Hoe werkt een handlier?
Een handlier is een gereedschap om een last zowel horizontaal als verticaal te verplaatsen. De last wordt met de handlier verbonden door een staalkabel of met een synthetische touw. Een lier bestaat uit een slinger, een overbrenging, een trommel, een kabel, een rem en het huis. We gaan hier verder in op alle onderdelen.
De slinger
Lieren kunnen worden aangedreven door bijvoorbeeld een elektro – hydraulische motor of met de hand. Bij een handlier moet spierkracht gebruikt worden om de trommel met behulp van een slinger in een ronddraaiende beweging te krijgen. Spierkracht heeft een limiterende factor, de ene persoon is sterker dan de ander maar er is een maximum. De gemiddelde kracht wat een persoon kan leveren voor een aantal minuten zonder zwaar uit geput te raken zit tussen de 10 – 15 kg. Daarnaast kan een persoon ongeveer 25 omwentelingen per minuut draaien zonder zwaar uitgeput te raken. Alle handlieren van Gebuwin hebben daarom een maximale slingerkracht van 15 kg. Het gemiddelde is 12 kg (op maximale last). Dit betekent dat u met onze WW7500 handlier 7,5 Fiat Panda’s kan hijsen met maar 15 kg aan spierkracht.
U kunt meer omwentelingen per minuut realiseren wanneer u de slinger op een kortere afstand versteld aangezien minder afstand afgelegd hoeft te worden (bekijk hier de video hoe u dat doet: https://youtu.be/MzqL8sBbUcY?t=53).
De overbrenging, snelheid en kracht
Er bestaat een afwijking tussen de kracht van een persoon en de gewenste hijs- of trekcapaciteit van de handlier. Daarom moet er tussen de persoon (slinger) en de trommel een overbrenging gebruikt worden. In sommige gevallen is geen overbrenging nodig aangezien een hefboom effect genoeg kracht kan omzetten. Neem bijvoorbeeld onze tandwiellier TL150, welke geen overbrenging heeft. Dit betekent dat de slinger direct in contact staat met de trommel.
Het hefboom effect
De natuurkundige formule hiervoor is kracht x arm = moment. De formule gaat niet op wanneer er geen draaipunt is. Zie in de afbeelding hier rechts de verschillende onderdelen. In dit voorbeeld is de slinger de arm van de handlier.
De kracht die wij leveren op de slinger is 100 Newton (+/- 10 kg). De maximale lengte van de slinger is 0,325 meter. Het moment dat wordt gerealiseerd door de kracht op de slinger is 32,5Nm.
Wanneer je de slinger langer maakt met behoudt van de kracht dan stijgt het moment. Dit is belangrijk om te onthouden.
Tot zo ver duidelijk?
Nu weten wij het moment dat gerealiseerd kan worden door spierkracht uit te oefenen op de slinger. Maar wij zijn er nog niet, we gaan de formule nogmaals gebruiken aangezien we de kracht van de kabel op de trommel willen weten. In het voorbeeld hier rechts is de blauwe cirkel de trommel van de handlier.
Kracht –> de kabel die aan de trommel trekt (zwarte lijn)
De arm –> de afstand tussen de kabel en het midden van de trommel (rode lijn). De nieuwe arm is de radius (helft van de diameter) van de trommel en dat is voor de TL150 handlier 0,0175m
Het draaipunt –> het midden van de trommel (geel gebogen pijl)
Wat is nu de kracht?
De formule kan opnieuw gebruikt worden, echter wel andersom aangezien wij de kracht die vrijkomt op de trommel (32,5 Nm) al weten.
–> moment / arm = kracht
–> 32,5 Nm / 0,0175 m = 1857 Newton (+/- 185 kg).
De lier bestaat uit ongeveer 20 onderdelen, dit betekent dat hierin ook wat speling zit, wat zorgt voor kracht verlies. Dus de TL150 kan met krachtverlies 150 kg hijsen (185 kg – kracht verlies – 150 kg).
Dus de maximale hijscapaciteit wat gerealiseerd kan worden met 10 kg aan spierkracht en een slinger lengte van 325 mm is 150 kg aan hijscapaciteit. Natuurlijk kan de slinger verlengd worden, maar dit zorgt weer voor een minder praktische werking van de handlier. Gebuwin gebruikt daarom een overbrenging op handlieren die een hogere hijscapaciteit nodig hebben.
De snelheid – zonder overbrenging
De omwentelingssnelheid van een lier zonder overbrenging is 1 op 1, de slinger zit immers direct vast aan de trommel, zoals bij onze tandwiel lier TL150. Dat betekent dat één rotatie van de slinger één rotatie van de trommel oplevert. De snelheid die hiermee gepaard gaat is gelijk aan de omtrek van de trommel. De omtrek van de trommel op de TL150 is 12 cm. Een persoon kan gemiddeld 25 keer per minuut de slinger draaien, dit betekent dus een snelheid van ongeveer 3 m/min.
De snelheid bij een handlier met overbrenging is aanzienlijk lager, waarom dat zo is leest u hieronder verder.
De overbrenging
Er zijn verschillende overbrengingen te gebruiken. Gebuwin gebruikt bij een handlier, een tandwiel en een wormwiel overbrenging.
In dit voorbeeld gebruiken we een tandwiel overbrenging. Door twee tandwielen met verschillende diameters in te schakelen, kan een groter moment worden verkregen bij een lagere omwentelingssnelheid, of omgekeerd. Met een klein tandwiel eerst en daarna een groot tandwiel kan een hogere moment verkregen worden, andersom een hogere snelheid.
Aangezien een persoon een gelimiteerde kracht heeft en de normering voor handlieren een maximale kracht voorschrijft kiezen wij ervoor om eerst een kleiner tandwiel te gebruiken om een groter moment te realiseren, dit gaat echter wel ten kosten van de snelheid. Afhankelijk van de grote van de wielen, aantal tanden en aantal tandwielen kan een gewenst resultaat verkregen worden.
De snelheid van een lier met een overbrenging is lager aangezien er een omvorming plaats vind. Stel voor dat wij een overbrenging gebruiken op de TL150 van 1 op 10. Dat betekent dat 10 slingeromwentelingen nodig zijn om 1 trommel omwenteling te realiseren. Dit resulteert in een snelheid van 0,30 m/min (de snelheid zonder overbrenging was 3 m/min). Maar dit betekent ook dat de kracht die een persoon levert op de slinger a 10 kg, omgerekend 10 x zo veel kracht kan omzetten. Dat betekent dat een persoon dan een last kan hijsen van 1500 kg (let op: dit is wel een theoretische waarde, hierin is nog geen rekening gehouden met wrijving en dus kracht verlies).
De snelheid van de lier en de gewenste hijscapaciteit hebben dus altijd invloed op elkaar. Het is niet mogelijk om zowel een hoge snelheid als een hoge hijscapaciteit te realiseren op een handlier. Is dit wel gewenst, dan heeft u een elektrische lier nodig.
Een persoon kan met de zelfde spierkracht een zwaardere last trekken aangezien er geen/minder zwaarte kracht optreedt.
De trommel
De trommel is een buis of een as met aan weerszijde een flens. Op de trommel wordt de kabel met een klem vastgezet. De trommel wordt in de lier gepositioneerd met een as die vast wordt gezet in het frame (huis) van de lier. De trommel is gekoppeld aan de grote tandwiel en deze staat in verbinding met het kleine tandwiel en vervolgens heeft deze weer een verbinding met de slinger. De kabel wordt met een ronddraaiende beweging op de trommel van de lier op of afgewikkeld waardoor de last zich horizontaal of verticaal verplaatst, afhankelijk van de richting van de kabel. Wanneer de slinger met de klok mee wordt gedraaid wordt de last gehesen, tegen de klok in weer gedaald.
De trommel zorgt er voor dat de kabel netjes opgeslagen wordt. De hoeveelheid kabel dat op de trommel kan worden opgeslagen is afhankelijk van de hoogte van de flenzen, de lengte en diameter van de trommel en de diameter van de gebruikte kabel. Deze afmetingen kunnen wij uiteraard aanpassen zodat altijd het gewenste aantal meter kabel gebruikt kan worden.
De kabel
Op een handlier kan zowel een staal kabel als een synthetisch touw gebruikt worden. De kabel of het touw is een essentieel onderdeel van de lier aangezien de last hiermee verbonden kan worden met de lier. Bekijk hier een video hoe de kabel gemonteerd kan worden op de trommel: https://youtu.be/MzqL8sBbUcY?t=7
De dikte van de kabel wordt bepaald door de maximale hijscapaciteit van de lier. De kabel moet immers sterk genoeg zijn om de last te kunnen houden. Kabels die op lieren gebruikt worden moeten altijd een veiligheidsfactor (VF) hebben van 3 (Volgens de EN13157 norm). Dit betekent dat wanneer een last van 500 kg gehesen dient te worden, de kabel pas mag breken bij 1500 kg. Dit wordt de minimum breaking load (MBL) genoemd. Wanneer we de MBL gedeeld door de VF doen krijgen we de veilige werklast ofwel de working load limit (WLL) genoemd (WLL = MBL / VF).
Er bestaat een verschil tussen de lengte van de kabel en de lengte dat de last verplaatst moet worden. In het voorbeeld hieronder wordt in blauw de lengte van de kabel aangegeven en in geel de lengte dat de last gehesen moet worden. Alleen de lengte dat de last gehesen moet worden wordt op de trommel gewonden. Dit kan in extreme gevallen ook maar 1 meter zijn terwijl de lengte van de kabel 100 meter is.
De hijs/trekkracht van de lier neemt af naarmate er meer kabel op de trommel wordt gewonden.
De rem
Eén van de belangrijkste componenten van de handlier is de rem. Er worden zware lasten verplaatst met handlieren. De rem zorgt ervoor dat wanneer de slinger wordt losgelaten de last stil blijft hangen. Wanneer u de last weer wilt dalen duwt u de slinger tegen de klok in, eigenlijk duwt u dan door de rem. Gebuwin handlieren maken gebruik van een lastdrukrem. Zoals in de naam al wordt aangegeven wordt door middel van de last de remmechanisme in werking gesteld. Zonder last dus ook geen rem. Voor een handlier is het daarom van belang dat er altijd een last van minimaal 20 kg aan de lier hangt. In dit artikel wordt verder uitgebreid ingegaan op de remmechanisme van de lier.
Het huis
Met het huis wordt een metalen constructie bedoeld dat om alle componenten heen wordt geplaatst. Naast dat het huis bedoeld is om alle componenten bij elkaar te houden beschermd het huis ook deze componenten tegen weersomstandigheden en gebruik door personen. Het huis is zo geconstrueerd dat het alle krachten die vrij komen tijdens het hijsen of trekken aan kan. Om het huis te testen voeren wij zogeheten breek testen uit. Wij zetten een lier op een test installatie en gaan zo ver mogelijk door tot dat de lier kapot gaat. De resultaten analyseren we en passen zo-nodig het huis aan. Een handlier moet altijd een veiligheidsfactor van 4 hebben. Dit betekent dat wanneer een handlier geschikt is om een last van 500 kg te hijsen deze pas zal kapot gaan bij 2000 kg.
Uiteraard zijn er verschillende afwerkingen mogelijk voor handlieren, zoals meerdere laklagen, verzinken of in volledig RVS. De lier moet echter goed beschermd zijn tegen weersomstandigheden zoals zoutwater. Lees hier meer over de mogelijkheden.
Hulp nodig bij uw project?
Gebuwin adviseert u graag over de mogelijkheden, de producten en de accessoires.
CONTACT ONSBEL VOOR ADVIES +31 (0)543 532 600
MAIL NAAR INFO@GEBUWIN.COM
