تعاریف و قوانین

جرثقیل (crane) ماشینی است که برای بلند کردن ، پایین آوردن و جابجایی افقی بار به کار برده می شود.

واژه crane در زبان انگلیسی به علت شباهت ظاهری این گونه از ماشین ها با نوعی از پرندگان گردن دراز ماهی خوار ، به این  عنوان نامیده شده است.

اولین نمونه از جرثقیل های ساخته شده توسط بشر از جنس چوب و به نام shaduf معروف بوده و در حدود چهار هزار سال پیش در مصر باستان برای جابه جایی آب از چاه به کار می رفت .

shaduf شکل ۱٫۱ از یک بازوی گردان دو تکیه گاه عمودی و یک تکیه گاه افقی تشکیل می شد. در یک انتها وزنه تعادلی و در انتهای دیگر بازوی گردان آن ، سطل آب قرار داشت.

مهمترین تحول در طراحی جرثقیل در قرن شانزدهم میلادی صورت گرفت بدین طریق که برای افزایش محدوده ی دسترسی جرثقیل ، به بازوی اصلی یا بوم (BOOm)آن ، بومی کمکی به آن (jib) متصل شد . در قرن نوزدهم با کشف نیروی بخار و اختراع برق ، در ساختمان جرثقیل ها موتور های درون سوز و موتور های الکتریکی به کار گرفته شدند و در ساختمان جرثقیل به جای چوب از فولاد مقاوم استفاده شد . در نیمه اول قرن بیستم با رشد جمعیت و پیشرفت فنون و صنعت ، انواع مختلفی از جرثقیل ها و بالابر ها ساخته شدند.

برای مثال در کشور های اروپایی به علت کمبود زمین و رشد صنعت ساختمان ، برای دسترسی آسان و ایمن به ارتفاع های بلند ، جرثقیل های برجی (Tower Crane) ساخته شد . در کشور آمریکا استفاده از جرثقیل های متحرک (Mobile and Locomotive) با قابلیت نصب بر روی خودرو به منظور جابجایی بار در داخل شهر ها و صنایع ساختمانی رایج گردید.

در ساختمان جرثقیل از مواد گوناگونی استفاده می شود . مهمترین ماده ی مورد استفاده در ساختمان جرثقیل فولاد است . فولاد آلیاژی از جنس آهن و کربن است که برای افزایش استحکام آن عناصری مانند کروم ، نیکل ، مولیبدیوم ، وانادیوم ، تیتانیوم و نیوبیوم به آن اضافه می شود . علاوه بر مواد فوق مواد دیگری نیز مانند لاستیک مصنوعی جهت ساخت تایر ها ، مس در ساختمان اجزای الکتریکی و سیم کشی ها ، عناصر نیمه هادی مانند ژرمانیوم و سیلیکون در مدارهای الکترونیکی  دستگاه به کار می روند .

قانون اهرم ها :

اساس کار جرثقیل ها مبتنی بر قانون علمی اهرم ها است . همان طور که می دانیم اهرم ها نوعی از ماشین های ساده هستند که می توان با آنها کارها را آسان تر و با انرژی کمتر انجام داد . ساده ترین شکل اهرم ، الاکلنگ است .

  1. تکیه گاه
  2. قسمتی که به آن نیرو وارد می کنیم .
  3. قسمتی که اهرم بر جسم نیرو وارد می کند .

در جرثقیل ها ، جک های تعادلی (Outriggers ) به جای تکیه گاه ، بوم (Boom)  به جای بازوی متحرک ، بار (Load) به جای وزن جسم و وزنه های تعادل (Counter Weight ) به جای وزنه به کار می روند .

لازم به ذکر است با توجه به ترجمه های متفاوتی مانند : بازوی اصلی ، دیرک و دکل که تاکنون از واژه ی (Boom)  صورت گرفته ما در این مجموعه برای سهولت ، از همان کلمه ی بوم استفاده می کنیم در غیر این صورت قید خواهیم نمود .

لحظه تعادل :

زمانی است که حاصل ضرب وزن جرثقیل در فاصله ی افقی از مرکز گرانش جرثقیل تا محور واژگونی ، برابر با حاصل ضرب وزن بار در فاصله ی افقی از مرکز ثقل بار تا محور واژگونی شود . در جرثقیل متحرک زمانی جرثقیل دارای تعادل است که نیرویی که جرثقیل به بار وارد می سازد بیشتر از نیرویی باشد که بار به آن وارد می سازد . پس برای بالا بردن بار باید نیروی جرثقیل بیش از نیروی بار باشد . آشنایی با مفهوم لحظه ی تعادل ، در پایداری دستگاه ، هنگام عملیات باربرداری ، اهمیت فوق العاده ای دارد .

مرکز گرانش جسم : 

نقطه ای در اطراف بدنه ی جسم است که وزن در آن نقطه به طور یکنواخت توزیع می شود . به عبارت دیگر مرکز ثقل نقطه ای از شیء است که وزن شیء در اطراف آن به طور یکسان توزیع شده باشد .

 

اگر بتوان زیر مرکز گرانش (ثقل) تکیه گاهی قرار داد شیء در روی آن نقطه به حالت تعادل قرار می گیرد . محل مرکز ثقل جرثقیل بستگی به وزن و موقعیت سنگین ترین اجزای آن دارد . این سه محل در جرثقیل عبارت اند از :

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

هر یک 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 می شود

مرکز گرانش با علامت دایره ی نیمه پر در نقشه ها و اجسام نشان داده می شود . 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 می کنیم ، و در صورت شناسایی درست ، جسم متعادل خواهد ماند ؛ در غیر این صورت جسم به اطراف منحرف شده و نوسان خواهد داشت .

 

ادامه مطلب