Makara Sistemi
Temel kaldıracın bir uygulaması, dayanak noktası bloğun yan tarafında ve ip tavana sabitlenmiş olarak, blok ve kanca düzenlemesinin kaldıraç görevi gördüğü bir makara kullanımındadır. Blok ve kenet düzenlemesi ile elde edilen mekanik avantaj, Bölüm’de detaylı olarak açıklanmaktadır.
Tekerlek ve dingil
Kaldıraç ilkesinin önemli bir uyarlaması, tekerlek ve akstır (veya mil). Kolun hareketi sınırlı olmasına rağmen, tekerleğin hareketi süresiz olarak devam edebilir. Kayışlar ve kasnaklar ile tekerlek ve dingil düzenlemesi için, kayış çekişleri veya gerilimleri, kasnak çaplarıyla ters orantılıdır, yani bir kasnak diğerinden dört kat daha büyük olduğunda, daha büyük kasnak üzerindeki kayış çekişi kayışın dörtte biri daha küçük kasnağı çeker.
Aynı şaft üzerindeki dişliler için, tahrik edilen kasnağın sürücüye göre mekanik avantajı doğru orantılıdır ve hız ilgili yarıçapların uzunlukları ile ters orantılıdır.
Birkaç vites küçültmesinden oluşan bir el vinci gibi bir dişli dizisi varsa, kaldırma halatı üzerine uygulanabilecek teorik çekme kolayca tahmin edilebilir.
Gerilmelerin Belirlenmesi
Bir yükün oluşturduğu gerilimi hesaplamak için, bir yönde etki eden kuvvetlerin diğer yönde etki eden kuvvetlere eşit ve zıt olması gerektiğini bilmek önemlidir, yani tüm kuvvetler dengede olmalıdır.
Sallanan İskele
Bir binada sallanan bir iskeleyi desteklemek için sıradan bir payanda kullanıldığında, yük bilindikten sonra destek ve tutma noktalarındaki tepkiler kolayca hesaplanabilir. Kaldıraç kolunun uzunluğu ile çarpılan yük kuvveti, kaldıraç kolunun uzunluğu ile çarpılan tutma kuvvetine eşit olmalıdır. Böylece dayanak noktası reaksiyonu iki kuvvete eşit ve zıttır.
Makara sistemi ile yük kaldırma
Hareketli makara sistemi
Palanga makara sistemi
Halat Makara sistemleri
Balkon makara sistemleri
Çelik halat makara sistemi
2 lı Makara sistemi
Kablo makara sistemi
Derrick
Destekleyici elemanlar çeşitli açılarda ve çeşitli kombinasyonlarda hareket ettiğinden, ek faktörler bu reaksiyonların belirlenmesini zorlaştırır, basit bir grafik yöntemi tüm üyeler için yeterli sonuçlar sağlar.
Kuvvet üçgeni adı verilen bu diyagram, bir noktadaki tüm kuvvetlerin nasıl dengede olması gerektiğini gösterir.
Nokta 1’den başlayarak, bumbanın yük hattı çekmesi, bom direnci ve tepe kaldırma çekmesi ile eşit olarak dengelenmelidir. Böylece, bu noktada üç kuvvet etki eder. AB çizgisini uygun bir ölçekte, yük çizgisine paralel olarak çizin. Ardından, sırasıyla bumbaya ve tepe kaldırma asansörüne paralel BC ve AC çizgileri çizin.
Bu çizgiler bir C noktasında kesişecektir. Bu iki çizginin uzunluklarının ölçülmesi, ilgili elemanlarda indüklenen kuvveti doğrudan sağlayacaktır.
Derrick yükünün 10 ton olduğunu varsayalım. AB 5 inç uzunluğunda çizildiğinde, diyagramın ölçeği 2 ton = 1 inç olacaktır. Ardından, BC çizgisi 4,5 inç uzunluğundaysa, bumbadaki gerilim 9 tondur; AC hattı 2,5 inç uzunluğundaysa, tepe kaldırmadaki gerilim 5 tondur. Bu üçgendeki herhangi bir kuvvet, diğer iki kuvveti dengeleyen sonuçtur.
2. noktadaki kuvvetleri analiz etmek için 1. noktada olduğu gibi tepe kaldırma için çizginin aynı stresini ve uzunluğunu kullanarak yeni bir kuvvet üçgeni çizin, ancak okun yönünü tersine çevirin. Ardından, adamı temsil etmek için CD çizgisini ve direği temsil etmek için DA çizgisini çizin.
Yine, tamamlanmış diyagram, ilgili uzunlukları çeşitli kısımlardaki gerilimlerin doğrudan bir ölçüsü olan bir kuvvet üçgeni oluşturur.
Daha sonra, direğin dibindeki gerilimi belirlemek için, bom geriliminin BC bir dikey ve bir yatay tepkiden oluştuğuna dikkat edin. Dikey reaksiyon CR, daha önce mast reaksiyonu AD’de bulunan dikey reaksiyonla birlikte ayak bloğuna iner. CR 8 tona ve AD 6,5 tona eşit olduğundan, ayak bloğu, nokta 3 üzerindeki toplam dikey yük 14.5 tondur. BR, bu noktanın kaymasını önlemek için direnilmesi gereken 4,5 tonluk yatay kuvvettir.
Benzer şekilde, adam tepkisi, DC’yi nokta 2 için çizimde belirtilen kuvvete eşit ve zıt yönde çizerek bulunabilir (Şekil 3.6e). Kapalı bir kuvvet üçgeni oluşturmak için yatay ve dikey reaksiyonlar gereklidir.
Derrick’in destek noktalarındaki tepkilerini kontrol etmek için, mekanik cihazı çalışır hale getirmek için kullanılan tüm elemanları ortadan kaldırın; o zaman sorunu sadece katı bir kaldıraç olarak düşünün.
Etkin yük kaldıraç kolu ve yük buna dik olduğundan, yük hattını kolun yatay hattını karşılayacak şekilde aşağı doğru yansıtın. Ardından, 4. noktayı bir kolun dayanak noktası olarak ve 3. noktayı da dirençli bir yük olarak düşünün. Ardından, direnç yükünü 14.33 ton olarak matematiksel olarak hesaplayın. Bu, önceden belirlenen 14,5 tonluk reaksiyonla yeterince yakın kontrol eder.
Aynı yöntemle, 3. noktanın kaymasını önlemek için belirlenen 4,5 tonluk kuvvete yeterince yakın olan U’daki dikey reaksiyonu 4,31 ton olarak hesaplayın.
Sapan
Bir sapan süspansiyonu analiz edilirken, bir kuvvet üçgeni kullanmak, kaldırma açılarını azaltmanın etkisini açıkça gösterir. 10 tonluk bir yük, askı düzenini varsayalım.
Sapanın kaldırma açısı olduğunda;
• 10°, her kol 24 tona gerilir ve direnç reaksiyonu 23,2 tona ulaşır.
• 45°, yük, her bir askı koluna 4.875 tonluk bir bölme reaksiyonu ile direnmesi gereken 7 tonluk bir stres uygular.
• 30°, her kol 10 ton gerilir ve 8.5 tonluk bölme reaksiyonu.
Bu nedenle, kaldırma için bir takoz kancası sıkıştığında, ortaya çıkan çok küçük kaldırma açısının, yükten önemli ölçüde daha büyük sapan kolu gerilmeleri ürettiği açıktır.
Ayrıca, mafsalın yükün üst köşesine eğildiği noktada stres çok yüksektir ve bu noktada hızlı hasara neden olabilir. Bu tür askılar, daha zayıf yük elemanı için gerekli çapraz direnci sağlamak için ek bir sıkıştırma elemanının (arama çubuğu gibi) kullanılmasını gerektirir.
Bir noktada üç veya daha fazla bilinen kuvvet etki ettiğinde, bileşke kuvveti belirlemek için bir dizi çokgen kullanılabilir. Bilinen kuvvetlere paralel (ölçeklendirmek için) bir dizi çizgi çizin ve çizgileri uçtan uca yerleştirin. Başlangıç ve bitiş noktaları, tüm kuvvetlerin sonucunu temsil eden bir çizgi ile bağlanır. Ortaya çıkan çizgi, bilinen kuvvetlere zıt yönde ve ölçeklenen uzunluğa eşit büyüklüktedir.
Bir noktaya etki eden üç veya daha fazla bilinmeyen kuvvet belirsiz bir problem oluşturur ve çözüm için bir kuvvet üçgeni çizilemez. Böyle bir problem, bir tasarım mühendisinin çözüm için hesabı kullanmasını gerektirir.
