Inhoud
In diverse ambachts-, bouw- en productiebedrijven wordt hefkracht gebruikt om bouw- en montagewerkzaamheden makkelijker te maken met gereedschap zoals breekijzers, moersleutels en hijskranen. Daarnaast wordt hefkracht ook door onszelf gebruikt om transportmiddelen zoals kruiwagens van hun plaats te krijgen en te vervoeren. In dit artikel gaan we dieper in op de hefboomwet en laten we weten hoe u zelf de hefkracht kunt berekenen.
De hefboomwet als basisbeginsel voor het berekenen van de hefkracht
Een hefboom wordt in de natuurkunde en techniek een mechanisch versterker genoemd: de hefboom kan om zijn eigen as worden gedraaid – vergelijkbaar met een wip. De hefboomwerking zorgt ervoor, dat zware goederen ook met een relatief geringe krachtinspanning eenvoudig kunnen worden opgetild en getransporteerd.
Hefkracht wordt gedefinieerd door de hefboomwet. Deze wet uit de oudheid om de hefkracht te berekenen kan met de volgende formule eenvoudig worden uitgedrukt:
F1 × d1 = m × g × d2
De lastarm is de kant waar de te verplaatsen last zich bevindt. De krachtarm is de kant waarop de bewegingskracht wordt uitgeoefend. Het zogenaamde draaimoment is het punt waar de hefboom kan worden gedraaid. Het draaimoment wordt gedefinieerd als:
M = F × d
Hierbij geldt: hoe langer de hefboom d, hoe groter het draaimoment M.
Hefkracht berekenen bij enkele en dubbele hefbomen
De hefboomwet houdt rekening met enkele en dubbele hefbomen. Hoewel de berekening voor beide soorten hefbomen hetzelfde is, wordt er in de theorie wel een onderscheid gemaakt:
| Hefboom | Kenmerken |
|---|---|
| Eenzijdige hefboom | • Last- en krachtarm vallen samen, d.w.z. dat de hefkrachten slechts aan één kant van het draaipunt werken • Draaipunt bevindt zich aan een uiteinde van de hefboom • Krachten gaan in één richting |
| Tweezijdige hefboom | • De hefkrachten werken aan beide kanten van het draaipunt • De krachten gaan in twee richtingen |
Rekenvoorbeeld:
EAls voorbeeld gebruiken we een kruiwagen, die vervoerd moet worden met een lading van 100 kg. Door het wijzigen van de formule
F1 × r1 = m × g × r2
naar F1
F1 = F2 × (r2/r1)
(hierdoor wordt F1 kleiner naarmate de handgrepen van de kruiwagen langer zijn)
en r2 = 0,6 m en r1 = 1,8 m, geldt:
F1 = 100 kg x 9,81 m/s² x 0,6 m / 1,8 m = 327 N
9,81 m/s² is de zwaartekrachtversnelling. 327 N is de kracht, die nodig is om 327 N/9,81 m/s² = 33,33 kg op te tillen.
De kruiwagen en het hefboomeffect reduceren de benodigde kracht dus met een derde. Of anders gezegd: door de hefboomwerking kan met de tweede krachtarm 5 keer zoveel kracht worden gegenereerd. De formule voor het berekenen van de hefkracht bij een dubbele hefboom kan ook voor enkele hefbomen worden gebruikt: Als u bijvoorbeeld een kruiwagen met lading moet verplaatsen, dan werken de beide krachten misschien slechts op één zijde, maar door de lading in de kruiwagen ontstaan er uiteindelijk twee hefboomarmen met een verschillende lengte.
Als hefbomen niet recht zijn, worden ze ook wel gebogen hefbomen genoemd. Deze worden bijvoorbeeld gebruikt voor bepaalde weegschalen, zoals de bascule. Bij alle soorten hefbomen moet naast de hefkracht ook rekening worden gehouden met de wrijving op het draaipunt: wanneer de hefboom over de as draait, wordt een deel van de gebruikte energie omgezet in warmte. Daarom is voor het benodigde hefvermogen extra kracht nodig, afhankelijk van het materiaal van de hefboom en de last.
Hijsmiddelen gebruiken hefkracht om zware lasten te verplaatsen
Hijsmiddelen maken gebruik van het hefboomeffect, zoals beschreven in de hefboomwet. Ze verminderen zo merkbaar de inspanning die nodig is bij het hijsen of heffen en verplaatsen van zware ladingen. Daarbij horen zowel handmatige als elektro-hydraulische hefsystemen en takels met en zonder kantelfunctie. Hijsmiddelen worden in de logistiek en in de bouw veel gebruikt en combineren een hoog draagvermogen met een eenvoudige en comfortabele bediening. Voorbeelden van typische hijsmiddelen zijn:
- Hand- en rateltakels
- Hijskranen
- Materiaalheffers
- Palletheffers
- Heftafels
- Elektrische takels
Doordat verschillende soorten hijsmiddelen verschillende hoeveelheden kracht overbrengen, maken ze het werk in veel bedrijfstakken gemakkelijker. Ze dragen bij aan effectieve en veilige werkprocessen en bevorderen de doorstroming in de opslag en productie. Bovendien kunnen bedrijfskosten in veel gevallen aanzienlijk worden verlaagd door gebruik te maken van hoogwaardige hijsmiddelen.
Veelgestelde vragen over de hefkracht berekenen
Een hefboom wordt in de natuurkunde en techniek een mechanische versterker genoemd: de solide hefboom kan om zijn eigen as worden gedraaid – vergelijkbaar met een wip. De hefboomwerking zorgt ervoor, dat zware goederen ook met een relatief geringe krachtinspanning eenvoudig opgetild en getransporteerd kunnen worden. Er zijn zowel enkele als dubbele hefbomen.
Volgens de hefboomwet kan de hefkracht met de volgende formule worden berekend voor zowel enkele hefbomen met extra gewicht als voor dubbele hefbomen:
F1 x r1 = F2 x r2
Hefbomen worden ingedeeld in een- en tweezijdige hefbomen. Voor eenzijdige hefbomen geldt dat:
• last- en krachtarm samenvallen, d.w.z. dat de hefkrachten slechts aan één kant van het draaipunt werken
• het draaipunt zich aan een uiteinde van de hefboom bevindt
• de krachten in één richting gaan
Daarentegen geldt voor tweezijdige hefbomen dat:
• de hefkrachten aan beide kanten van het draaipunt werken
• de krachten in twee richtingen gaan
Bron afbeelding:
© gettyimages.de – PRImageFactory
