hutoa uwezo mkubwa wa kuinua. Kwa mfano, fikiria saw saw rahisi kwenye uwanja wa michezo. Msumeno wenye urefu wa futi kumi, na inaegemea kwenye upau moja kwa moja katikati ya ubao wa saw. Mmoja upande anakaa mtoto wa pauni 200, na upande mwingine anakaa mtoto wa pauni 100.

Mtoto mnene hakika atasukuma ubavu wake wa msumeno hadi chini, wakati mtoto aliye na ngozi huinuka. Kwa mtoto mdogo, lazima atumie nguvu ya ziada ya pauni 100 ili kusawazisha tu msumeno!

Lakini vipi ikiwa alikuwa na uwezo wa kichawi ambao ulimruhusu kupanua upande wake wa saw kwa futi 5 zaidi. Upande wake wa futi kumi wa msumeno, unaolingana na uzani wake wa pauni 100, ungemruhusu kusawazisha saw. Na, kinadharia, ikiwa angepanua ubavu wake hadi urefu wa zaidi ya futi 10, ubavu wake ungetambaa polepole chini, na kumwinua mtoto mnene kutoka chini.

Bado, tena, korongo ya juu hufanyaje kazi? Lever, kwa sehemu, inasimamia torque kuruhusu korongo kuinua mizigo mizito sana. Kadiri unavyoeneza nguvu ya juhudi juu ya umbali mkubwa, nguvu ndogo ya "juhudi" itahitajika kufanya kuinua. Levers haisaidii tu watoto wachanga bali pia mamia ya wahandisi, wasanifu majengo, na wafanyakazi wa ujenzi ambao huinua mizigo mikubwa kila siku!
Kaa tayari kwa sehemu inayofuata katika mfululizo wetu "Je, crane ya juu hufanyaje kazi?", Tutakapochunguza jukumu la pulley. Kisha tutaendelea kwenye silinda ya majimaji na dhana ya faida ya mitambo.

Kampuni ya Barnhart Crane na Rigging daima inainua kiwango cha juu katika tasnia ya crane. Ikiwa unahitaji crane au ungependa kujifunza zaidi, tafadhali tembelea Huduma ya Crane na kurasa za Kusogeza Mitambo kwenye tovuti ya Barnhart Crane.

Udanganyifu wa torque ya puli

Katika makala yangu ya mwisho, niliuliza swali: je! korongo za juu hufanya kazije? Ili kutatua fumbo hili, nilichunguza kwanza jukumu muhimu la lever katika korongo za ujenzi. Leo, tutaona kwamba ghiliba ya kapi ya torque, kama lever, huongeza uwezo wa crane kuinua mizigo mizito. Katika makala zifuatazo, tutachunguza mitungi ya majimaji na dhana ya faida ya mitambo.

Kama ilivyo kwa lever, wasomi wanamshukuru Archimedes kwa maendeleo ya awali ya kinadharia ya pulley. Kulingana na Plutarch, mwanahistoria wa Uigiriki, Archimedes alidai kwamba angeweza kusonga ulimwengu ikiwa angekuwa na pulleys za kutosha, taarifa inayofanana sana na pendekezo lake la kuhamisha Dunia kwa lever. Hadithi inaendelea wakati Mfalme Hieron wa Syracuse anauliza Archimedes kuhamisha meli kubwa katika jeshi la wanamaji la Hieron. Katika siku iliyowekwa, Archimedes alianzisha mfumo wake wa pulleys, Mfalme akapakia meli iliyojaa abiria na mizigo, na kisha Archimedes akaketi kwa mbali na kuvuta kamba. Matokeo? Plutarch anaeleza meli iliyosafirishwa ilisonga “bila ulaini na sawasawa kana kwamba ilikuwa baharini.”

Kwa watu wa kale, hii ilikuwa ni riwaya tu, lakini leo hii ni sayansi ya msingi. Ili kuielezea kwa ukali, puli husambaza uzito kupitia sehemu tofauti za kamba ili kufanya kuinua vitu vizito kuwa rahisi. Tuseme mtu ana kitu kikubwa anachotaka kuinua. Anafika chini na kujaribu kuinua kwa nguvu zake mwenyewe, lakini hawezi kufanya hivyo. Ili kufanya hivyo iwe rahisi, yeye huunganisha pulley kwa mzigo mkubwa. Kisha anaweka kamba kwenye dari na kuvuta kamba hiyo kupitia kapi. Kisha, anainua juu ya kamba, na hatimaye anainua kitu. Mtu anaweza kufanya hivyo kwa sababu kamba kwenye dari hutoa nusu ya nguvu inayohitajika ili kuinua kitu wakati mmoja anatumia nusu nyingine.

Lakini kwa nini hii hutokea? Pulley inasambaza uzito kwenye sehemu mbili za kamba, upande wa kamba kutoka dari hadi kwenye pulley na upande mwingine wa kamba kutoka kwa pulley hadi kwenye kiinua. Usambazaji huu ni ugeuzaji wa torque, kwani kiinua mgongo hueneza nguvu kwa umbali mrefu. Dari, amini usiamini, husaidia mtu kuinua kitu, kwa sehemu kwa sababu tunafadhili juu ya uwezo wa kuinua wa muundo wa dari ambao unashikilia dari juu, na hivyo kuruhusu lifti kufanya nusu tu ya kazi. Mtu anaweza kuendelea kufanya kuinua rahisi kwa kuongeza pulleys zaidi na kwa maeneo tofauti, lakini hesabu inakuwa ngumu zaidi. Hata hivyo, kanuni ya jumla ni kama ifuatavyo: pulleys zaidi, nguvu zaidi.

Mipangilio tofauti ya pulleys, kama matokeo, hurahisisha kuinua. Aina tatu za usanidi, au aina, za kapi zipo. Puli isiyobadilika inaelezea mfumo wa kapi ambapo mhimili au gurudumu limewekwa, au lisilohamishika. Aina ya pili ni pulley inayohamishika, ambapo mhimili au gurudumu linaweza kuzunguka kwa uhuru. Na aina ya tatu ni pulley ya pamoja, ambayo pulleys zote mbili za kudumu na zinazohamishika hutumiwa. Puli zisizohamishika huruhusu usanidi rahisi, lakini kapi zinazohamishika huzidisha nguvu inayotumika, ambayo hurahisisha kazi. Hali tofauti huita aina tofauti za pulleys, kama ilivyokuwa kwa lever.

Lakini hii inatumikaje kwa korongo? Sawa karibu korongo zote hutumia kapi, lakini matumizi ya kawaida ya kapi kwenye korongo hutokea kwenye korongo za jib. Korongo za Jib zina waya ambazo hufunika kapi na mzigo. Kadiri unavyofunga waya kupitia hizo mbili, ndivyo uwezo wa kuinua unavyoongezeka.

Katika sehemu inayofuata ya Jinsi Cranes Hufanya Kazi? ?Nitaeleza umuhimu wa silinda ya majimaji, baada ya hapo, nitamalizia na makala inayofuata na ya mwisho kuhusu nafasi ya faida ya mitambo.

Silinda ya hydraulic na faida ya mitambo

Sasa kwa sehemu ya tatu katika mfululizo wetu juu ya sayansi nyuma ya korongo za ujenzi, ambayo tutazingatia jukumu la silinda ya majimaji. Sehemu mbili za kwanza zilielezea kwa ufupi jinsi levers na pulleys, kwa mtiririko huo, huchangia kwa nguvu ya kuinua katika cranes. Nakala inayofuata na ya mwisho itazingatia labda kanuni muhimu zaidi ya kisayansi katika kuongeza nguvu ya kuinua: faida ya mitambo.

Kwa hivyo silinda ya majimaji ni nini? Jibu rahisi ni silinda iliyofungwa, au prism ya mviringo, ambayo imejaa kikamilifu aina fulani ya kioevu, kwa kawaida mafuta, na fursa mbili za pistoni mbili. Pistoni zinaweza kushikamana na silinda katika usanidi mbalimbali.

Ikiwa tunadhania kwamba pistoni ni za ukubwa sawa katika silinda ya hydraulic na hakuna msuguano, wakati pistoni moja inasisitizwa chini, nyingine itainuka juu kwa nguvu sawa, kasi, na umbali. Kwa hivyo, ikiwa mtu anakandamiza bastola chini ya sentimita mbili, pistoni nyingine inapaswa kushuka juu ya sentimita mbili.
Faida ya mfumo huu inakuwezesha kuelekeza nguvu kwa urahisi. Bastola iliyoambatanishwa kwa mlalo inaweza kusogeza bastola nyingine iliyoambatishwa wima, ilhali mashine nyingine haziruhusu tafsiri rahisi kama hiyo ya mwelekeo, kama tulivyoona kwenye puli na viegemeo. Kwa levers na pulleys, nguvu chini itasababisha baadhi ya nguvu kusonga juu, na kinyume chake, na nguvu ya kulia itasababisha nguvu ya kushoto, na kinyume chake. Silinda ya hydraulic inaweza kuruhusu nguvu katika mwelekeo mmoja kuhamishiwa kwa mwelekeo wowote iwezekanavyo, juu, chini, mbele, nyuma, kulia, au kushoto.

Kwa upande mwingine, silinda ya majimaji inaweza kuzidisha nguvu kwa kuongeza torque, kama tulivyoona na lever na pulley. Ikiwa pistoni moja ina eneo la vitengo 6 vya mraba, na pistoni nyingine ina vitengo 2 vya mraba, basi nguvu ya kusukuma chini kwenye pistoni ndogo itaonekana mara 3 zaidi kwenye pistoni kubwa. Kwa mfano, ikiwa mtu atasukuma pistoni ya 2-square-unit chini kwa nguvu ya paundi 500, basi pistoni ya 6-square-unit kupokea msukumo kwa nguvu ya paundi 1500. Walakini, umbali ambao pistoni kubwa inasogea itakuwa chini ya mara 3 kuliko umbali ambao pistoni ndogo ilisogezwa kuunda pauni 1500 za nguvu.

Pia sawa na lever na pulley, karibu cranes zote hutumia silinda ya hydraulic kwa namna fulani au mtindo. Crane inaweza kutumia silinda ya hydraulic kuinua mzigo moja kwa moja, lakini hydraulic inaweza kutumika kunyoosha mkono wa crane au kusonga jib au boriti inayobeba utaratibu wa kuinua.

Kwa kumalizia, silinda ya majimaji inafanana sana na kapi na lever kwa matumizi yake ya mara kwa mara katika korongo na uendeshaji wake wa torque. Hata hivyo, silinda ya majimaji hujitenga kwa sababu ya uwezo wake wa kuelekeza nguvu kwa ndege tofauti. Hata hivyo, zote tatu, lever, pulley, na silinda ya majimaji, kwa pamoja huongeza faida ya mitambo katika kuinua vitu vikubwa. Katika awamu inayofuata, tutachunguza hasa faida ya mitambo ni nini na jinsi inavyotumika kwa korongo.

Zora Zhao

Mtaalamu wa Suluhisho za Sehemu za Crane/Gantry Crane/Jib Crane/Crane Parts

Kwa uzoefu wa miaka 10+ katika Sekta ya Usafirishaji ya Crane Overseas, ilisaidia wateja 10,000+ na maswali na wasiwasi wao wa kabla ya mauzo, ikiwa una mahitaji yoyote yanayohusiana, tafadhali jisikie huru kuwasiliana nami!

WhatsApp: +86 158 3611 5029

Barua pepe: zorazhao@dgcrane.com