Как грузчикам поднять холодильник и пианино по лестнице без лифта: инженерный разбор нагрузки

✦ ИИ  Этот пост, предположительно, был создан при помощи искусственного интеллекта
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Почему на лестнице нижний грузчик держит холодильник почти один, хотя несут вдвоём, и сколько людей по нормативу нужно на пианино. Разбираю на двух расчётах: правило рычага для наклонённого корпуса и полиспаст с учётом трения в роликах.

Сколько разрешено поднимать одному человеку

Отправная точка — приказ Минтруда России от 28.10.2020 № 753н «Об утверждении Правил по охране труда при погрузочно-разгрузочных работах и размещении грузов», текст которого опубликован на официальном интернет-портале правовой информации. Для мужчин предельная масса груза при разовом подъёме — не больше 50 кг. Грузы от 50 до 500 кг положено перемещать грузоподъёмными средствами, а вручную — только под руководством ответственного лица и так, чтобы на одного работника приходилось не больше тех же 50 кг.

Отсюда простая арифметика: крупный двухдверный холодильник шириной около 90 см весит 100-120 кг. Даже если бы вес делился поровну, при массе 110 кг на каждого из двоих приходится 55 кг — уже больше нормы. Но поровну он на лестнице не делится, и это главное, что стоит понять.

Почему нижний держит больше

Холодильник нельзя класть плашмя: производители обычно требуют перевозить его стоя или с небольшим наклоном. Поэтому по лестнице его несут наклонённым назад, на задней стенке: нижний грузчик держит низ корпуса, верхний — верх. Чем круче марш, тем сильнее наклон: верхний стоит на несколько ступеней выше, и корпус приходится задирать.

Модель простая — балка на двух опорах. Высота корпуса L = 1,8 м, глубина D = 0,7 м. Центр тяжести из-за компрессора внизу условно примем на высоте c = 0,8 м от дна и посередине глубины. Оба хвата — на задней стенке, то есть на нижней грани наклонённого корпуса. Угол наклона корпуса к горизонту — φ.

Если бы центр тяжести лежал на линии между хватами, нагрузки делились бы по правилу рычага и от угла не зависели: верхнему W x c / L, нижнему остальное. При W = 110 кг это 48,9 и 61,1 кг. Но центр тяжести находится на 0,35 м выше задней стенки, и при наклоне он смещается по горизонтали в сторону нижнего грузчика. Из уравнения моментов относительно нижнего хвата:

F_верх = W x (c / L − D / (2L) x tg φ)

F_низ = W − F_верх

При наклоне 50° (tg φ ≈ 1,19): F_верх = 110 x (0,444 − 0,194 x 1,19) ≈ 23,4 кг. Нижнему достаётся около 86,6 кг — в 1,7 раза больше разовой нормы. При 60° расклад уже 98,2 против 11,8 кг.

Чем круче наклон, тем больше достаётся нижнему.
Чем круче наклон, тем больше достаётся нижнему.
Автор: Антон Алексеев

Есть и критический угол: tg φ = 2c / D, то есть около 66°. Здесь центр тяжести стоит ровно над нижним хватом. Весь вес на нижнем, а верхний ничего не несёт и только удерживает корпус от опрокидывания. Отсюда практическое правило: самого сильного ставят вниз, а на лестнице крупный холодильник несут втроём или везут на лестничной тележке.

Что на самом деле делает такелажный ремень

Ремень не уменьшает массу груза: вниз по-прежнему тянут все 110 кг, и на крутом марше почти всё приходится на нижнего. Он меняет другое — то, чем человек держит груз.

Без ремня груз висит на пальцах, и раньше спины сдаётся хват: пальцы и предплечья устают за один-два пролёта. Ремень, перекинутый через плечи или предплечья под корпус, переносит нагрузку на плечевой пояс и ноги, то есть на крупные мышцы. Руки при этом только направляют корпус. Поэтому ремни помогают дойти до пятого этажа без остановок, но не превращают 86 кг на одного человека в допустимые 50.

Пианино: когда людей уже не хватает

Обычное пианино весит 200-250 кг, старые модели с массивной чугунной рамой бывают тяжелее. Для пианино массой 250 кг даже при равном делении по норме 50 кг на человека нужно пятеро. Вокруг корпуса на лестничном марше шириной метр с небольшим столько людей просто не встанет, а неравномерный расклад из предыдущего раздела никуда не делся. Значит, нужна механизация: гусеничный лестничный подъёмник или подъём снаружи, через окно или балкон.

Полиспаст: сколько тянуть на самом деле

При подъёме снаружи используют полиспаст — систему подвижных и неподвижных блоков, в которой груз висит на нескольких ветвях одного троса. Без трения четырёхкратный полиспаст делит усилие ровно на 4: для 250 кг это 62,5 кгс на свободном конце троса.

Но каждый ролик «съедает» часть натяжения. КПД одного ролика на практике около 0,95, и ветви троса натянуты неодинаково: если на свободном конце сила F, то дальше по цепочке 0,95F, 0,90F, 0,86F, 0,81F. Груз держат четыре ветви, поэтому:

W = F x (η + η² + η³ + η⁴) = F x (0,95 + 0,903 + 0,857 + 0,815) ≈ 3,52 x F

F = 250 / 3,52 ≈ 71 кгс

Это около 696 Н — на 13% больше идеального значения. Для сравнения: двукратный полиспаст с теми же роликами потребовал бы около 135 кгс. Тянуть 71 кгс — посильная работа для двоих. Но сама схема — точки крепления, трос, страховка — требует расчёта и подготовки, поэтому подъём через окно делают с мебельным подъёмником или краном-манипулятором, а не на самодельной оснастке.

Трение в роликах добавляет около 13% к идеальному усилию.
Трение в роликах добавляет около 13% к идеальному усилию.
Автор: Антон Алексеев

Итог

На лестнице без лифта масса груза — только половина задачи. Вторая половина — геометрия: наклон корпуса смещает центр тяжести к нижнему грузчику, и при двух носильщиках на холодильник 110 кг нижний легко получает 80-100 кг. Ремни облегчают работу рукам, но не отменяют норму 50 кг на человека. Где арифметика не сходится даже втроём, нужны лестничная тележка или подъём снаружи.

А вам приходилось затаскивать что-то тяжёлое на этаж без лифта? Кто стоял внизу и как распределили вес?

Схемы в статье свёрстаны по расчётам из текста. Обложка сгенерирована нейросетью, при подготовке текста использовался ИИ-ассистент, все расчёты проверены вручную.

Изображение в превью:
Автор: Антон Алексеев
Источник: Собственные данные сети
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Я Антон Алексеев, основатель федеральной франшизы аутсорсинга рабочего персонала.

3 комментария

Добавить комментарий

C
Заказывали грузчиков, чтобы поднять на верхний этаж здания без лифта ламинарные шкафы каждый весом под 200 кг, грузчики использовали ремни, тягали вчетвером. В объявлении было указано, что работают с тяжестями типа пианино и банкоматов.
Personal-24
Заказывали грузчиков, чтобы поднять на верхний этаж здания без лифта ламинарные шкафы каждый весом под 200 кг, грузчики использовали ремни, тягали вчетвером. В объявлении было указано, что работают с тяжестями типа пианино и банкоматов.

Хороший пример, спасибо! 200 кг на четверых — это ровно тот случай, когда «по 50 кг на человека» работает только на ровном полу. На лестнице, как в разборе выше, нижняя пара принимает заметно больше, а 50 кг — это и так верхняя граница нормы для мужчин. Ремни здесь очень правильное решение: вес уходит на плечи и ноги, руки свободны для управления. А с ламинарными шкафами ещё и центр тяжести высокий, и внутри фильтры, которые не любят ударов и наклонов, так что задача сложнее, чем пианино того же веса. Судя по результату, бригада своё дело знала 🙂 Шкафы доехали без потерь?
vladsad
Автор явно далек от грузчика и тем более от грузоперевозок в целом. Хотя, ии и не такой бред напишет, особенно, если автор далек еще и от работы с ии…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Инструкция по сборке Вселенной: почему для симуляции одного человека хватит энергии настольной лампы

В чилийской пустыне Атакама, на высоте двух с половиной тысяч метров, работают телескопы Паранальской обсерватории. Свет далеких галактик, который улавливают здешние зеркала, летит сквозь космос...

Что, если мы уже поймали сигналы инопланетян, но приняли их за пульсары? Вычислить их поможет алгоритм общения светлячков

Программы поиска внеземных цивилизаций (SETI) с момента своего появления в середине XX века опирались на представления о технологиях, которыми в тот момент обладало само человечество....

Почему компьютерные колонки трещали за секунду до звонка мобильного телефона

Телефон лежит на столе возле компьютера. В колонках неожиданно раздаётся знакомое «ты-ды-дыы, ты-ды-дыы». Через мгновение загорается экран и начинает играть мелодия вызова. Можно заранее потянуться...

Почему домашний йогурт готовится проще, чем кажется на самом деле

Если вы думаете, что приготовление домашнего йогурта — это сложно, дорого и требует каких-то особых кулинарных навыков, то спешу вас разубедить. На самом деле все гораздо проще. Вам не...

Почему механические клавиатуры — это прошлый век и за каким форматом будущее

Еще несколько лет назад механическая клавиатура считалась практически обязательным атрибутом игрового компьютера. Разнообразие переключателей, приятный звук нажатий, возможность подобрать усилие и...

Почему нельзя оставлять зарядное устройство от смартфона в розетке: скрытые риски, о которых многие забывают

Зарядка смартфона давно стала привычной частью домашнего быта. Телефон поставили на ночь, утром отключили кабель, а сам адаптер так и остался в розетке. Через несколько часов к нему снова подключат...