有人用木头建造了发动机起重机。 让我们做数学来看看它是否安全

拥有一辆汽车可能很难，但这是勇敢的人，勇敢的斗争为汽车文化做最多。在这些人中，在西雅图的这个英雄，他们用两六个木板建造了发动机起重机。这是令人难以置信的。但是，让我们看看它有多安全。

我没有比上面的照片继续前进，所以这篇文章是一个很大程度上的毫无意义的运动，在弄清楚一些随机的木鹤的木起重机是多么强大，即使我没有Clue是负载案件的线索。有人在Twitter上推断了图像，并在私人留言中告诉我，他在路上看到发动机零件，并且讲师的“交流发电机和敞篷就在那里。”您可以在驾驶员侧摇杆面板下看到奥迪A6 Wagon的交流发电机，当然，引擎盖靠在后支柱上。在汽车的下巴下是似乎是动力转向泵和支架或两个，这可能是辅助驱动器。

在汽车的发动机托架上有一个双六个木鹤织机，棘轮带悬挂从澳门澳元的一侧的垂直结构顶部的顶部梁/龙门架上悬挂在另一侧的顶部。

当然，你可能想知道“这是安全吗？”好吧，我会重申：我们并不完全了解发生了什么。汽车爱好者的跑步笑话是这个人可能是猛增的发动机取代了一个廉价的恒温器，因为由于引擎盖底部包装和坦率地，无意识的工程，奥迪斯难以努力工作。

但我认为西雅图居民不太可能将他的汽车固定在街上计划，以将整个发动机抬出海湾。如果我不得不猜测，他支持发动机以替换发动机安装座或无法访问的东西，而无需去除这些安装座。为什么这个人不仅仅是在油锅上使用橡胶冰球在油锅上使用地板升降机散布载荷？或者，更好的是，为什么这个人只是使​​用80美元的港口货运引擎支持栏，如下所示？ （现在可能比木材更便宜。

老实说，我没有线索。但这不会阻止我做一个静态分析，这些木偶是否可以处理奥迪V6发动机的全重量。

自从我做了一个静态问题已经已经多年了，所以你必须在这里和我忍受。上面的自由体图指出了播放中的负载。您已经在顶部方形截面横梁/龙边的中心上拉动电机的重量，并且在四条腿上有“推动”的地面的正常力/反作用力。 （以及每个图右上方的坐标系？那就是这样，我不会被评论中的其他工程师所召唤。我相信我会叫做一些东西，但它肯定是因为地狱赢了' T由于缺乏坐标系）。

至于应力，横梁/龙门架透视弯曲和剪切应力，垂直结构的水平顶部构件也看到剪切和弯曲应力，垂直结构上的垂直构件仅看到压缩，然后你已经剪切螺钉上的负载。我假设基于我在图像中看到的内容，构建器使用了每个连接的四个螺钉。

至于持有发动机的棘轮带，我将假设只使用一个循环带，因为那个小黑色弦看起来不像我的计算一样值得考虑。

无论如何，我只是逐一完成这些部件，并进行静态分析，看看这个pulition是否可以处理在A6 Avant中的大约400磅的3.2升V6。

我们将不得不对维度作出一些假设。我将使用这一事实，即董事会可能是二六个，以及奥迪A6 Avant的尺寸（如上所示），估计横跨跨国跨越的空间宽，两个垂直成员的两个垂直成员有多高每个垂直结构都是。

无论如何，让我们从最靠近发动机的件开始并走向腿部。

即使是一英寸的棘轮带也可以处理400磅，所以这不应该是一个巨大的问题，特别是因为它是循环的。我们将其模拟这是一个“滑轮问题”，这是一个在工程中教授的典型运动，以帮助学生了解链条，电缆和带子的压力。

通常，您可以在所有方向上施加所有力量，设置等于零的所有力量（因为该系统是静态的，净力必须等于零。力等于质量时间加速。如果有净力量，则必须有加速度！由于没有，力必须加入零），并使用给定的负载和系统几何形状来解决表带中的张力。在这种情况下，整个负载处于Z方向，因此：S1（带长一个）+ S2（带长两个） - 400LBS = 0。

我们可以假设两个带子同样承载负荷（即表带可以在连接到电动机的情况下滑动，并且该摩擦不会导致一个带有大部分负载的带​​子）。因此，我们发现每个表带只看到200磅的张力，这远远低于大多数棘轮带的负荷等级。

让我们走到十字梁/龙门。正如您所能可视化的那样，我们需要关注两个强调。有剪切应力，这只是试图将木材沿z轴剪切的垂直载荷的乘积（如上标记），并且还存在弯曲应力，这在光束的中心最大化（​​如果这件事要弯曲和打破，它在中间折痕，正如你想象的那样）。

计算剪切应力相当简单。在工程学学校，有一些叫做“部分方法”的东西。您基本上在沿着会员的某处进行虚构，并弄清楚剪切和弯曲载荷必须在该切割时进行，以便系统保持静态平衡。由于没有加速，所有作用于我们部门的所有力量的总和必须等于零。

我们知道，在光束遇到垂直结构的两点，我们将看到200磅向上的力量，以平衡400磅的向下负荷。 （我假设发动机从梁的中心悬挂起来;我也忽略了木结构本身的重量，因为它相对较低。）这是你在左侧看到的计算上面的图像。

如果我们在R1（其中一个垂直结构符合龙门架）之间切割的部分和上面所示的400磅载荷（再次“）”）“）”）“，”部分“）”的方法“），我们发现该部分沿着该部分的任何地方的剪切载荷必须为200磅为抵消200英镑的负载，从R1垂直负载符合横梁的位置。

要将剪切载荷转化为剪切应力，我们将横截面（应力等于面积）的横截面积分开，我假设是一个四章的木材（而且它结果是4x4实际上是3.5英寸3.5英寸）。两百除以3.5英寸的平方等于16.3 psi的剪切压力。

松木 - 我假设这是黄松，因为它在当地的五金店廉价且可用 - 往往会有大约1000 psi的剪力力量（我将在一点上展示黄色的松树值表），所以这没问题。 4x4应该能够处理由400磅载荷引起的剪切应力。

但这只是剪切压力。我们还必须从弯曲载荷计算该光束上的应力。在上面的图像的右侧，您将看到顶部光束的横截面，有一些箭头绘制在它的右侧。箭头 - 朝向梁顶部和底部的箭头 - 显示弯曲应力分布。加载光束时，会员的四肢在最大的压力下。底部想要从自己“分开”，所以它在紧张状态下。顶部是“推动”自身，所以它是压缩。在光束的中心，根本没有弯曲压力。

为了确定横梁上的最大弯曲应力，您只需使用下面的公式“简单地支持”光束：（WL / 4），其中W是电机的重量（400磅），L是光束的长度。或者您可以使用像上面这样的部分的方法，并将所有的时刻与零（因为时刻不会总和为零，您将获得角度加速度，并且不会发生 - 一切都是静态的）。无论如何，由于该发动机悬挂在80英寸光束的中心，您可以满足8,000英寸扭矩。

要将该扭矩转换为应力，请遵循等式：应力等于距离中性轴的弯矩时间距离（这是该光束横截面的中心，其中没有弯曲应力）除以惯性矩（这只是基准时间高度立方体都除以12）。无论如何，在你的眼睛釉上，让我只是说我最终最终弯曲了1,119 psi的弯曲压力。

好的，这是一个巨大的数量与16.32 psi的剪切压力相比，但会导致失败吗？

我不可否认，我不在评估木材的力量方面，因为它比评估金属强度更复杂（水分含量和晶粒方向对力量有巨大影响！）。但我通过一些练习型研究收集的是，我们想要避免的是达到破裂模量，这是Tome木工手册的第四章（“木材的机械性能”）定义：

破裂模量 - 反映了弯曲成员的最大载荷容量，并与样品的最大矩比成比例。破裂模量是接受的强度标准，尽管它不是真正的应力，因为所计算的公式仅对弹性极限有效。

正如您在上表中看到的那样，黄松有一个破裂模量，随着水分含量变化很大。木头的干燥器（达到一定限制，我确定），更强大。我不确定典型的2x6或4x4来自低音或家庭仓库的典型2x6或4x4通常有多少，尽管我确实阅读了在网上出去并在这两家商店测试了一些董事会的液体，以发现大约10％至20％之间的水分含量。

看着上面的联邦公路管理表（作为对护栏的研究存在，往往将被安装在黄松柱上）并转换为PSI，我们发现爆裂的Modulii在大约10,000和17,000 psi之间。因此，每台表的400英镑发动机在80英寸4x4的中间施加400磅磅的发动机，这不是一个问题。

所以现在我们已经看着顶部水平成员的剪切和弯曲强调，让我们看看四条腿的压缩。这个一个相当简单。有四条腿支撑400磅，所以每条腿达到100磅。除以2×6的横截面积（它结果，实际上是1.5英寸）的横截面积，您可以满足12.12 psi的压缩应力。无论是平行的还是垂直于谷物，都会压力很小。作为参考，将垂直于其晶粒的完全饱和的黄松的4MPa抗压强度仍然超过500psi。

弯曲在汽车两侧的两条腿之间弯曲何时弯曲，并且支持龙门？让我们看看剪切和弯曲压力。

通过先前描述的“切片方法”计算的剪切应力是，不陈旧的，100磅力。除以2x6的（5.5 * 1.5）区域，再次抵达12.12 psi的剪切应力。与8.9至19.9MPa（大约1,300psi至2,900psi）剪切强度相比，这是一个微小的数字。该表仅显示“剪切并联[谷物]，但如果您对垂直于谷物的剪切剪切，那么我发现了一种在复合材料的简洁百科全书中发现的有趣的奇特百科（C）：

试图获得垂直于谷物的剪切失效通常导致另一个故障模式的故障，例如垂直于晶粒的压缩。非常有限的数据表明，垂直于谷物的剪切强度可以是与晶粒平行的剪切的2.5-3倍。

现在让我们看看弯曲的载荷。与顶部龙门梁一样，弯曲载荷在跨度的中心最大化，我估计为30英寸。拍摄截面，并进行一些基本算术，我发现最大弯曲载荷为1,500英寸磅，这 - 鉴于梁的横截面积 - 转化为大约198.3 PSI的弯曲应力。这没什么大不了的。即使是一个完全饱和的松树板也具有7,000 psi的破裂模量。如果2x6s安装在高度的方向上，则此结果不应该令人惊讶，并且它们只跨越2.5英尺。

所以这个成员不应该在弯曲或剪切中失败，并且腿部不应压缩。两个垂直结构应该足够强大。

让我们谈谈屈曲。那些是一个相当高的腿部。那些扣了吗？为了解决这一点，我需要通过下面的等式找到欧拉的关键屈曲压力，其中E是弹性模量，I是横截面积的最小时刻，L是柱的长度。

k是用于描述光束如何固定的因素。我将假设基地是固定的（即，与地面有良好的牵引力），顶部是免费的。这给了我一个k倍（这只是你在桌子里找到的东西）。这以及来自联邦护卫栏研究的其他一些人物（见下文），给了我1,770磅的答案，以扣为六英尺长的2x6松木。即使我使用我在其他地方发现的弹性模量（杨氏模量）的较低值，我仍然达到超过1000磅的力，所需的是2x6列的松树。

好的，所以现在我毫无意识地确定了顶级4x4横梁不会在剪切或弯曲中失效，并且垂直结构不会在压缩中失败，并且它们不会扣发，并且那个垂直结构的水平部分不会剪切或失败，现在是时候讨论了许多人直觉，知道是真的的：这件事的腿会发出。

我将简要触及螺丝。垂直结构的顶部横梁似乎在单剪切中固定。换句话说，保持水平支撑件的螺钉均仅具有单剪切平面。这意味着该光束被支撑的200磅荷载，除以使用的八个紧固件，将作用于微小螺杆的单个横截面积。

但这可能不会是一个问题。两百多八只有25磅，并且在任何螺钉附近都有该死的可以在剪切中容纳超过25磅。上面的spax螺钉表显示了我的意思。

所有这些分析都很有趣，并且很高兴知道，即使这个西雅图路边扳手拉动他的发动机，棘轮，木材和螺钉也可以处理压力。

但是，让我们说实话，这里有一个更大的问题。而且我不只是在谈论汽车的窗户上的任何奇怪的东西。不，大问题是这种结构是不稳定的，并且会有一个想要狂热的倾向或扮演它的腿。

运行计算对于这一点需要关于腿部和地面之间的摩擦的一些假设，如果我可以仔细测量系统的确切几何形状，那么它就会有所帮助，因为在我到目前为止的所有计算中，我理想化。让我们说实话：那些垂直的结构并不完全垂直，并且该发动机实际上似乎是龙门的一点，倾向于将起重机的顶部朝向汽车。

但我不会再运行数字了。我的编辑已经可能会冒着一整天的事情，即我在推特上发现的木发动机升降机，以及西雅图所做的一些随机老兄，甚至可能只是为了实际猛拉他的电机，但可能只是为了支持它。这整篇文章浪费了每个人的时候，如果我们是诚实的，那么为需要知道这家伙木鹤是否可以坚持发动机的人提供服务的人可能 - 也就是说：一个人的观众。

无论如何，虽然我不会进入更多的数字，但我确实与Combiner Lewin“TK”一天聊天，关于Crane的不稳定均衡趋于折叠：

lewin正在将地面到腿部接口建模为一个钉子关节，这足够公平，因为他们无法抵消一瞬间 - 换句话说，由于木材只是坐在地上，它无法阻止自己想要提示。

从一个垂直结构到另一个垂直结构的横梁 - 特别高，特别是对角导向 - 虽然我认为横梁的大益处将阻止腿像这样张开，但是

在每条腿外面的沙袋或煤渣块上的重量也会实现同样的事情。

无论如何，这里的外带是这款起重机，随着一些修改，可能会为猛击400磅的电机工作。你应该尝试一下并将我生锈的静态技能放在考试吗？绝对不。