Gezer Vinç Nasıl Çalışır – Kollar, Kasnaklar, Hidrolik Silindir ve Mekanik Avantaj
Hiç modern teknolojiye hayran kaldınız mı? Pek çok modern teknoloji ve makine aslında çok karmaşık olsa da, çanları ve ıslıkları ayıkladığınızda bazıları gerçekten çok mantıklı.
Örneğin inşaat vinci böyle bir makinedir. Vinç genellikle sadece üç basit makine kullanır. Kol, kasnak ve hidrolik silindir.
Kaldıraç
Bu yazımızda inşaat vincinde çok önemli bir mekanizmayı kısaca inceleyeceğiz: kaldıraç. Bununla birlikte, müteakip üç makale, inşaat vinçlerinde sırasıyla kasnağın, hidrolik silindirin ve mekanik avantaj kavramının rolünü araştıracaktır.
Peki, gezer vinç nasıl çalışır? Az ya da çok, çoğu vinç, olağanüstü büyük yükleri kaldırmak için kolu kullanır. Hemen hemen tüm monte edilmiş vinçler ve birçok dengeli vinç, kaldıraç ile kaldırma kapasitesini en üst düzeye çıkarır.
Bu vinçler, gücünü artıran kollar veya mekanik kollar kullanır. Genellikle mekanik kola karmaşık bir halat, zincir ve makara sistemi eşlik etse de, kaldıracın kendisi sadece basit bir makinedir.
Kadimler uzun zamandır manivelayı pratikte büyük tapınaklar, anıtlar ve surlar inşa etmek için kullanmışlardır. Aslında, bilim adamları Mısırlıların Büyük Piramitleri inşa etmek için büyük olasılıkla kaldıraç kullandığını iddia ediyor.
Ancak çoğu tarihçi, kaldıracın arkasındaki geometrik teorinin gelişimini Arşimet'e bağlamaktadır. Bir Matematikçi ve Filozof olan Arşimed, MÖ 3. yüzyılda Antik Yunan'da yaşadı. Söylendiğine göre, bir keresinde şöyle espri yapmıştı: "Bana duracak bir yer verin, ben de Dünya'yı bir kaldıraçla hareket ettireyim."
Kolun kendisi, bir pivot noktasına veya dayanak noktasına dayanan sabit bir çubuktur. Diğer uçta ortaya çıkan bir "iş" kuvveti üretmek için bir ucuna bir miktar "çaba" kuvvetiyle bastırabilirsiniz. İş gücü genellikle kaldırılan nesneyi taşır veya tutar.
Bilim adamı tüm kaldıraçları üç farklı grupta sınıflandırır. Birinci sınıf kaldıraçlarda, dayanak noktası, bir tahterevalli veya levyede olduğu gibi, çaba ve iş gücü arasında oturur. İkinci sınıf kaldıraçlar, iş gücünün bir el arabası gibi dayanak noktası ile çaba kuvveti arasında oturduğu kaldıraçlardır. Ve üçüncü sınıf kaldıraçlarda, cımbızlarda olduğu gibi efor kuvveti dayanak noktası ile iş gücü arasına uygulanır.
Ancak, yine, gezer vinç nasıl çalışır? Kasnak ve hidrolik silindirde göreceğimiz gibi, kol, tork olarak bilinen bir kavramı manipüle eder. Tork, bir kuvvetin uygulandığı mesafeyi ölçer veya tork, kuvvet çarpı mesafeye eşittir.
Arşimet'in fark ettiği gibi, torku manipüle etmek daha fazla kaldırma kapasitesi sağlar. Örneğin, bir oyun alanında basit bir tahterevalli düşünün. Tahterevalli on fit uzunluğunda ve tahterevallinin tam ortasındaki bir çubuk üzerinde dönüyor. Bir tarafta 200 kiloluk bir çocuk oturuyor ve diğer tarafta daha cılız 100 kiloluk bir çocuk oturuyor.
Şişman çocuk kesinlikle tahterevallinin yan tarafını yere doğru iterken, sıska çocuk yukarı kalkar. Daha küçük çocuk için, tahterevalliyi dengelemek için fazladan 100 pound kuvvet uygulamalıdır!
Ama ya tahterevalli tarafını 5 fit daha uzatmasına izin veren büyülü yetenekleri olsaydı. Tahterevallinin on metrelik tarafı, 100 kiloluk ağırlığıyla eşleşerek tahterevalliyi dengelemesine izin verecekti. Ve teorik olarak, eğer böğrünü 10 fitten daha fazla uzatırsa, böğrü yavaşça yere sürünür ve şişman çocuğu yerden kaldırır.
Yine de tavan vinci nasıl çalışır? Kol kısmen torku yönlendirerek vinçlerin çok ağır yükleri kaldırmasına olanak tanır. Çaba kuvvetini daha uzak mesafelere ne kadar çok yayarsanız, kaldırmayı gerçekleştirmek için o kadar az “çaba” kuvveti gerekli olacaktır. Kaldıraçlar sadece sıska çocuklara değil, aynı zamanda her gün devasa yükleri kaldıran yüzlerce mühendise, mimara ve inşaat işçisine de yardım ediyor!
Kasnağın rolünü keşfedeceğimiz “Tavan vinci nasıl çalışır?” serimizin bir sonraki bölümü için bizi takip etmeye devam edin. Daha sonra hidrolik silindire ve mekanik avantaj kavramına geçeceğiz.
Barnhart Crane and Rigging Company, vinç endüstrisinde her zaman çıtayı yükseltiyor. Bir vince ihtiyacınız varsa veya daha fazlasını öğrenmek istiyorsanız, lütfen Barnhart Crane web sitesindeki Vinç Servisi ve Makine Taşıma sayfalarını ziyaret edin.
Kasnağın tork manipülasyonu
Geçen yazımda şu soruyu sormuştum: Tavan vinçleri nasıl çalışır? Bu bilmeceyi çözmek için öncelikle kaldıracın inşaat vinçlerindeki önemli rolünü araştırdım. Bugün, kaldıraç gibi kasnağın tork manipülasyonunun da vincin ağır yükleri kaldırma kabiliyetini arttırdığını göreceğiz. Sonraki yazılarda hidrolik silindirleri ve mekanik avantaj kavramını inceleyeceğiz.
Kaldıraçta olduğu gibi, bilim adamları kasnağın ilk teorik gelişiminin Arşimet olduğunu düşünüyorlar. Yunan tarihçi Plutarch'a göre Arşimet, yeterli makaraya sahip olması durumunda dünyayı hareket ettirebileceğini iddia ediyordu; bu, Dünya'nın bir kaldıraçla hareket ettirilmesi önerisine çok benzer bir ifadeydi. Hikaye, Syracuse Kralı Hieron'un Arşimet'ten Hieron'un donanmasındaki büyük bir gemiyi hareket ettirmesini istemesiyle devam ediyor. Belirlenen günde Arşimet makara sistemini kurdu, Kral gemiyi yolcu ve kargoyla dolu olarak yükledi ve ardından Arşimet uzaktan oturup ipi çekti. Sonuç? Plutarch, geminin "sanki denizdeymiş gibi sorunsuz ve eşit bir şekilde" hareket ettiğini açıklıyor.
Eski insanlar için bu sadece bir yenilikti, ancak bugün bu temel bilimdir. Kabaca açıklamak gerekirse, makaralar, ağır nesnelerin kaldırılmasını kolaylaştırmak için ağırlığı ipin farklı bölümlerine dağıtır. Diyelim ki kişinin kaldırmak istediği büyük bir nesne var. Aşağı uzanıp kendi gücüyle kaldırmaya çalışır ama başaramaz. Bunu kolaylaştırmak için büyük yüke bir makara takıyor. Daha sonra tavana bir ip bağlar ve o ipi makaradan çeker. Daha sonra ipi kaldırıyor ve sonunda nesneyi kaldırıyor. Bunu yapabilirsiniz çünkü tavandaki halat nesneyi kaldırmak için gereken kuvvetin yarısını sağlarken diğer yarısını uygular.
Ama bu neden oluyor? Makara, ağırlığı iki halat parçasına dağıtır, halatın tavandan kasnağa olan tarafı ve halatın diğer tarafı makaradan kaldırıcıya. Kaldırıcı kuvveti daha uzun bir mesafeye yaydığından, bu dağılım torkun bir manipülasyonudur. İster inanın ister inanmayın, kısmen tavanı tutan tavan yapısının kaldırma kapasitesinden yararlandığımız için, kaldırıcının işin sadece yarısını yapmasına izin verdiğimiz için, tavan nesneyi kaldırmaya yardımcı olur. Daha fazla kasnak ve farklı yerlere ekleyerek kaldırmayı kolaylaştırmaya devam edilebilir, ancak matematik biraz daha karmaşık hale gelir. Ancak genel kural şudur: Ne kadar fazla kasnak o kadar fazla güç.
Sonuç olarak, farklı kasnak konfigürasyonları kaldırmayı kolaylaştırır. Üç tip kasnak konfigürasyonu veya tipi mevcuttur. Sabit kasnak, aksın veya tekerleğin sabit veya hareketsiz olduğu bir kasnak sistemini tanımlar. İkinci tip, aksın veya tekerleğin serbestçe hareket edebildiği hareketli bir kasnaktır. Üçüncü tip, hem sabit hem de hareketli makaraların kullanıldığı kombine bir makaradır. Sabit makaralar daha kolay konfigürasyona izin verir, ancak hareketli makaralar uygulanan kuvveti çoğaltır, bu da işi kolaylaştırır. Farklı durumlar, manivelada olduğu gibi farklı tipte kasnaklar gerektirir.
Ancak bu vinçler için nasıl geçerlidir? Hemen hemen tüm vinçler kasnak kullanır, ancak kasnakların vinçlerde en yaygın uygulaması pergel vinçlerde görülür. Pergel vinçler, kasnakları ve yükü saran tellere sahiptir. Telleri ikisinin arasına ne kadar çok sararsanız, kaldırma kapasitesi o kadar yüksek olur.
Vinçler Nasıl Çalışır? ?Hidrolik silindirin önemini özetleyeceğim, ardından mekanik avantajın rolü üzerine sonraki ve son bir makale ile bitireceğim.
Hidrolik silindir ve mekanik avantaj
Şimdi, hidrolik silindirin rolünü ele alacağımız inşaat vinçlerinin arkasındaki bilim hakkındaki serimizin üçüncü bölümüne geçiyoruz. İlk iki bölüm, sırasıyla kolların ve kasnakların vinçlerdeki kaldırma kuvvetine nasıl katkıda bulunduğunu kısaca açıkladı. Sonraki ve son makale, kaldırma kuvvetini en üst düzeye çıkarmanın belki de en önemli bilimsel ilkesini ele alacaktır: mekanik avantaj.
Peki hidrolik silindir nedir? Basit cevap, iki piston için iki açıklığı olan, bir tür sıvıyla, normalde bir yağla tamamen doldurulmuş, sızdırmaz bir silindir veya dairesel bir prizmadır. Pistonlar silindire çeşitli konfigürasyonlarda bağlanabilir.
Bir hidrolik silindirde pistonların aynı boyutta olduğunu ve sürtünme olmadığını varsayarsak, bir piston aşağı doğru bastırıldığında diğeri eşit kuvvet, hız ve mesafede yukarı doğru çıkacaktır. Bu nedenle, biri pistonu aşağı doğru iki santimetre sıkıştırırsa, diğer piston iki santimetre yukarıya doğru bastırmalıdır.
Bu sistemin avantajı, kuvvetleri kolayca yönlendirmenizi sağlar. Yatay olarak takılan bir piston, dikey olarak bağlanmış bir başka pistonu hareket ettirebilirken, diğer makineler, makaralarda ve kollarda gördüğümüz gibi, bu kadar kolay bir yön değiştirmeye izin vermez. Kollar ve kasnaklarda, aşağı doğru bir kuvvet, bir miktar kuvvetin yukarı doğru hareket etmesine neden olur ve bunun tersi de geçerlidir ve sağa doğru bir kuvvet, sola doğru bir kuvvetle ve bunun tersi de geçerlidir. Hidrolik silindir, bir yöndeki bir kuvvetin olası herhangi bir yöne, yukarı, aşağı, ileri, geri, sağa veya sola aktarılmasına izin verebilir.
Öte yandan, hidrolik silindir, manivela ve kasnak ile gördüğümüz gibi, torku maksimize ederek kuvvetleri çoğaltabilir. Bir pistonun alanı 6 birim kare ve diğer pistonun alanı 2 birim kare ise, küçük pistonu aşağı iten kuvvet büyük piston üzerinde 3 kat daha fazla görünecektir. Örneğin, 2 kare birimli piston 500 pound'luk bir kuvvetle aşağı itilirse, 6 birimli piston 1500 poundluk bir kuvvetle itilir. Bununla birlikte, daha büyük pistonun hareket ettiği mesafe, 1500 pound kuvvet oluşturmak için daha küçük pistonun hareket ettiği mesafeden 3 kat daha az olacaktır.
Ayrıca kaldıraç ve kasnağa benzer şekilde, hemen hemen tüm vinçler hidrolik silindiri bir şekilde veya şekilde kullanır. Vinç, yükü doğrudan kaldırmak için bir hidrolik silindir kullanabilir, ancak bir vinç kolunu hafifletmek veya kaldırma mekanizmasını taşıyan bir pergel veya kirişi hareket ettirmek için bir hidrolik kullanılabilir.
Sonuç olarak, hidrolik silindir, vinçlerde sıklıkla kullanılması ve tork manipülasyonu nedeniyle makara ve kaldıraca çok benzer. Ancak hidrolik silindir, kuvvetleri farklı düzlemlere yönlendirme yeteneği nedeniyle diğerlerinden ayrılır. Bununla birlikte, kol, kasnak ve hidrolik silindirden oluşan üçü birlikte, büyük nesnelerin kaldırılmasında mekanik avantajı en üst düzeye çıkarır. Bir sonraki bölümde mekanik avantajın tam olarak ne olduğunu ve bunun vinçlere nasıl uygulandığını inceleyeceğiz.
Zora Zhao
Asma Vinç/Portal Vinç/Pergel Vinç/Vinç Parçaları Çözümlerinde Uzman
Vinç Yurtdışı İhracat Sektöründe 10 yıldan fazla deneyimimizle 10.000'den fazla müşteriye satış öncesi soruları ve endişeleri konusunda yardımcı oldum; ilgili ihtiyaçlarınız varsa lütfen benimle iletişime geçmekten çekinmeyin!