Ahhoz, hogy a teheremelés minél könnyebb legyen, már évszázadok óta különböző fizikai mechanizmusokat alkalmaznak, ezek talán legkorábbi, mindenki számára ismert példája az ellensúly, amelynek alkalmazásával kevesebb erőre és így energiára van szükség az emeléshez.
Mi az az ellensúly?
Már gyerekként is találkozhattunk vele, hisz a szinte mindegyik játszótéren megtalálható mérleghinta pontosan ugyanazon az elven működik, mit a toronydarukon is megtalálható beton ellensúlyok: a teher és az erőkarok megfelelő beállításával megtalálhatjuk az egyensúlyi pontot.
A mérnöki gyakorlatban az ellensúly olyan tárgy, amely segít a stabilitás és az egyensúlyt biztosításában. Az ellensúlyok számos alkalmazási területen megtalálhatók, a már említett daruk mellett hidakon vagy például modern motorokban a rezgés csökkentése érdekében.
A felvonók esetében az emelőrendszer elengedhetetlen részei, mivel alkalmazásukkal jelentősen csökkenthető a felvonó mozgatásához szükséges energia, ezzel pedig növelhető a rendszer hatékonysága.
Hogyan működnek az ellensúlyok?
Az ellensúlyok segítenek megtámasztani a terheket azok emelése vagy süllyesztése során. Ennek alapja egy fizikai alapelv, az energiamegmaradás törvénye, amely az egyik legszélesebb körben alkalmazott fizikai törvény.
Az energiamegmaradás törvénye kimondja, hogy az energia nem vész el, csupán átalakul, azaz egy olyan rendszer teljes energiája, amely nem lép kölcsönhatásba a környezetével, állandó marad.
A rendszerben lévő energia lehet mozgási, de más jellegű, például elektromos energia, mint a liftek esetében, ahol az elektromos áram energiája alakul át mozgási energiává.
Ahhoz azonban, hogy az ellensúlyok a lehető leghatékonyabban működjenek, egyszerre két feltételnek kell teljesülnie:
- megfelelő tömeggel kell rendelkezniük, illetve
- optimális távolságra kell lenniük a forgásponttól.
A fizikában ezt nyomatéknak nevezik, amely az ellensúly tömegének, illetve az ellensúly forgásponttól való távolságának szorzataként számolható ki.
A leghatékonyabb működés érdekében az ellensúly nyomatékának meg kell egyeznie a terhelés nyomatékával. Ezt a rendkívül fontos elvet kell betartani a (torony)daruk gémhosszának és emelési kapacitásának meghatározása során.
Amennyiben ezek az értékek nincsenek egyensúlyban, borulásveszélyes helyzet alakul ki.
Nagyobb hatékonyság, környezetkímélőbb működés
Mivel növelik a felvonórendszerek energiahatékonyságát, az ellensúlyok segítenek csökkenteni a rendszerbe betáplált energia mennyiségét, ami előnyös az emelőrendszerek környezetbarát működése szempontjából.
A cél az, hogy a lehető leghatékonyabb teheremelést végezzük a lehető legkevesebb energia felhasználásával, amelyben az ellensúlyok nagyon nagy segítségünkre vannak.
