ओवरहेड क्रेन कैसे काम करती है - लीवर, पुली, हाइड्रोलिक सिलेंडर और मैकेनिकल एडवांटेज
क्या आपने कभी आधुनिक तकनीक पर आश्चर्य किया है? हालाँकि बहुत सारी आधुनिक तकनीक और मशीनरी, वास्तव में, बहुत जटिल हैं, कुछ वास्तव में बहुत समझदार हैं, एक बार जब आप घंटियाँ और सीटी बजाते हैं।
उदाहरण के लिए, निर्माण क्रेन एक ऐसी मशीन है। क्रेन आम तौर पर केवल तीन साधारण मशीनों को नियोजित करती है। लीवर, चरखी और हाइड्रोलिक सिलेंडर।
उत्तोलक
इस लेख में, हम संक्षेप में निर्माण क्रेन में एक बहुत ही महत्वपूर्ण तंत्र की जांच करेंगे: लीवर। तीन बाद के लेख, हालांकि, निर्माण क्रेन में क्रमशः चरखी, हाइड्रोलिक सिलेंडर और यांत्रिक लाभ की अवधारणा की भूमिका की जांच करेंगे।
तो, ओवरहेड क्रेन कैसे काम करती है? अधिक या कम हद तक, अधिकांश क्रेन लीवर का उपयोग असाधारण रूप से बड़े भार को उठाने के लिए करते हैं। लगभग सभी घुड़सवार क्रेन और कई संतुलित क्रेन लीवर के साथ उठाने की क्षमता को अधिकतम करते हैं।
ये क्रेन लीवर, या यांत्रिक हथियारों का उपयोग करते हैं, जो इसकी ताकत बढ़ाते हैं। हालांकि रस्सियों, जंजीरों और पुली की एक जटिल प्रणाली आमतौर पर यांत्रिक भुजा के साथ होती है, लीवर अपने आप में केवल एक साधारण मशीन है।
पूर्वजों ने लंबे समय से बड़े मंदिरों, स्मारकों और किलेबंदी के निर्माण के लिए लीवर का उपयोग किया है। वास्तव में, विद्वानों का तर्क है कि मिस्र के लोगों ने ग्रेट पिरामिड के निर्माण के लिए लीवर का सबसे अधिक उपयोग किया था।
हालांकि, ज़्यादातर इतिहासकार लीवर के पीछे ज्यामितीय सिद्धांत के विकास का श्रेय आर्किमिडीज़ को देते हैं। आर्किमिडीज़, एक गणितज्ञ और दार्शनिक, तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व के आसपास प्राचीन ग्रीस में रहते थे। कथित तौर पर, उन्होंने एक बार मज़ाक में कहा था, "मुझे खड़े होने के लिए एक जगह दो, और मैं एक लीवर की मदद से पृथ्वी को हिला दूँगा।"
लीवर अपने आप में एक स्थिर बार है जो धुरी बिंदु या आधार पर टिका होता है। आप एक छोर पर कुछ “प्रयास” बल के साथ दबा सकते हैं ताकि दूसरे छोर पर कुछ परिणामी “कार्य” बल उत्पन्न हो। कार्य बल आमतौर पर उठाई जा रही वस्तु को ले जाता है या पकड़ता है।
वैज्ञानिक सभी लीवरों को तीन अलग-अलग समूहों में वर्गीकृत करते हैं। कक्षा एक के उत्तोलक में, आधार प्रयास और कार्यबल के बीच बैठता है, जैसे कि सीसॉ या क्राउबार में। कक्षा दो के उत्तोलक लीवर होते हैं जिनमें कार्य बल फुलक्रम और प्रयास बल के बीच एक व्हीलबारो की तरह बैठता है। और कक्षा तीन के उत्तोलकों में, बल और कार्य बल के बीच प्रयास बल लगाया जाता है, जैसा कि चिमटी में होता है।
लेकिन, फिर से, ओवरहेड क्रेन कैसे काम करती है? जैसा कि हम चरखी और हाइड्रोलिक सिलेंडर के साथ देखेंगे, लीवर एक अवधारणा में हेरफेर करता है जिसे टोक़ के रूप में जाना जाता है। टोक़ उस दूरी को मापता है जिस पर बल लगाया जाता है, या टोक़ बल समय दूरी के बराबर होता है।
जैसा कि आर्किमिडीज ने महसूस किया, टोक़ में हेरफेर अधिक उठाने की क्षमता प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, खेल के मैदान पर एक साधारण सीसॉ पर विचार करें। सीसॉ दस फीट लंबा है, और यह सीधे सीसॉ बोर्ड के केंद्र में एक बार पर घूमता है। एक तरफ 200 पाउंड का बच्चा बैठता है, और विपरीत दिशा में 100 पाउंड का बच्चा बैठता है।
मोटा बच्चा निश्चित रूप से सीसॉ के अपने हिस्से को नीचे जमीन पर धकेल देगा, जबकि कर्कश बच्चा ऊपर उठता है। छोटे बच्चे के लिए, केवल सीसॉ को संतुलित करने के लिए अतिरिक्त 100 पाउंड बल लगाना चाहिए!
लेकिन क्या होगा अगर उसके पास जादुई क्षमताएं थीं जो उसे सीसॉ के अपने पक्ष को 5 और फीट तक बढ़ाने की अनुमति देती थीं। सीसॉ का उसका दस फुट का हिस्सा, उसके 100 पाउंड वजन के साथ मेल खाता हुआ, उसे सीसॉ को संतुलित करने की अनुमति देगा। और, सैद्धांतिक रूप से, यदि वह अपने पक्ष को 10 फीट से अधिक की लंबाई तक बढ़ाता है, तो उसका पक्ष धीरे-धीरे जमीन पर रेंगता है, जमीन से मोटा बच्चा उठाता है।
फिर भी, ओवरहेड क्रेन कैसे काम करती है? लीवर, आंशिक रूप से, टॉर्क को नियंत्रित करता है जिससे क्रेन बहुत भारी भार उठा सकती है। आप जितना ज़्यादा प्रयास बल को अधिक दूरी पर फैलाएंगे, लिफ्ट बनाने के लिए उतना ही कम "प्रयास" बल की आवश्यकता होगी। लीवर सिर्फ़ दुबले-पतले बच्चों की ही मदद नहीं करते बल्कि सैकड़ों इंजीनियरों, आर्किटेक्ट्स और निर्माण श्रमिकों की भी मदद करते हैं जो हर रोज़ भारी भार उठाते हैं!
हमारी श्रृंखला के अगले भाग “ओवरहेड क्रेन कैसे काम करती है?” के लिए बने रहें, जब हम पुली की भूमिका का पता लगाएंगे। फिर हम हाइड्रोलिक सिलेंडर और यांत्रिक लाभ की अवधारणा पर आगे बढ़ेंगे।
बरनहार्ट क्रेन एंड रिगिंग कंपनी हमेशा क्रेन उद्योग में बार उठा रही है। यदि आपको क्रेन की आवश्यकता है या अधिक जानने की इच्छा है, तो कृपया बरनहार्ट क्रेन वेबसाइट पर क्रेन सर्विस और मशीनरी मूविंग पेज देखें।
पुली द्वारा टॉर्क का हेरफेर
अपने पिछले लेख में, मैंने सवाल पूछा था: ओवरहेड क्रेन कैसे काम करते हैं? इस पहेली को सुलझाने के लिए, मैंने सबसे पहले निर्माण क्रेन में लीवर की महत्वपूर्ण भूमिका की जांच की। आज, हम देखेंगे कि पुली द्वारा टॉर्क का हेरफेर, लीवर की तरह, क्रेन की भारी भार उठाने की क्षमता को बढ़ाता है। अगले लेखों में, हम हाइड्रोलिक सिलेंडर और यांत्रिक लाभ की अवधारणा का पता लगाएंगे।
लीवर की तरह ही, विद्वान चरखी के सबसे शुरुआती सैद्धांतिक विकास का श्रेय आर्किमिडीज़ को देते हैं। ग्रीक इतिहासकार प्लूटार्क के अनुसार, आर्किमिडीज़ ने दावा किया था कि अगर उनके पास पर्याप्त चरखी हो तो वे दुनिया को हिला सकते हैं, यह कथन लीवर की मदद से पृथ्वी को हिलाने के उनके प्रस्ताव से बहुत मिलता-जुलता है। कहानी तब आगे बढ़ती है जब सिरैक्यूज़ के राजा हिएरन ने आर्किमिडीज़ से हिएरन की नौसेना में एक बड़े जहाज को ले जाने के लिए कहा। नियत दिन पर, आर्किमिडीज़ ने अपनी चरखी प्रणाली स्थापित की, राजा ने जहाज को यात्रियों और माल से भर दिया, और फिर आर्किमिडीज़ ने दूर से बैठकर रस्सी खींची। परिणाम? प्लूटार्क बताते हैं कि जहाज़ “उतनी ही सहजता और समान रूप से चला जैसे कि वह समुद्र में हो।”
प्राचीन लोगों के लिए यह महज एक नई बात थी, लेकिन आज यह बुनियादी विज्ञान है। इसे मोटे तौर पर समझाएं तो, भारी वस्तुओं को उठाना आसान बनाने के लिए पुली रस्सी के अलग-अलग हिस्सों में वजन वितरित करती हैं। मान लीजिए कि किसी के पास एक बड़ी वस्तु है जिसे वह उठाना चाहता है। वह नीचे झुकता है और अपनी ताकत से उसे उठाने की कोशिश करता है, लेकिन वह ऐसा नहीं कर पाता। इसे आसान बनाने के लिए, वह बड़े भार पर एक पुली लगाता है। फिर वह छत पर एक रस्सी लगाता है और उस रस्सी को पुली के ज़रिए खींचता है। इसके बाद, वह रस्सी पर चढ़ता है और अंत में वस्तु को उठाता है। ऐसा इसलिए किया जा सकता है क्योंकि छत पर लगी रस्सी वस्तु को उठाने के लिए ज़रूरी बल का आधा हिस्सा देती है जबकि दूसरा आधा हिस्सा लगाता है।
लेकिन ऐसा क्यों होता है? चरखी दो रस्सी खंडों में वजन वितरित करती है, रस्सी के किनारे छत से चरखी तक और रस्सी के दूसरी तरफ चरखी से भारोत्तोलक तक। यह वितरण टोक़ का एक हेरफेर है, क्योंकि भारोत्तोलक बल को लंबी दूरी तक फैलाता है। छत, मानो या न मानो, किसी को वस्तु को उठाने में मदद करता है, आंशिक रूप से क्योंकि हम छत को ऊपर रखने वाली छत की संरचना की उठाने की क्षमता को भुनाने में मदद करते हैं, इस प्रकार भारोत्तोलक को केवल आधा काम करने की अनुमति मिलती है। अधिक पुली और अलग-अलग जगहों को जोड़कर लिफ्ट को आसान बनाना जारी रखा जा सकता है, लेकिन गणित थोड़ा और जटिल हो जाता है। हालांकि, सामान्य नियम इस प्रकार है: अधिक चरखी, अधिक शक्ति।
पुली के विभिन्न विन्यास, परिणामस्वरूप, उठाना आसान बनाता है। पुली के तीन प्रकार के विन्यास या प्रकार मौजूद हैं। एक निश्चित चरखी एक चरखी प्रणाली का वर्णन करती है जहां धुरी या पहिया तय होता है, या अचल होता है। दूसरा प्रकार एक जंगम चरखी है, जहां धुरी या पहिया स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। और तीसरा प्रकार एक संयुक्त चरखी है, जिसमें अचल और चल दोनों प्रकार की चरखी का उपयोग किया जाता है। फिक्स्ड पुली आसान कॉन्फ़िगरेशन की अनुमति देते हैं, लेकिन चल पुली लागू बल को गुणा करते हैं, जिससे काम आसान हो जाता है। विभिन्न स्थितियों में विभिन्न प्रकार के पुली की आवश्यकता होती है, जैसा कि लीवर के मामले में था।
लेकिन यह क्रेन पर कैसे लागू होता है? वैसे लगभग सभी क्रेन पुली का उपयोग करते हैं, लेकिन क्रेन में पुली का सबसे आम अनुप्रयोग जिब क्रेन में होता है। जिब क्रेन में तार होते हैं जो पुली और भार के चारों ओर लपेटते हैं। जितना अधिक आप दोनों के माध्यम से तारों को लपेटते हैं, उठाने की क्षमता उतनी ही अधिक होती है।
हाउ क्रेन्स वर्क के अगले खंड में? मैं हाइड्रोलिक सिलेंडर के महत्व को रेखांकित करूंगा, जिसके बाद, मैं यांत्रिक लाभ की भूमिका पर एक बाद और अंतिम लेख के साथ समाप्त करूंगा।
हाइड्रोलिक सिलेंडर और यांत्रिक लाभ
अब निर्माण क्रेन के पीछे के विज्ञान पर हमारी श्रृंखला में तीन भाग करने के लिए, जिसमें हम हाइड्रोलिक सिलेंडर की भूमिका पर विचार करेंगे। पहले दो भागों में संक्षेप में बताया गया है कि कैसे लीवर और पुली क्रमशः क्रेन में भारोत्तोलन बल में योगदान करते हैं। अगला और अंतिम लेख उठाने की शक्ति को अधिकतम करने में शायद सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक सिद्धांत पर विचार करेगा: यांत्रिक लाभ।
तो हाइड्रोलिक सिलेंडर क्या है? सरल उत्तर एक सीलबंद सिलेंडर, या एक गोलाकार प्रिज्म है, जो पूरी तरह से किसी प्रकार के तरल से भरा होता है, आमतौर पर एक तेल, जिसमें दो पिस्टन के लिए दो उद्घाटन होते हैं। पिस्टन को विभिन्न विन्यासों में सिलेंडर से जोड़ा जा सकता है।
यदि हम मान लें कि हाइड्रोलिक सिलेंडर में पिस्टन समान आकार के होते हैं और कोई घर्षण नहीं होता है, जब एक पिस्टन को नीचे की ओर दबाया जाता है, तो दूसरा समान बल, गति और दूरी पर ऊपर की ओर उठेगा। इसलिए, यदि एक पिस्टन को दो सेंटीमीटर नीचे की ओर दबाता है, तो दूसरे पिस्टन को दो सेंटीमीटर ऊपर की ओर दबाना चाहिए।
इस प्रणाली का लाभ आपको बलों को आसानी से पुनर्निर्देशित करने की अनुमति देता है। क्षैतिज रूप से जुड़ा एक पिस्टन दूसरे पिस्टन को लंबवत रूप से स्थानांतरित कर सकता है, जबकि अन्य मशीनें दिशा के इतने आसान अनुवाद की अनुमति नहीं देती हैं, जैसा कि हमने पुली और लीवर के साथ देखा था। लीवर और पुली के साथ, नीचे की ओर एक बल कुछ बल को ऊपर की ओर ले जाएगा, और इसके विपरीत, और दाईं ओर एक बल के परिणामस्वरूप बाईं ओर एक बल होगा, और इसके विपरीत। हाइड्रोलिक सिलेंडर एक दिशा में बल को किसी भी संभावित दिशा, ऊपर, नीचे, आगे, पीछे, दाएं या बाएं स्थानांतरित करने की अनुमति दे सकता है।
दूसरी ओर, हाइड्रोलिक सिलेंडर टोक़ को अधिकतम करके बलों को गुणा कर सकता है, जैसा कि हमने लीवर और चरखी के साथ देखा था। यदि एक पिस्टन का क्षेत्रफल 6 वर्ग इकाई है, और दूसरे पिस्टन में 2 वर्ग इकाई है, तो छोटे पिस्टन पर नीचे की ओर धकेलने वाला बल बड़े पिस्टन पर 3 गुना अधिक दिखाई देगा। उदाहरण के लिए, यदि कोई 2-वर्ग-इकाई वाले पिस्टन को 500 पाउंड के बल से नीचे धकेलता है, तो 6-वर्ग-इकाई वाले पिस्टन को 1500 पाउंड के बल के साथ एक धक्का प्राप्त होता है। हालांकि, बड़े पिस्टन की दूरी 1500 पाउंड बल बनाने के लिए छोटे पिस्टन द्वारा चली गई दूरी से 3 गुना कम होगी।
लीवर और चरखी के समान, लगभग सभी क्रेन किसी न किसी रूप में हाइड्रोलिक सिलेंडर का उपयोग करते हैं। क्रेन सीधे लोड उठाने के लिए हाइड्रोलिक सिलेंडर का उपयोग कर सकता है, लेकिन एक हाइड्रोलिक का उपयोग क्रेन के हाथ को बाहर निकालने के लिए किया जा सकता है या एक जिब या बीम को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है जो भारोत्तोलन तंत्र को वहन करता है।
निष्कर्ष में, हाइड्रोलिक सिलेंडर क्रेन में इसके लगातार उपयोग और टॉर्क के हेरफेर के लिए पुली और लीवर की तरह ही है। हालाँकि, हाइड्रोलिक सिलेंडर अलग-अलग विमानों पर बलों को पुनर्निर्देशित करने की अपनी क्षमता के कारण खुद को अलग करता है। हालाँकि, तीनों, लीवर, पुली और हाइड्रोलिक सिलेंडर सामूहिक रूप से बड़ी वस्तुओं को उठाने में यांत्रिक लाभ को अधिकतम करते हैं। अगली किस्त में, हम जाँच करेंगे कि यांत्रिक लाभ वास्तव में क्या है और इसे क्रेन पर कैसे लागू किया जाता है।
ज़ोरा झाओ
ओवरहेड क्रेन/गैन्ट्री क्रेन/जिब क्रेन/क्रेन पार्ट्स समाधान में विशेषज्ञ
क्रेन ओवरसीज़ एक्सपोर्ट इंडस्ट्री में 10+ वर्षों के अनुभव के साथ, 10,000+ ग्राहकों को उनके बिक्री-पूर्व प्रश्नों और चिंताओं में मदद की, यदि आपकी कोई संबंधित आवश्यकता है, तो कृपया बेझिझक मुझसे संपर्क करें!