Britlift: Почему сила в наклонном стропе больше?

Почему сила в наклонной петле больше — вопрос, который мне задавали несколько раз. В результате, после длительного отсутствия из-за напряженного курортного сезона в Britlift, мы наконец вернулись с новой статьей. Я очень благодарен за отзывы и отзывы, которые я получаю по поводу этих статей, которые часто дают мне идеи для новых статей. Сегодня я отвечу на вопрос, который я получил после одной из моих предыдущих статей.

Как всегда, я буду стремиться объяснить ответы на эти вопросы, используя общую терминологию и представив объяснения таким образом, чтобы, я надеюсь, они были доступны всем. Эта статья не написана специально для инженеров-конструкторов, поэтому я намеренно избегаю использования технических терминов.

На этот раз мы рассмотрим вопрос, который я получил от LinkedIn:

Он знал практические правила такелажа, позволяющие учитывать наклонные стропы, но ему требовалось объяснение, которое не только объяснило бы ему, как, но и объяснило бы, почему.

Я сформулировал его вопрос как проблему ниже и включил диаграмму, чтобы было понятнее:

Чтобы понять эту проблему, давайте сначала посмотрим на одну сторону нагрузки. Взгляните на нижнюю часть диаграммы на рисунке 1.

На рисунке 2 показан тросовый строп, соединенный с точкой подъема (или проушиной) посредством скобы. Стропа связана под углом 50 градусов. Синяя стрелка показывает тяговое усилие подъемного устройства, а оранжевые стрелки показывают результирующие силы груза.

Величины (размеры) сил, представленных оранжевыми стрелками, зависят от силы, представленной синей стрелкой (силы натяжения стропы). Это горизонтальная и вертикальная составляющие, показанные синей стрелкой, и чем сильнее будет натяжение ремня, тем больше будут обе эти силы.

Если не оказать сопротивление оранжевым стрелкам (силам, действующим на груз), груз будет двигаться в этом направлении.

Давайте сначала рассмотрим вертикальную оранжевую стрелку, эта сила хочет потянуть груз вверх и поднять его с земли. Очевидно, что сопротивление этой силе представляет собой сила тяжести, действующая на массу самого груза. Если натяжение стропы будет достаточным, вертикальная сила будет равна противодействующей силе, создаваемой силой тяжести и массой груза, и груз будет поднят в воздух.

Усилие, указанное горизонтальной оранжевой стрелкой, создается потому, что строповое соединение выполнено под углом, в данном случае 50 градусов. Чем ближе этот угол к 0 градусам, тем больше будет сила этой стрелки. Как и вертикальной стрелке, этой силе необходимо сопротивляться, иначе произойдет движение.

Давайте рассмотрим всю диаграмму с включением еще нескольких силовых стрелок.

Теперь на полной диаграмме (рис. 3) мы видим, что силе, представленной горизонтальной оранжевой стрелкой, противостоит та же сила, созданная на другом конце нагрузки. Баланс этих сил имеет решающее значение для устойчивости груза, когда он находится в воздухе.

В этом примере предположим, что центр тяжести (ЦТ) находится в центре, а горизонтальные силы равны. Это означает, что горизонтального движения происходить не должно. Хотя груз теперь горизонтально устойчив, сам груз теперь толкается с каждого конца и, таким образом, сжимается (сдавливающая сила). Многие нагрузки будут иметь достаточную прочность, чтобы выдержать это сжатие, но некоторые нет. Традиционно здесь используется распорная или подъемная балка.

Поскольку на рисунке 2 представлена ​​только одна из двух проушин, показанных на рисунке 3, вертикальная сила будет равна половине общей массы груза – 10/2 = 5 тонн (разделение веса составляет 50/50, поскольку центр тяжести был указан как центральный).

Для подъема груза вертикальная оранжевая стрелка должна составлять не менее 5 тонн, поскольку синяя стрелка отвечает за обе оранжевые стрелки, сила в стропе (синяя стрелка) всегда будет более 5 тонн.

Итак, мы знаем, что сила в стропе превышает 5 тонн, но превышает ли она 6,5 тонн (грузоподъемность скобы и стропы, упомянутых в вопросе)?