Gegengewicht - Counterweight

Einfacher Kran

Ein Gegengewicht ist ein Gewicht, das durch Aufbringen einer entgegengesetzten Kraft das Gleichgewicht und die Stabilität eines mechanischen Systems gewährleistet . Der Zweck eines Gegengewichts besteht darin, das Heben der Last schneller und effizienter zu machen, was Energie spart und die Hebemaschine weniger belastet .

Gegengewichte sind oft in Traktion verwendet Aufzügen (Aufzug), Kräne und funfair Fahrten. Bei diesen Anwendungen muss die erwartete Last multipliziert mit dem Abstand, in dem die Last von der zentralen Stütze beabstandet ist (als "Kipppunkt" bezeichnet), gleich der Masse des Gegengewichts multipliziert mit dem Abstand vom Kipppunkt sein, um ein Überbalancieren zu verhindern Seite. Dieser Abstand mal Masse wird als Lastmoment bezeichnet .

Ein Gegengewicht ist ein Gewicht oder eine Kraft, die ein anderes ausbalanciert oder ausgleicht, als ob zwei Objekte mit gleichem Gewicht, gleicher Kraft oder gleichem Einfluss gegeneinander wirken. Die Objekte sollen sich dann im Gegengewicht befinden.

Gegengewichte in Aktion

Trebuchet : Es gibt fünf Hauptkomponenten eines Trebuchets: Balken, Gegengewicht, Rahmen, Führungsrutsche und Schlinge. Nachdem das Gegengewicht von einer Plattform auf dem Rahmen gefallen ist, zieht die Schwerkraft das Gegengewicht und schwenkt den Balken. Ohne das Gegengewicht könnte der Balken den Bogen nicht vervollständigen, der es der Schlinge ermöglicht, das Projektil genau freizugeben.

Kurbelwelle : In vielen rotierenden Systemen wird auch ein Gegengewicht verwendet, um Vibrationen aufgrund von Ungleichgewichten in der rotierenden Baugruppe zu reduzieren. Ein typisches Beispiel sind Gegengewichte an Kurbelwellen in Kolbenmotoren .

Schreibtischlampe: Einige ausbalancierte Armleuchten arbeiten mit einem Gegengewicht, um den Arm und die Lampe in der gewünschten Position zu halten.

Gegengewichte in der Architektur
Das Ratner Athletic Center von César Pelli verwendet Kabel , Masten und unterirdische Gegengewichte als tragende Tragstruktur.
Der schiefe Turm von Pisa hat externe Gegengewichte verwendet, um die einst allmählich fallende Struktur zu stabilisieren.

Aufzug : Bei nicht hydraulischen Traktionsaufzügen gleicht ein schweres Gegengewicht die Last des Aufzugwagens aus, sodass der Motor viel weniger Gewicht des Wagens hebt (insbesondere ist das Gegengewicht das Gewicht des Wagens plus 40-50% seines Gewichts Nennleistung). Das Gegengewicht erhöht auch die aufsteigende Beschleunigungskraft und verringert die absteigende Beschleunigungskraft, um die vom Motor benötigte Leistung zu verringern. Der Aufzug und die Gegengewichte haben beide Räder, die auf Schienen rollen, um unregelmäßige Bewegungen zu verhindern und den Fahrgästen eine ruhigere Fahrt zu ermöglichen.

Diagramm eines Weltraumaufzugs.  Am unteren Rand des hohen Diagramms befindet sich die Erde von oben über dem Nordpol.  Ungefähr sechs Erdradien über der Erde wird ein Bogen mit demselben Mittelpunkt wie die Erde gezeichnet.  Der Bogen zeigt die Höhe der geosynchronen Umlaufbahn.  Etwa doppelt so hoch wie der Bogen und direkt über dem Erdmittelpunkt wird ein Gegengewicht durch ein kleines Quadrat dargestellt.  Eine Linie, die das Kabel des Weltraumaufzugs darstellt, verbindet das Gegengewicht mit dem Äquator direkt darunter.  Der Massenschwerpunkt des Systems wird über dem Niveau der geosynchronen Umlaufbahn beschrieben.  Der Schwerpunkt liegt ungefähr auf einem Viertel des Weges vom geosynchronen Bogen zum Gegengewicht.  Die Unterseite des Kabels ist am Äquator verankert.  Ein Kletterer wird durch ein kleines abgerundetes Quadrat dargestellt.  Der Kletterer klettert etwa ein Drittel des Weges vom Boden zum Bogen.  Ein weiterer Hinweis zeigt an, dass sich das Kabel zusammen mit der täglichen Erdrotation dreht und vertikal bleibt.
Weltraumaufzug mit Gegengewicht oben

Aufzug Raum : Ein Raum Aufzug ist eine vorgeschlagene Struktur entworfen , um Transportmaterial von einem Himmelskörper ist Oberfläche in dem Raum. Viele Varianten wurden vorgeschlagen, aber das Konzept am häufigsten bezieht sich auf einen Aufzug, der reicht von der Oberfläche der Erde zu geostationären Weltraum , mit einem Gegengewicht an seinem äußeren Ende angebracht.

Durch das Anbringen eines Gegengewichts am Ende sorgt die durch die Erdrotation nach oben gerichtete Zentrifugalkraft dafür, dass das Kabel straff gespannt bleibt, wodurch der Schwerkraft an den unteren Abschnitten entgegengewirkt wird und der Aufzug aufrecht bleibt.

Das Gegengewicht selbst kann eine von mehreren Formen annehmen:

  1. ein schwerer, gefangener Asteroid ;
  2. ein Raumdock , eine Raumstation oder ein Raumhafen , die hinter der geostationären Umlaufbahn positioniert sind; oder
  3. eine Verlängerung des Kabels selbst weit über die geostationäre Umlaufbahn hinaus.
Gegengewicht des Aufzugs
Konkrete Gegengewichte an einem Turmdrehkran
Klappbrücke mit Betongegengewicht

Metronom : Ein mechanisches Aufziehmetronom verfügt über einen einstellbaren Gewichts- und Federmechanismus, mit dem die Geschwindigkeit durch Aufbringen des Gewichts auf die Spindel eingestellt werden kann. Die Tempogeschwindigkeit wird verringert, indem das Gewicht auf eine höhere Spindelmarkierung verschoben oder durch Verschieben auf eine niedrigere Markierung erhöht wird.

Kran : Der Turmdrehkran (siehe Bild) ist eine moderne Form eines am Boden befestigten Ausgleichskrans. Ein horizontaler Ausleger ist asymmetrisch über der Turmspitze ausbalanciert. Der lange Arm trägt das Hebezeug. Der kurze Arm wird Maschinenarm genannt; Hier befinden sich die Motoren und die Elektronik für den Betrieb des Krans sowie die konkreten Gegengewichte.

Verweise

Externe Links