طراحی جرثقیل سقفی بخشی از پروسه تولید جرثقیل می باشد که شرکت های سازنده جرثقیل سقفی آن را انجام می دهند. تاریخ همیشه نوشته است که از همان ابتدا، مردم سعی کرده اند اختراعاتی انجام دهند که کار آنها را آسان کند. توسعه فناوری و این واقعیت که مردم اکنون از برخی چیزها آگاه هستند، آنها را مجبور به اختراعات باشکوه در نقاطی کرده است که قدرت آنها کافی ست. یکی از این اختراعات جرثقیل است.
به طور کلی می توان جرثقیل ها را با توجه به قابلیت حرکت و توان بالابری به 7 بخش اصلی تقسیم کرد:
- جرثقیل های ثابت مانند جرثقیل سقفی که در یک مکان ثابت هستند.
- جرثقیل های متحرک یا سیار (از نوع جرثقیل متحرک دروازه ای)
- جرثقیل های لاستیکی که در وسایل نقلیه لاستیکی نصب می شوند.
- جرثقیل دروازه ای که عموما در مناطق باز (بندر، معادن و غیره) استفاده می شود.
- جرثقیل نیم دروازه ای
- تاور کرین هایی که به صورت عمودی استفاده می شوند و می توانند کاملاً بلند باشند.
- جرثقیل مونوریل
علاوه بر این؛ جرثقیل ها را می توان با توجه به ساختار تیرشان به جرثقیل سقفی تک پل و جرثقیل سقفی دو پل تقسیم کرد.
در صنعت کشتی سازی و سایر کارخانه ها بیشتر از جرثقیل سقفی استفاده می شود. این نوع جرثقیل های سقفی بسته به ظرفیت باربری مورد نیاز و ویژگی های ساختمانی که در آن نصب می شوند می توانند دارای ساختار تک پل یا دو پل باشند. اگرچه برخی از تفاوت های ساختاری وجود دارد، اصول کار هر دو نوع جرثقیل اساساً یکسان است.
1.1. واحد محرک جرثقیل سقفی
واحد محرک، قلب تپنده و اصلی جرثقیل سقفی است که با تبدیل انرژی به حرکت، امکان جابجایی بارها را فراهم میکند. واحد محرک جرثقیل سقفی معمولاً شامل موتورها، گیربکسها و سایر اجزای مکانیکی هستند.
1.2. مکانیسم کار جرثقیل سقفی
مکانیزم کار جرثقیل سقفی شامل: مکانیسم بالابر و مکانیزم عملیاتی می باشد.
مکانیسم بلند کردن برای دستیابی به مکانیسم بلند کردن عمودی جسم است، بنابراین مهمترین و اساسی ترین مکانیسم جرثقیل است.
مکانیسم کار مکانیزمی است برای انتقال اجسام به صورت افقی با استفاده از جرثقیل یا چرخ دستی بالابر، که می تواند به عملیات ریلی و عملیات بدون مسیر تقسیم شود.
دستگاه پیک آپ جرثقیل سقفی: دستگاه پیک آپ وسیله ای است که جسم را به وسیله قلاب به جرثقیل متصل می کند. بسته به نوع، شکل و اندازه جسم معلق از انواع مختلفی از وسایل جمع آوری استفاده می شود.
1.3. سیستم کنترل جرثقیل سقفی
2. محاسبه نظری، طراحی و تحلیل
2.1. مرحله محاسبه نظری
هنگام محاسبه جرثقیل، به مراحل کار به اشتراک گذاشته شده در شکل 3 توجه شد.
شکل 3. مراحل طراحی جرثقیل.
محاسبات با بارگذاری SL، SH و SW به عنوان بارهای توزیع شده روی تیر انجام شد.
SG = 186(ton) x 9.81(m/s2) = 1824.660 x 1.14 = 2080112 N
SL = 10(ton) x 9.81(m/s2) = 98.1 x 1.15 x 1.14 = 128609 N
SH = 10x(SL)+10xArabanın ağırlığı x 9.81(m/s2) = 49.05 x 1.14 = 55917 N
SW = 147233 N
هنگام طراحی سیستم جرثقیل مورد بررسی در این مطالعه، لازم است پارامترهای طراحی مانند ظرفیت بالابری سیستم جرثقیل، ارتفاع بالابر، دهانه پل و طول مسیر پل به عنوان مرجع شناخته شود. پارامترهای طراحی و سرعت های عملیاتی سیستم کرین که با توجه به شرایط فیزیکی تعیین شده (و محاسبه شده) در جدول 1، جدول 2 به اشتراک گذاشته شده است.
جدول 2. مواد تعیین شده در نتیجه محاسبات برای وسایل بالابر.
2.2. مرحله طراحی
طرح ها مطابق با مشخصات در محدوده استانداردهای جرثقیل طراحی شده اند. جرثقیل با استفاده از برنامه Solidworks با توجه به پارامترهای نظری محاسبه شده طراحی شد.
2.3. مرحله تحلیل
قطعات ترسیم شده با استفاده از برنامه Solidworks در همان برنامه مونتاژ محصول ایجاد شدند. مدلهای مونتاژ جرثقیل به برنامه ANSYS Workbench منتقل شدند. ممکن است بارها، بارهای لحظه ای یا نیروهای متفاوتی وجود داشته باشد که ممکن است به قطعه وارد شود. می توان برای نقاط مختلفی که بار می آید تحلیل کرد، اما بیشتر نقاطی که حداکثر بار با اصول اولیه تعیین می شود و تحلیل ها روی این نقاط انجام می شود. جرثقیل طراحی شده در محیط داخلی کارخانه بهره برداری می شود و بنابراین بار باد نادیده گرفته شده است. در سیستم کرین طراحی شده، دو وضعیت (مربوط به مناطقی که حداکثر بار مهم است) تعیین و تأثیر بار سازه بر مکان ها مورد بررسی قرار گرفت.
جدول 3. مقادیر مقاومت جرثقیل طراحی شده.
پس از اطمینان از اینکه توزیع تنش در مدل تحت بارهای مختلف زیر مقادیر حد مطلوب باقی می ماند، برای مسائل مهندسی تعیین حداقل وزن و مناسب ترین طراحی برای حمل بارهای موجود بسیار مهم است. در مطالعه؛ پس از طراحی محصول، انتخاب مواد، شرایط مرزی و شرایط بارگذاری مشخص شد، مقادیر بار متفاوت اعمال شده به تیرها و طناب اعمال شد. با این حال، در این مقاله، تنها نتایج نیروی اعمالی حداقل 10 تن به اشتراک گذاشته شد.
همچنین این دو حالت به دو صورت مورد تجزیه و تحلیل و ارزیابی قرار گرفت تا شرایط با و بدون قاب باربر مشخص شود. بررسی های تحلیل در شکل 4 زیر به اشتراک گذاشته شده است.
3. نتایج و نتیجه گیری
هنگامی که سیستم طراحی شده با توجه به داده های به دست آمده ارزیابی شود، ایمن است. علاوه بر این، با افزایش اینرسی تیرهای جرثقیل می توان به انحراف مطمئن تری دست یافت.