جرثقیل سقفی چگونه کار می کند - اهرم، قرقره، سیلندر هیدرولیک و مزیت مکانیکی

آیا تا به حال از فناوری مدرن شگفت زده شده اید؟ اگرچه بسیاری از فن‌آوری‌ها و ماشین‌آلات مدرن، در واقع، بسیار پیچیده هستند، اما برخی از آن‌ها در واقع بسیار معقول هستند، زمانی که زنگ‌ها و سوت‌ها را از بین ببرید.
برای مثال جرثقیل ساختمانی چنین ماشینی است. جرثقیل به طور کلی فقط از سه ماشین ساده استفاده می کند. اهرم، قرقره و سیلندر هیدرولیک.

اهرم

در این مقاله به طور خلاصه به بررسی یک مکانیسم بسیار مهم در جرثقیل ساختمانی می پردازیم: اهرم. با این حال، سه مقاله بعدی به ترتیب نقش قرقره، سیلندر هیدرولیک و مفهوم مزیت مکانیکی را در جرثقیل های ساختمانی بررسی خواهند کرد.

بنابراین، جرثقیل سقفی چگونه کار می کند؟ بیشتر یا کمتر، بیشتر جرثقیل ها از اهرم برای بلند کردن بارهای بسیار بزرگ استفاده می کنند. تقریباً تمام جرثقیل های نصب شده و بسیاری از جرثقیل های متعادل، ظرفیت بالابری را با اهرم به حداکثر می رساند.

این جرثقیل ها از اهرم ها یا بازوهای مکانیکی استفاده می کنند که استحکام آن را افزایش می دهد. اگرچه یک سیستم پیچیده از طناب ها، زنجیرها و قرقره ها معمولاً بازوی مکانیکی را همراهی می کنند، اما خود اهرم صرفاً یک ماشین ساده است.

گذشتگان از دیرباز از اهرم در عمل برای ساختن معابد، بناهای تاریخی و استحکامات بزرگ استفاده می کردند. در واقع، محققان معتقدند که مصریان به احتمال زیاد از اهرم هایی برای ساختن اهرام بزرگ استفاده می کردند.

با این حال، اکثر مورخان توسعه نظریه هندسی پشت اهرم را به ارشمیدس نسبت می دهند. ارشمیدس، ریاضیدان و فیلسوف، در حدود قرن سوم پیش از میلاد در یونان باستان زندگی می‌کرد. ظاهراً، او یک بار به طعنه گفت: «به من جایی برای ایستادن بدهید، و من زمین را با یک اهرم حرکت می‌دهم».

اهرم خود یک میله پایدار است که روی یک نقطه محوری یا تکیه گاه قرار دارد. می‌توانید یک طرف را با مقداری نیروی «تلاش» فشار دهید تا مقداری نیروی «کار» حاصل از طرف دیگر تولید شود. نیروی کار معمولاً جسم در حال بلند شدن را حمل می کند یا نگه می دارد.

دانشمند همه اهرم ها را به سه گروه مختلف طبقه بندی می کند. در اهرم‌های کلاس یک، تکیه‌گاه بین نیروی کار و تلاش قرار می‌گیرد، مانند الاکلنگ یا کلاغ. اهرم های کلاس دو اهرم هایی هستند که در آنها نیروی کار مانند چرخ دستی بین تکیه گاه و نیروی تلاش قرار می گیرد. و در اهرم های کلاس سه، نیروی تلاش مانند موچین بین تکیه گاه و نیروی کار اعمال می شود.

اما، دوباره، جرثقیل سقفی چگونه کار می کند؟ همانطور که در مورد قرقره و سیلندر هیدرولیک خواهیم دید، اهرم مفهومی به نام گشتاور را دستکاری می کند. گشتاور فاصله ای را که یک نیرو در آن اعمال می شود اندازه گیری می کند یا گشتاور برابر نیرو ضربدر فاصله است.

همانطور که ارشمیدس متوجه شد، دستکاری گشتاور ظرفیت های بلندتری را فراهم می کند. به عنوان مثال، یک الاکلنگ ساده را در زمین بازی در نظر بگیرید. طول اره برقی ده فوتی دارد و روی میله ای مستقیماً در مرکز تخته الاکلنگ می چرخد. یکی در کنار یک بچه 200 پوندی نشسته است، و در طرف مقابل یک بچه 100 پوندی خراش دار نشسته است.

بچه چاق‌تر مطمئناً سمت اره الاکلنگ خود را روی زمین فشار می‌دهد، در حالی که بچه چاق‌تر بلند می‌شود. برای بچه کوچکتر، باید 100 پوند نیروی اضافی اعمال کند تا فقط الاکلنگ را متعادل کند!

اما چه می‌شد اگر او توانایی‌های جادویی داشت که به او اجازه می‌داد تا 5 فوت بیشتر سمت الاکلنگ را بکشد. سمت 10 فوتی الاکلنگ او، که با وزن 100 پوندی او مطابقت داشت، به او اجازه می داد تا اره الاکلنگ را متعادل کند. و از نظر تئوری، اگر پهلوی خود را به طول بیش از 10 فوت دراز کند، پهلویش به آرامی روی زمین خزیده و بچه چاق‌تر را از روی زمین بلند می‌کند.

با این حال، دوباره، جرثقیل سقفی چگونه کار می کند؟ اهرم، تا حدی، گشتاور را دستکاری می کند و به جرثقیل ها اجازه می دهد تا بارهای بسیار سنگین را بلند کنند. هر چه نیروی تلاش را در فواصل بیشتر پخش کنید، نیروی "تلاش" کمتری برای بالا بردن نیاز خواهید داشت. اهرم‌ها نه تنها به کودکان ضعیف کمک می‌کنند، بلکه به صدها مهندس، معمار و کارگر ساختمانی کمک می‌کنند که روزانه بارهای غول‌پیکر را بلند می‌کنند!
منتظر بخش بعدی در مجموعه ما "جرثقیل سقفی چگونه کار می کند؟" باشید که در آن نقش قرقره را بررسی خواهیم کرد. سپس به سراغ سیلندر هیدرولیک و مفهوم مزیت مکانیکی خواهیم رفت.

شرکت جرثقیل و ریگینگ بارنهارت همواره در صنعت جرثقیل در حال ارتقاء سطح است. اگر به جرثقیل نیاز دارید یا می خواهید بیشتر بدانید، لطفاً از صفحات خدمات جرثقیل و جابجایی ماشین آلات در وب سایت جرثقیل بارنهارت دیدن کنید.

دستکاری گشتاور قرقره

در آخرین مقاله خود این سوال را پرسیدم: جرثقیل سقفی چگونه کار می کند؟ برای حل این معما، ابتدا نقش مهم اهرم را در جرثقیل های ساختمانی بررسی کردم. امروز خواهیم دید که دستکاری گشتاور قرقره، مانند اهرم، توانایی جرثقیل را برای بلند کردن بارهای سنگین افزایش می دهد. در مقالات بعدی سیلندرهای هیدرولیک و مفهوم مزیت مکانیکی را بررسی خواهیم کرد.

همانند اهرم، محققان اولین پیشرفت نظری قرقره را به ارشمیدس نسبت می دهند. به گفته پلوتارک، مورخ یونانی، ارشمیدس ادعا کرد که اگر قرقره های کافی داشته باشد، می تواند جهان را به حرکت درآورد، این بیانیه بسیار شبیه به پیشنهاد او در مورد حرکت زمین با یک اهرم است. داستان زمانی ادامه می یابد که شاه هیرون سیراکوز از ارشمیدس می خواهد که کشتی بزرگی را در نیروی دریایی هیرون به حرکت درآورد. در روز مقرر، ارشمیدس سیستم قرقره های خود را راه اندازی کرد، پادشاه کشتی پر از مسافر و بار را بار کرد و سپس ارشمیدس از دور نشست و طناب را کشید. نتیجه؟ پلوتارک توضیح می‌دهد که کشتی به آرامی و یکنواخت حرکت می‌کرد که انگار در دریا بوده است.

از نظر قدیم، این یک تازگی محض بود، اما امروزه، این علم پایه است. برای توضیح خام، قرقره‌ها وزن را در بخش‌های مختلف طناب توزیع می‌کنند تا بلند کردن اجسام سنگین را آسان‌تر کنند. فرض کنید یک نفر شی بزرگی دارد که می خواهد بلند کند. دستش را پایین می‌آورد و سعی می‌کند آن را با قدرت خود بلند کند، اما نمی‌تواند این کار را انجام دهد. برای سهولت در این کار، او یک قرقره را به بار بزرگ متصل می کند. سپس یک طناب به سقف می چسباند و آن طناب را از طریق قرقره می کشد. سپس روی طناب بلند می شود و در نهایت جسم را بلند می کند. می توان این کار را انجام داد زیرا طناب روی سقف نیمی از نیروی مورد نیاز برای بلند کردن جسم را تامین می کند در حالی که یکی نیمی دیگر را اعمال می کند.

اما چرا این اتفاق می افتد؟ قرقره وزن را در دو بخش طناب توزیع می کند، طرف طناب از سقف تا قرقره و طرف دیگر طناب از قرقره تا بالابر. این توزیع یک دستکاری در گشتاور است، زیرا بالابر نیرو را در فاصله طولانی تری پخش می کند. سقف، باور کنید یا نه، به بلند کردن شی کمک می‌کند، تا حدی به این دلیل که ما از ظرفیت بلند کردن سازه سقفی که سقف را بالا نگه می‌دارد، سرمایه‌گذاری می‌کنیم، بنابراین به بالابر اجازه می‌دهیم فقط نیمی از کار را انجام دهد. می‌توان با اضافه کردن قرقره‌های بیشتر و مکان‌های مختلف، آسان‌تر کردن آسانسور ادامه داد، اما ریاضیات کمی پیچیده‌تر می‌شود. با این حال، قانون کلی به شرح زیر است: هر چه تعداد قرقره ها بیشتر باشد، قدرت بیشتر است.

در نتیجه، پیکربندی های مختلف قرقره ها، بلند کردن را آسان تر می کند. سه نوع پیکربندی یا نوع قرقره وجود دارد. قرقره ثابت سیستم قرقره ای را توصیف می کند که در آن محور یا چرخ ثابت یا غیرقابل حرکت است. نوع دوم یک قرقره متحرک است که در آن محور یا چرخ می تواند آزادانه حرکت کند. و نوع سوم قرقره ترکیبی است که در آن از هر دو قرقره ثابت و متحرک استفاده می شود. قرقره های ثابت امکان پیکربندی آسان تر را فراهم می کنند، اما قرقره های متحرک نیروی اعمال شده را چند برابر می کنند که کار را آسان تر می کند. موقعیت های مختلف به انواع مختلفی از قرقره ها نیاز دارند، همانطور که در مورد اهرم وجود داشت.

اما این موضوع در مورد جرثقیل ها چگونه اعمال می شود؟ تقریباً همه جرثقیل ها از قرقره استفاده می کنند، اما رایج ترین کاربرد قرقره ها در جرثقیل ها در جرثقیل های بازویی رخ می دهد. جرثقیل های بازویی دارای سیم هایی هستند که دور قرقره ها و بار می پیچند. هرچه بیشتر سیم ها را از میان این دو بپیچید، ظرفیت بالابری بالاتر است.

در بخش بعدی جرثقیل ها چگونه کار می کنند؟ ?اهمیت سیلندر هیدرولیک را بیان می کنم و پس از آن با مقاله بعدی و پایانی در مورد نقش مزیت مکانیکی به پایان می پردازم.

سیلندر هیدرولیک و مزیت مکانیکی

اکنون به بخش سوم از مجموعه خود در مورد علم پشت جرثقیل های ساختمانی می پردازیم که در آن نقش سیلندر هیدرولیک را در نظر خواهیم گرفت. دو بخش اول به طور خلاصه توضیح دادند که چگونه اهرم ها و قرقره ها به ترتیب به نیروی بالابر در جرثقیل ها کمک می کنند. مقاله بعدی و نهایی شاید مهمترین اصل علمی در به حداکثر رساندن نیروی بالابر را بررسی خواهد کرد: مزیت مکانیکی.

پس سیلندر هیدرولیک چیست؟ پاسخ ساده یک سیلندر مهر و موم شده یا یک منشور دایره ای است که به طور کامل با نوعی مایع، معمولاً یک روغن، با دو دهانه برای دو پیستون پر شده است. پیستون ها ممکن است در پیکربندی های مختلف به سیلندر متصل شوند.

اگر فرض کنیم که پیستون ها در یک سیلندر هیدرولیک هم اندازه باشند و اصطکاک وجود نداشته باشد، وقتی یک پیستون به سمت پایین فشار داده می شود، پیستون دیگر با نیرو، سرعت و فاصله مساوی به سمت بالا بالا می رود. بنابراین، اگر یکی پیستون را دو سانتی متر به پایین فشرده کند، پیستون دیگر باید دو سانتی متر به سمت بالا فشار بیاورد.
مزیت این سیستم به شما این امکان را می دهد که به راحتی نیروها را تغییر دهید. پیستونی که به صورت افقی وصل شده است می تواند پیستون دیگری را که به صورت عمودی متصل شده است حرکت دهد، در حالی که سایر ماشین ها امکان ترجمه آسان جهت را نمی دهند، همانطور که با قرقره ها و اهرم ها دیدیم. با اهرم ها و قرقره ها، یک نیرو به سمت پایین منجر به حرکت نیرویی به سمت بالا و بالعکس و نیرویی به سمت راست منجر به نیرویی به سمت چپ می شود و بالعکس. سیلندر هیدرولیک می تواند اجازه دهد تا نیرویی در یک جهت به هر جهت ممکن، بالا، پایین، جلو، عقب، راست یا چپ منتقل شود.

از سوی دیگر، سیلندر هیدرولیک می تواند نیروها را با به حداکثر رساندن گشتاور چند برابر کند، همانطور که با اهرم و قرقره دیدیم. اگر یک پیستون دارای مساحت 6 واحد مربع و پیستون دیگر دارای 2 واحد مربع باشد، آنگاه نیرویی که به پیستون کوچکتر وارد می شود، 3 برابر بیشتر بر روی پیستون بزرگتر ظاهر می شود. به عنوان مثال، اگر پیستون 2 واحد مربعی را با نیروی 500 پوند به پایین فشار دهید، پیستون 6 واحد مربعی فشاری با نیروی 1500 پوند دریافت می کند. با این حال، فاصله ای که پیستون بزرگتر حرکت می کند 3 برابر کمتر از فاصله ای است که پیستون کوچکتر حرکت می کند تا 1500 پوند نیرو ایجاد کند.

همچنین مشابه اهرم و قرقره، تقریباً همه جرثقیل ها از سیلندر هیدرولیک به شکلی یا مد استفاده می کنند. جرثقیل ممکن است از یک سیلندر هیدرولیک برای بلند کردن مستقیم بار استفاده کند، اما یک هیدرولیک ممکن است برای از بین بردن بازوی جرثقیل یا حرکت بازوی یا تیری که مکانیسم بالابر را حمل می کند استفاده شود.

در نتیجه، سیلندر هیدرولیک به دلیل استفاده مکرر در جرثقیل ها و دستکاری گشتاور آن بسیار شبیه قرقره و اهرم است. با این حال، سیلندر هیدرولیک به دلیل توانایی خود در هدایت نیروها به سطوح مختلف، خود را متمایز می کند. با این حال، هر سه، اهرم، قرقره و سیلندر هیدرولیک، مجموعاً مزیت مکانیکی را در بلند کردن اجسام بزرگ به حداکثر می‌رسانند. در قسمت بعدی، دقیقاً بررسی خواهیم کرد که مزیت مکانیکی چیست و چگونه در جرثقیل ها اعمال می شود.

زورا ژائو

کارشناس جرثقیل سقفی / جرثقیل دروازه ای / جرثقیل بازویی / راه حل قطعات جرثقیل

با بیش از 10 سال تجربه در صنعت صادرات جرثقیل در خارج از کشور، به بیش از 10000 مشتری با سوالات و نگرانی های قبل از فروش خود کمک کرد، اگر نیازهای مرتبط دارید، لطفا با من تماس بگیرید!

واتس اپ: +86 158 3611 5029

پست الکترونیک: zorazhao@dgcrane.com