VLS = vrij lichaamsschema? (aka "free body diagram")?

Dan teken je alle krachten OP een lichaam en niet degene veroorzaakt DOOR het lichaam. Dus of de actie of de reactiekracht maar niet beide. (actie en reactie ontstaan gelijktijdig - de "actie" geeft geen aanleiding tot de "reactie"). Alleen de krachten OP het lichaam doen iets met dat lichaam (versnelt het, roteert het enz.).

Dus rechtsonder wel de bruine zwaartekracht die aan de horizontale balk trekt, maar niet de rode reactie (normaal)kracht (waar wordt die door veroorzaakt trouwens?) 

Het is me onduidelijk wat die "ronde" krachtpijlen betekenen. Het zijn duidelijk geen krachten - hooguit indicatie hoe krachten het lichaam kunnen laten roteren om een rotatiepunt (rechtsonder is dat het hoekpunt links)

Klopt ik bedoel een vrij lichaamsschema, dat is ook overigens niet de goede benaming voor de aangeleverde afbeelding. Ik bedoel een duidelijk overzicht alle krachten te zien zijn. Met dus actie/reactie krachten en krachtmomenten die ontstaan (ronde krachtpijlen) 

Maar zoals eerder gezegd heeft een VLS (of wat er op moet lijken) niet alle krachtenparen (want elke kracht heeft een reactie-kracht volgens 3e Wet van Newton - tot op atomair niveau waar atomen elkaar in evenwicht houden) nodig: alleen de krachten die OP een voorwerp werken. Dus zwaartekracht en de normaalkracht van de wand waaraan de constructie gehecht is. Niet de kracht waarmee de constructie zelf aan de wand trekt.

Een krachtmoment is geen kracht. Het is ook ongebruikelijk die als ronde pijlen af te beelden - anders dan daarmee de rotatierichting aan te geven. ( ). Het moment is wel een vector, maar geen kracht. De richting van wordt bepaald met de rechterhandregel (net als bij Lorentzkrachten) en komt neer dat als   (wijsvinger) en (middelvinger) in een vlak liggen, het krachtmoment  (duim) als vector naar voren wijst en positieve waarde heeft als de rotatie van  naar tegen de klok in draait. En omgekeerd (kloksgewijs) wijst de vector naar achteren en is negatief van waarde.  

Zou u mischien het bovenstaande willen toelichten met pijlen hoe u een VLS zou maken van de situatie. Ik heb een blank afbeelding toegevoed 

Dat hangt er helemaal vanaf wat je als "lichaam" ziet: alles of elk onderdeel. Want bij elk onderdeel krijg je allerlei deelkrachten die uiteindelijk resulteren in dezelfde "resulterende krachten" op grotere schaal.

Als je alleen de donkerblauwe (groenblauwe?) houder neemt zijn dat andere krachten dan wanneer je "alles" bijeen neemt als object.

In beide gevallen is er een zwaartekracht van het geheel en een trekkracht van de bevestiging aan de muur. Alle horizontale krachten dienen als resultante 0 N te geven, evenals de vertikale krachten (het object verplaatst zich niet).  Het moment (door zwaartekracht en trekkracht uitgeoefend op het rotatiepunt) moet ook nul zijn.

Bekijk volgende schetsen (niets op schaal) (de kracht van de spijker die alles omhoog houdt en de normaalkracht van de muur die de stellage niet door de muur laat schieten hebben een arm van 0 m (want de vector(werklijn)en gaan door de draaias) en daarmee geen krachtmoment: 0 Nm)

Alleen de blauwe delen:

Alle delen:

en je kunt allerlei andere "objecten" kiezen met bijbehorende krachten. 

Dank voor de bovenstaande toelichting, nu is het een stuk duidelijker. Wat is een handige aanpak voor verder uitwerkingen? Mbt afmetingen, materiaal- en bevestigingskeuzes. 

Voor praktische invulling: geen idee. Ik heb geen kennis van trekkrachten voor spijkers, lijmverbindingen e.d. Voor ontwerptekeningen: werk op schaal en doe dat ook voor berekende en onderkende krachten die in het spel zijn.

Bijgevoegd nog 2 schema's als je alleen de krachten op de hijskraan en ballast wilt bepalen. Opnieuw als schets (niks op schaal). De positie van het zwaartepunt van de kraan is een gok zolang precieze vorm en massa's onbekend zijn. Als je kraan en hijsmassa opgesplitst dan heb je 2 zwaartepunten waarop elk de zwaartekracht werkt. De som van beide (resultante) is even groot als wanneer je kraan en hijsmassa als 1 voorwerp (met massa's opgeteld) neemt. Ook al kies je voor aparte kraan/hijsmassa zwaartepunten, die elk een krachtmoment hebben, dan blijft toch het resulterende krachtmoment ongewijzigd. Daarmee verandert het moment van de bevestigingskracht ook niet (en dus moet voor 2 zwaartepunten resp 1 zwaartepunt het krachtmoment gelijk zijn aan het krachtmoment van de bevestiging (resulterend in geen netto rotatiebeweging): )

Ballast en kraan samengevoegd:

En nog een derde schets, als je de hijskraanconstructie aan een muur wilt bevestigen en die muur de constructie moet ophouden

Volgensmij is mijn vorige bericht niet verstuurt, ik zie hem niet meer staan in de bovenstaande berichten. Dus dan typ ik hem nog een keer.

Dankuwel voor de uitgebreide antwoorden het wordt allemaal een stuk duidelijker nu. Klopt, uiteindelijk dient het hefwerktuig tegen een muur gemonteerd te worden voor gebruikneming. Alleen heb ik nog een vraag over uw bovenstaande uitwerkingen. U tekent F bevestiging telkens omlaag, moet die niet omhoog staat omdat het een reactiekracht is? Alvast bedankt

>moet die niet omhoog staat omdat het een reactiekracht is?

Nee, actie/reactie zijn er gelijk en de een staat tegengesteld aan de ander. De bevestiging staat naar beneden en aan de andere kant van het draaipunt om te voorkomen dat de hijsinstelling gaat omvallen (naar rechts). De vloer daarentegen moet die kracht naar boven leveren (kraan stijgt/daalt niet) maar vanuit het draaipunt zodat het geen extra moment levert (en netto moment nul blijft).

Beste, 

Ik heb bezig het bovenstaande concept verder uit te werken. Alleen ik heb een vraag over de ondersteuning vanaf de vloer, maar eerste even de context. Het hijswerktuig word ondersteund door een soort H-Profiel vanaf de grond (zie onderstaande bovenaanzicht). Buiten het H-profiel wordt het hijswerktuig ook vastgezet aan een muur, dus het H-profiel wordt ook ondersteunt om kantelen te voorkomen tijdens werkzaamheden. Het werkuig dient 3 kanten 180 graden inzet baar te zijn (zie pijl), dit zal gebeuren door een draaikrans. Ook kan de mast op verschillende posities gemonteerd worden op de 2 balken die evenwijdig aan elkaar lopen in het midden (zie dubbele pijl), zeer waarschijnlijk door een kogelomloopwagen en rails.

Nu heb ik de volgende vraag

• Hoe stel je een vrijlichaamsschema op voor de onderstaande ondersteuning van het geheel? Voornamelijk de verticale stukken aan elk uiteinde. 

Alvast bedankt!

Ik ben geen technicus en kan me, ondanks je goede uitleg, geen precieze voorstelling maken. Maar voor elk VLS geldt: welke krachten werken OP het lichaam. Dat bepaalt of het beweegt. De netto kracht moet 0 N zijn om op de plaats te blijven.

En is er een draaipunt herkenbaar waarover het lichaam kan kantelen? Zo ja, wat zijn dan de krachten (die je al hebt gevonden) OP dat lichaam die NIET door de draaias gaan en dus linksom of rechtsom het lichaam willen draaien. Netto moment moet 0 Nm zijn om dat te voorkomen.

Beste, 

Zie onderstaande 3d-model van de van de bovenstaande uitleg. De koker aan het uiteinde zal de bevestiging plaatsvinden aan de muur. Wellicht dat dit helpt bij u beeldvorming. 

Dank je voor tekening - dat helpt!

Afhankelijk van waar de last wordt opgehangen t.o.v. het steunpunt (boven het frame, buiten het frame, links of rechts van het midden) zijn allerlei rotaties denkbaar. Om die tegen te gaan moet het frame voor elk van die situaties een voldoende grote tegenkracht kunnen leveren om dit te voorkomen: resulterend krachtmoment 0 Nm.  Tegelijk moet de constructie blijven staan en niet verschuiven: normaalkracht van grond en muur (en bevestiging) moeten de zwaartekracht tegenwerken. Resulterende kracht 0 N.

Er is dus niet 1 tekening met een "one set of forces fits all". Per situatie zullen de krachten anders zijn. Bij bijna kiepen naar de ene kant zal bij de as de tegenkracht groot zijn, bij het bijna omhoog gaande deel vrijwel nul. Tegelijkertijd zal een bevestigingskracht voldoende sterk moeten zijn om het kiepen tegen te gaan.

De "universele" constructie zal op al deze mogelijkheden moeten worden voorbereid.

Dankjewel voor je snelle reactie. Klopt door de multifuntionaliteit van het hijswerkuig dient rekening gehouden te worden met meerdere situaties. Er dienen 3 kanten waar hijswerkzaamheden verricht te worden (zie A,B en C). De B zijde maak ik mij geen zorgen om, omdat dit tegenover de zijde staat dat ingeklemd gaat worden tegen een muur. Alleen de A en C zijde maak ik mij zorgen over, want ik ben benieuwd doe de uitstekende delen zorgen voor ondersteuning van het geheel. En vooral hoe ik mijn ontwerp kan constructief kan onderbouwen en waar nodig veranderingen kan maken in mijn ontwerp. 

Alvast bedankt

Ik zou voor elk van de 4 situaties de extreme situaties doorrekenen: hoever mag een massa overhangen voorbij de voet? Hoeveel mag die massa maximaal zijn?  Wat zijn dan de krachten waar de constructie en de bevestigingen minimaal aan moeten voldoen?

Je vindt dan een over-gedimensioneerd apparaat dat heel vaak "al fluitend" zijn werk kan doen, maar in geval van een extreem geval het ook prima doet.

(vergelijk een winkelstellage: berekend op het houden van 60 cm brede planken vol potten appelmoes. Maar doorzakt als iemand denkt erop te kunnen gaan staan: da's ineens een extra kracht (gewicht) op 60 cm afstand van het draaipunt: geen voldoende tegenkracht voor berekend bij de bevestiging, dus de zaak gaat draaien,d.w.z. doorzakken)