>Introducció als models de càlcul
A mesura que aprofundim en els paràmetres dels elevadors de tisora, inevitablement ens trobem amb els seus models de càlcul associats. Aquests models no només faciliten la comprensió dels principis de funcionament de l'ascensor, sinó que també proporcionen una guia de disseny essencial, assegurant que el potencial de rendiment de l'ascensor es realitza plenament.
Quan es calculen les forces que actuen sobre el cilindre hidràulic, l'elevació de tisora es pot simplificar en una estructura d'enllaç-rígida del cos amb un sol grau de llibertat per facilitar l'anàlisi. L'enllaç AB representa la posició del cilindre hidràulic, que es pot modelar com un "-element de dues forces"-un element estructural subjecte únicament a forces axials. Quan el cilindre es troba en estat estàtic, l'estructura d'enllaç constitueix una estructura estàticament determinada segons els principis de la mecànica estructural; en conseqüència, les forces que actuen sobre el cilindre es poden determinar resolent les equacions d'equilibri rellevants.
>El mètode d'unió i la seva aplicació
El mètode de les articulacions és una tècnica analítica fonamental en mecànica. En el context de les estructures planes, es poden formular tres equacions d'equilibri per a cada articulació, corresponents a l'equilibri de forces en les direccions X i Y, així com a l'equilibri del moment. Tanmateix, a mesura que augmenta el nombre d'articulacions, la complexitat de l'anàlisi augmenta de manera proporcional. Tanmateix, en aquest cas concret-donada l'arquitectura estructural relativament senzilla-podem utilitzar el mètode de les juntes per determinar les forces que actuen sobre el cilindre hidràulic mitjançant una sola equació.
En conseqüència, la barra horitzontal està sotmesa únicament a càrregues verticals i no suporta càrregues horitzontals. Suposant que la càrrega actua precisament al punt mitjà de la barra horitzontal, podem aprofitar la simetria estructural per deduir que les forces de reacció verticals als dos extrems de la barra són iguals a la meitat de la càrrega total-específicament, F=(1/2) * mg, on *m* representa la massa de la càrrega i *g* denota l'acceleració deguda a la gravetat. A partir d'aquest model simplificat, podem determinar més fàcilment les forces exercides sobre el cilindre hidràulic.
Sigui *Fx* la força exercida pel cilindre hidràulic. D'acord amb els principis d'equilibri de forces, podem establir que la força de reacció de suport és igual a *Fx*-és a dir, Reacció de suport=*F*. A continuació, aprofundirem en el procediment per calcular la força del cilindre. Com que el punt O-el pivot central del mecanisme d'elevació de tisora-funciona com a eix de rotació, no es pot transmetre cap moment de flexió entre els dos braços de tisora en aquest punt específic. Així, obtenim la següent relació:
A partir d'això, podem derivar la fórmula per calcular la força que exerceix el cilindre hidràulic:
Tenint en compte que F=(1/2) * mg, aquesta fórmula també es pot expressar de la forma següent:
......(2)
En aquesta expressió, |OC| representa la distància perpendicular del punt O al segment AC. A continuació, examinarem com determinar el valor de |OC|.
En establir un sistema de coordenades tal com s'il·lustra a la figura (5)-i establint la coordenada Z-a zero-podem calcular les coordenades específiques dels punts O, A i B. Aquestes coordenades es poden representar com a vectors columna, corresponents als eixos X, Y i Z, respectivament. Basant-nos en els principis de la geometria analítica espacial de les matemàtiques avançades, podem derivar el següent: utilitzant les coordenades puntuals establertes a l'equació (3), podem procedir a derivar més relacions. Substituint les coordenades obtingudes de l'equació (3) per l'equació (2), podem derivar finalment l'expressió funcional de la força exercida pel cilindre hidràulic. Per obtenir una solució numèrica específica, hem de seleccionar els valors dels paràmetres adequats i substituir-los a l'equació per al càlcul.
>El Mètode Energètic
El mètode energètic ofereix un enfocament alternatiu per determinar les forces que actuen sobre el cilindre hidràulic. Mitjançant la integració dels principis de la geometria analítica espacial de les matemàtiques avançades, podem derivar fàcilment l'expressió funcional de la força del cilindre. A més, amb l'ajuda de programari matemàtic, podem realitzar una optimització multi-paràmetres per identificar ràpidament la posició de muntatge òptima que minimitzi la força exercida sobre el cilindre hidràulic en condicions de funcionament específiques. Aquesta metodologia computacional proporciona avantatges i eficiències importants en el camp del disseny d'enginyeria. Aplicant el mètode de les articulacions de la mecànica estructural, vam obtenir amb èxit una funció de força simplificada per a un elevador de tisora. En particular, el posicionament específic del cilindre hidràulic en aquest cas particular va fer que els càlculs de força fos relativament senzills. No obstant això, en el disseny d'enginyeria real, la instal·lació de cilindres hidràulics està subjecta a nombrosos factors complexos, que poden fer que l'aplicació del mètode d'unions-específicament en la resolució de sistemes d'equacions multivariants-sigui comparativament difícil.
