جرثقیل

شکستگی و انحراف فلش جرثقیل برجی بر اثر بار برداری بیش از حد مجاز

قرار گرفتن پایه تثبیت تاور کرین در نزدیک گود برداری و عدم رعایت فاصله استاندارد

استفاده از بچه پین (اشپیل) غیر استاندارد در اتصالات سکشن های ارتفاعی جرثقیل تاور

عدم استفاده از اشبیل استاندارد(فابریک) که منجر به انحراف پین به سمت بیرون در اثر فشار وارده در حین باربرداری می شود .

مطابق استاندارد ASME b30.3 ، کلیه سبد های دور کاج و میز گردان باید از حفاظ ثابت استفاده کنند.

استفاده از زنجیر و سیم بکسل به عنوان حفاظ ممنوع است.

عدم رعایت استاندارد ASME B30.3 ، نیکاتک شرکت بازرسی و فنی مهندسی

استاندارد های طراحی جرثقیل :

کلیه ی جرثقیل ها از تجهیزات و قوانین مکانیکی ، هیدرولیکی ، برقی و پنوماتیکی برای بلند کردن و پایین اوردن بار استفاده می کنند . طراحی جرثقیل مطابق با استاندارد های معتبر و مورد تایید صورت می گیرد . تمامی مواد و تجهیزات به کار رفته در ساختمان جرثقیل مطابق با استاندارد های رایج و یا مشابه زیر است:

سازمان استاندارد انگلستان

انجمن مهندسین مکانیک آمریکا

بهداشت حرفه ای آمریکا

استاندارد استرالیا

موسسه نفت آمریکا

وزارت انرژی آمریکا

در هیچ یک از اجزای ساختاری جرثقیل نباید چوب مورد استفاده قرار گیرد . مواد ، اتصالات و تجهیزات به کار رفته برای تعمیرات نیز باید مطابق با دستورات سازنده ی دستگاه باشد .

اجزایی که در جرثقیل تحت فشار قرار می گیرند و در عین حال در معرض تکان یا ضربه ی ناگهانی نیز قرار دارند از فولاد نرم ( فولاد کم کربن ) یا مواد مشابه ی دیگر ساخته می شوند . جرثقیل ها باید طوری طراحی و ساخته شوند که تمام قسمت های آنها به طور ایمن قابل روغن کاری ، بازرسی و تعمیرات باشد .

ویژگی های اساسی عملیاتی کلیه ی جرثقیل های متحرک به شرح زیر است :

* قابلیت بالا بردن و پایین آوردن بار

* قابلیت چرخش بار حول یک محور

*طول بوم قابل تنظیم

*قابلیت حرکت در کارگاه

برای شناسایی جرثقیل ، از پلاک شناسایی آن با مشخصات زیر استفاده می شود :

*سازنده ی دستگاه

*مدل دستگاه

*شماره سریال ( که روی شاسی اصلی دستگاه حک شده است )

*سال ساخت (میلادی)

*تناژ دستگاه

این پلاک شناسایی باید در معرض دید باشد و از مخدوش شدن و آسیب دیدن آن جلوگیری شود و معمولا در قسمت های سینی گردان (Turn Table) T)، شاسی اصلی و گاه اتاق راننده نصب می شود .

سیستم تولید و انتقال نیرو

در اغلب ماشین های هیدرولیکی از یک سیال غیر قابل فشرده شدن استفاده می شود . یعنی مایعی که حداکثر چگالی خود را دارا می باشد .

روغن یکی از سیالات غیر قابل فشرده شدن است . و برای استفاده در ماشین های هیدرولیک و از جمله جرثقیل های هیدرولیک مناسب می باشد . در یک سیستم ساده هیدرولیک وقتی که پیستون فشاری را بر روغن وارد می سازد ، روغن تمامی این فشار وارده را به پیستون دیگر منتقل می کند و باعث حرکت دادن پیستون بعدی یا قطعه ی دیگر می شود . فشار لازم برای حرکت پیستون توسط پمپ هیدرولیک تامین می شود .

معمولا در سیستم های هیدرولیک ، فشار مورد نیاز توسط یک یا دو پمپ هیدرولیک تامین می شود . این پمپ ها انواع مختلفی دارند که از جمله آنها پمپ یا جابجایی متغیر (Variable displacement pump) و پمپ چرخ دنده ای (Gear pump) می باشد .

در اغلب جرثقیل های هیدرولیکی از دو پمپ چرخ دنده ای که به صورت توأم با هم کار می کنند. استفاده می شود . در جرثقیل های تک موتوره ، عملیات جابجایی دستگاه و بالا بردن بار توسط همان یک موتور انجام می شود ولی در جرثقیل های سنگین که معمولا دو موتور دارند ، موتور اول (کشنده) برای جابجایی دستگاه به کار رفته و موتور دوم نقش بالا برنده ی بار را ایفا می کند ؛ هر چند در جرثقیل های خیلی سنگین هر دو موتور هم زمان برای بالا بردن و پایین آوردن بار به کار گرفته می شوند .

موتور به کار رفته در دستگاه باید ظرفیتی بیش از ظرفیت لازم برای کنترل سنگین ترین باری که توسط مکانیزم بالابر جابجا می شود ، داشته باشد . تمامی چرخ دنده های انتقال حرکت یا گیربکس موتور باید کاملا پوشیده و محصور باشند.

ساختار فوقانی جرثقیل

در این بخش اجزایی مانند درام ها و بالابر ها قرار گرفته و در انتهای عقبی آن وزنه های تعادلی قرار می گیرد . بخش ساختار بالایی جرثقیل روی ساختار پایینی آن (شاسی) قرار دارد . گاهی در جرثقیل های تک موتوره ، وظیفه ی اصلی تولید نیرو برای حرکت پارکینگی و حرکت بالابری بر عهده همان موتور است . در جرثقیل های دو موتوره (موتور کشنده و موتور بالابر ) موتور بالابر در قسمت ساختار بالایی جرثقیل قرار می گیرد.

معمولا بخش گردان جرثقیل که شامل کابین دوم راننده و بوم است ساختار فوقانی جرثقیل (Superstructure) گفته می شود . به علت فشار های اعمال شده در حین کار به این بخش ، در ساختمان آن از مواد مقاوم استفاده می شود . ساختار فوقانی جرثقیل از موتور ، بوم و اجزای آن بالابر اصلی و کمکی ، سیم بکسل بالابر ، سیستم هیدرولیک شامل پمپ هیدرولیک ، موتور بالابر ، موتور چرخش سیلندر و شیر های کنترلی ، اتاق راننده و تجهیزات ایمنی تشکیل شده است. کشنده دستگاه از دو بخش اصلی شاسی و بدنه تشکیل شده است ، در شاسی اجزایی مانند بخش های الکتریکی ، مکانیکی و موتور کشنده قرار گرفته و بدنه فقط به شکل یک پوسته ی فلزی دور تا دور شاسی را پوشانده است .

نیروی محرکه ی تولید شده به وسیله ی موتور ، توسط وسایل انتقال دهنده ی نیرو ، به چهار پمپ هیدرولیکی فرستاده می شود . این چهار پمپ عبارتند از :

پمپ فرمان ، پمپ چرخش ، پمپ بالا و پایین دادن بوم و باز و بسته کردن بوم تلسکوپی (هیدرولیکی) و پمپ بالابری . آن گاه ، با فرمان صادره از راننده ، هر کدام از مکانیزم های زیر فعال شده و دستگاه کار مورد نظر را انجام می دهد . معمولا در جرثقیل ها سه پمپ اصلی وجود دارد . که البته با اتصال پمپ دیگر (پمپ بالابری ) تعداد این پمپ ها به چهار عدد نیز می رسد .

اولین پمپ ، پمپ اصلی (Main Pump)  است . این پمپ که توسط فشار روغن کار می کند باعث می شود بوم جرثقیل بالا و پایین برود . ضمنا کشویی های بوم تلسکوپی (هیدرولیکی ) را بیرون آورده یا داخل می برد ، پمپ اصلی قادر است فشاری معادل ۳۵۰۰ PSI ( حدود ۲۲۳ کیلوگرم بر سانتی متر مربع)  را ایجاد کند . فشاری که پمپ اصلی تولید می کند بیشتر از فشار دو پمپ دیگر است چون باید قطعات سنگین تری را حرکت دهد . البته در بعضی از انواع جرثقیل ها پمپ اصلی با اتصال به یک پمپ جداگانه ی دیگر حرکت بالابری را انجام می دهد که در این صورت تعداد پمپ ها به چهار عدد می رسد . پمپ فرمان ، جک های تعادلی پمپ دوم می باشد که برای جابجایی طولی و عرضی ، حرکت جرثقیل و بیرون آمدن جک های تعادلی یا بسته شدن آن نصب شده است این پمپ در حدود (PSI)   فشار تولید می کند .

سیستم بالا بردن بوم 

برای بالابردن بوم ، از سیستم بالابری (Hoist) استفاده می شود . مکانیزم بالا بردن بوم با استفاده از سیم بکسل و سیلندر های زیر و داخل بوم انجام می شود . نیروی محرکه ی موتور ، توسط تسمه ها و چرخ دنده ها به بالابر منتقل شده و به کمک سیم بکسل و سیلندر های هیدرولیکی ، بوم جابجا می شود.

سیستم فرمان 

در جرثقیل های متحرک  و کارگاهی برای هدایت و جابجایی دستگاه از فرمان استفاده می شود ولی در جرثقیل های سنگین و زنجیری حرکات دستگاه به کمک تجهیزات دیگر کنترل می شود . سیستم فرمان جرثقیل طوری طراحی شده که همانند لیفتراک ، قدرت مانور زیادی داشته باشد و به راحتی بتواند در فضاهای کم جابه جا شود .

سیستم چرخش (Swing) 

یکی دیگر از قسمت های مهم جرثقیل متحرک سیستم چرخش و سینی گردان (Turn Table) آن است که حرکات چرخشی جرثقیل  (Swing) توسط این قسمت انجام می شود . سینی گردان توسط مجموعه ای از چرخ دنده ها به سیستم انتقال نیرو وصل است . با چرخش سینی گردان ، بوم و اتاق راننده ، قابلیت چرخشی ۳۶۰ درجه ای در دستگاه ایجاد می شود .

سیستم بالابر (وینچ)

نیروی انتقالی از موتور دیزلی ، پس از عبور از پمپ بالابر نصب شده روی دستگاه ، سرانجام به درام جمع کننده ی سیم بکسل (اصلی و کمکی ) وارد می شود ؛ درام های مذکور با فرمان صادر شده ، سیم بکسل را باز و بسته می کنند.

سیستم PTO

در جرثقیل های هیدرولیکی ، دکمه ای به نام (PTO power Transmission Organizatiomn) وجود دارد که وظیفه ی تغییر نیرو را در سیستم به عهده دارد . با فشار دادن دکمه ی PTO نیروی موتور از طریق گیربکس به پمپ هیدرولیک و نهایتا به سیلندر های داخل و زیر بوم وارد و باعث جا به جایی بوم می شود . در غیر این صورت نیروی موتور برای حرکت و جابجایی دستگاه به کار می رود. نقش PTO  در جرثقیل، تقریبا مشابه ی دکمه ی تغییر حالت سیستم سوخت رسان در خودروهای دو گانه سوز (بنزینی – گازسوز) است. دکمه PTO برای شناسایی بهتر معمولا به رنگ زرد است و هنگام فعالیت ، چراغ وضعیت آن نیز روشن می شود . ضمنا از روی تغییر صدای موتور دستگاه نیز راننده می تواند متوجه ی فعال شدن این سیستم شود .

سیستم خنک کننده

یکی دیگر از بخش های مهم در جرثقیل ، سیستم خنک کننده ی آن است. جرثقیل به علت ماهیت کاری که انجام می دهد تحت فشار است ، در نتیجه به علت برخورد و اصطلاک بین اجزای گردنده مانند چرخ دنده ها و یا اجزای کنترل کننده حرکت مانند ترمز ها ، گرمای زیادی تولید می شود. لذا برای انتقال این گرما و نیز خنک کردن موتور ، از آب و روغن استفاده می شود . برای خنک کردن موتور و روغن هیدرولیک از یک سری تجهیزات خنک کننده با نام Cooling System استفاده می شود . معمولا بادبزن و سایر اجزای سیستم خنک کننده بر اساس نوع جرثقیل در قسمت جلوی آن و یا در قسمت انتهای دستگاه قرار دارد .

اجزاء و اصطلاحات فنی جرثقیل های متحرک 

برای آشنایی با ایمنی هر نوع ماشین و ابزاری ، ابتدا باید ساختمان و نحوه ی عملکرد

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 .