شناخت جرثقیل ها

شناخت جرثقیل ها و تاریخچه آنها:

جرثقیل (Crane) ماشینی است که برای بلند کردن، پایین آوردن و جابه‌جایی افقی بار به کار برده می‌شود.

واژه‌ی Crane در زبان انگلیسی به علت شباهت ظاهری این گونه از ماشین‌ها با نوعی از پرندگان گردن دراز ماهی‌خوار، به این عنوان نامیده شده است.

اولین نمونه از جرثقیل‌های ساخته شده توسط بشر از جنس چوب و به نام شادوف معروف بوده و در حدود چهار هزار سال پیش در مصر باستان برای جابه‌جایی آب از چاه به کار می‌رفت.

Shaduf، عکس زیر از یک بازوی گردان، دو تکیه‌گاه عمودی و یک تکیه‌گاه افقی تشکیل می‌شد.

در یک انتها وزنه تعادلی و در انتهای دیگر بازوی گردان آن، سطل آب قرار داشت.

جرثقیل قرن هجدهم

جرثقیل قرن شانزدهم

مهمترین تحول در طراحی جرثقیل در قرن شانزدهم میلادی صورت گرفت بدین طریق که برای افزایش محدوده‌ی دسترسی جرثقیل، به بازوی اصلی یا بوم (Boom) آن، بومی کمکی به آن (jib) متصل شد مانند شکل فوق.

در قرن نوزدهم با کشف نیروی بخار و اختراع برق، در ساختمان جرثقیل‌ها موتورهای درون سوز و موتورهای الکتریکی به کار گرفته شدند و در ساختمان جرثقیل به جای چوب از فولاد مقاوم استفاده شد مانند شکل فوق.

در نیمه‌ی اول قرن بیستم با رشد جمعیت و پیشرفت فنون و صنعت، انواع مختلفی از جرثقیل‌ها و بالابرها ساخته شدند.

برای مثال، در کشورهای اروپایی به علت کمبود زمین و رشد صنعت ساختمان، برای دسترسی آسان و ایمن به ارتفاع‌های بلند، جرثقیل‌ برجی (tower crane) ساخته شد.

در کشور آمریکا استفاده از جرثقیل‌های متحرک (Mobile and Locomotive Crane) با قابلیت نصب بر روی خودرو به منظور جابه‌جایی بار در داخل شهرها و صنایع ساختمانی رایج گردید.

در ساختمان جرثقیل از مواد گوناگونی استفاده می‌شود.

مهمترین ماده‌ی مورد استفاده در ساختمان جرثقیل فولاد است.

فولاد آلیاژی از جنس آهن و کربن است که برای افزایش استحکام آن عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبديوم، وانادیوم، تیتانیوم و نیوبیوم به آن اضافه می‌شود.

علاوه بر مواد فوق، مواد دیگری نیز مانند لاستیک مصنوعی جهت ساخت تایرها، مس در ساختمان اجزای الکتریکی و سیم‌کشی‌ها، عناصر نیمه هادی مانند ژرمانیوم و سیلیکون در مدارهای الکترونیکی دستگاه به کار می‌روند.

• قانون اهرم‌ها برای درک بهتر و شناخت جرثقیل ها:

اساس کار جرثقیل‌ها مبتنی بر قانون علمی اهرم‌ها است (به عنوان مثال شکل زیر).

همانطور که می‌دانیم اهرم‌ها نوعی از ماشین‌های ساده هستند که می‌توان با آنها کارها را آسان‌تر و با انرژی کمتر انجام داد.

ساده‌ترین شکل اهرم، الاکلنگ است.

هر اهرم از سه قسمت تشکیل شده است:

1. تکیه‌گاه
2. قسمتی که به آن نیرو وارد می‌کنیم
3. قسمتی که اهرم بر جسم نیرو وارد می‌کند

در جرثقیل‌ها، جک‌های تعادلی (Outriggers) به جای تکیه‌گاه، بوم (Boom) به جای بازوی متحرک، بار (Load) به جای وزن جسم و وزنه‌های تعادل (Counter Weight) به جای وزنه به کار می‌روند.

(مانند اشکالی که در ادامه مقاله به آن اشاره خواهیم کرد)

لازم به ذکر است با توجه به ترجمه‌های متفاوتی مانند: بازوی اصلی، دیرک و دکل که تاکنون از واژه‌ی (Boom) صورت گرفته ما در این مقاله برای سهولت، از همان کلمه‌ی بوم استفاده می‌کنیم.

اهرم ساده (الاکلنگ)

تطابق جرثقیل و اهرم

قانون اهرم‌ها

• لحظه‌ی تعادل در شناخت جرثقیل ها:

زمانی است که حاصل ضرب وزن جرثقیل در فاصله‌ی افقی از مرکز گرانش جرثقیل تا محور واژگونی، برابر با حاصل ضرب وزن بار در فاصله‌ی افقی از مرکز ثقل بار تا محور واژگونی شود.(مانند شکل زیر)

در جرثقیل‌های متحرک زمانی جرثقیل دارای تعادل است که نیرویی که جرثقیل به بار وارد می‌سازد بیشتر از نیرویی باشد که بار به آن وارد می‌سازد.

پس برای بالابردن بار باید نیروی جرثقیل بیش از نیروی بار باشد.

آشنایی با مفهوم لحظه‌ی تعادل، در پایداری دستگاه هنگام عملیات باربرداری، اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد.

وزن بار Χ فاصله‌ی افقی از مرکز ثقل بار تا محور واژگونی = وزن جرثقیل Χ فاصله‌ی افقی از مرکز گرانش جرثقیل تا محور واژگونی

لحظه‌ی تعادل

مرکز گرانش

• مرکز گرانش جسم (C.G: Center Of Gravity) برای شناخت جرثقیل ها:

نقطه‌ای در اطراف بدنه‌ی جسم است که وزن در آن نقطه به طور یکنواخت توزیع می‌شود.

به عبارت دیگر مرکز ثقل نقطه‌ای از شیء است که وزن شیء در اطراف آن به طور یکسان توزیع شده باشد.

مرکز گرانش جسم CG

مرکز گرانش دستگاه در وضعیت‌های گوناگون

اگر بتوان زیر مرکز گرانش (ثقل) تکیه‌گاهی قرار داد شیء در روی آن نقطه به حالت تعادل قرار می‌گیرد.

محل مرکز ثقل جرثقیل بستگی به وزن و موقعیت سنگین‌ترین اجزای آن دارد، برای شناخت بهتر جرثقیل ها و درک ایده‌آل سازو کار انواع جرثقیل باید با محل های اصلی این ماشین آشنا شوید:

این سه محل در جرثقیل عبارت اند از:

• بوم
• دستگاه حامل یا کشنده
• ساختار فوقانی و وزنه تعادلی

هریک از این اجزا دارای مرکز ثقل هستند ولی وقتی که اجزای جرثقیل روی هم قرار گرفت و دستگاه مونتاژ (برپا) شد مرکز ثقل (گرانش) اصلی دستگاه مشخص می‌شود.(مانند شکل زیر)

مرکز گرانش با علامت دایره‌ی نیمه پر در نقشه‌ها و اجسام نشان داده می‌شود.

از آنجایی که مرکز گرانش، در پایداری و ایمنی عملیات نقش مهمی دارد باید شناسایی شود.

برای شناسایی مرکز گرانش جسم، آن را کمی از زمین بلند می‌کنیم و در صورت شناسایی درست، جسم متعادل خواهد ماند؛ در غیر این صورت جسم به اطراف منحرف شده و نوسان خواهد داشت.

مرکز ثقل جرثقیل

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان