طراحی جرثقیل سقفی (Overhead Crane) نیازمند در نظر گرفتن پارامترهای فنی، استانداردهای ایمنی و نیازهای عملیاتی است.
طراحی جرثقیل سقفی
1. تعیین مشخصات فنی (Requirements)
ظرفیت بار (Capacity): حداکثر وزن بار مورد نظر (مثلاً 5 تن، 10 تن و غیره).
دهانه (Span): فاصلۀ بین ریل‌های حرکت جرثقیل (بر اساس عرض سالن).
ارتفاع بلند کردن (Lifting Height): حداکثر ارتفاع مورد نیاز برای جابجایی بار.
سرعت حرکت (Speed):
حرکت جرثقیل (Bridge Travel Speed)
حرکت trolley (Trolley Travel Speed)
سرعت بالابری (Hoisting Speed)
نوع کنترل: دستی، ریموت کنترل جرثقیل (بی‌سیم) یا کابین اپراتور.
تعداد تناوب کاری (Duty Cycle): شدت استفاده (سبک، متوسط، سنگین یا پیوسته).
بهتر است بدانید: استاندارد قلاب جرثقیل
2. انتخاب نوع جرثقیل
جرثقیل سقفی تک پل (Single Girder): برای بارهای سبک تا متوسط (تا 20 تن) و دهانه‌های کوتاهتر.
جرثقیل سقفی دو پل (Double Girder): برای بارهای سنگین (بالای 20 تن) و دهانه‌های بلندتر.
جرثقیل سقفی کارگاهی (Workshop Crane): برای مصارف عمومی.
جرثقیل قرقره‌ای (Wire Rope Hoist) یا زنجیری (Chain Hoist).
3. محاسبات سازه‌ای
مقاومت تیر اصلی (Bridge Girder):
محاسبۀ لنگر خمشی و تنش‌ها بر اساس بار مرده و بار زنده.
کنترل انحراف مجاز (معمولاً L/500 تا L/1000 نسبت به دهانه).
سیستم حرکت (Runway System):
طراحی ریل و ریل‌گذاری (Rail Type مانند QU70, A100).
محاسبۀ نیروهای دینامیکی و ضربه‌ای.
سیستم بالابری (Hoisting Mechanism):
انتخاب موتور، گیربکس جرثقیل و ترمز مطابق با استانداردهای FEM یا ISO
4. انتخاب تجهیزات الکترومکانیکی
موتورها: الکتروموتورهای سه‌فاز با قابلیت اینورتر (برای کنترل سرعت).
تجهیزات ایمنی:
لیمیت سوئیچ (Limit Switch) برای محدود کردن حرکت.
سیستم ضد برخورد (Anti-Collision).
ترمز ایمنی (Fail-Safe Brake).
کابل‌کشی و سیستم تغذیه: استفاده از سیستم Busbar یا کابل فلکسیبل.
بیشتر بدانید: ساخت جرثقیل دروازه ای در کرج
5. استانداردهای طراحی
ISO 8686: استاندارد محاسبات بارگذاری.
FEM 1.001: دستورالعمل‌های طراحی برای جرثقیل‌ها.
DIN 15018: استاندارد آلمان برای جرثقیل‌های فولادی.
OSHA/ANSI: الزامات ایمنی در آمریکا.
6. طراحی سیستم کنترل
کنترل دستی (Pendant Control): برای جرثقیل‌های کوچک.
کنترل رادیویی (Radio Remote): برای محیط‌های بزرگ یا خطرناک.
بیشتر بدانید: خط برق رسانی جرثقیل
اتوماسیون: امکان برنامه‌ریزی حرکات (برای خطوط تولید).
7. نصب و تست
مونتاژ سازه: اطمینان از تراز بودن ریل جرثقیل سقفی و پل جرثقیل.
بارگذاری آزمایشی (Load Test): تست بارهای 125% ظرفیت نامی.
تحلیل ارتعاشات: در صورت نیاز برای جرثقیل‌های سنگین.
8. ملاحظات ویژه
محیط‌های خورنده: استفاده از فولاد ضدزنگ یا پوشش اپوکسی.
دمای بالا: انتخاب موتورهای با کلاس عایقی مناسب (مثلاً H级).
مناطق زلزله‌خیز: طراحی مهاربندی‌های اضافی.
بهتر است بدانید: جرثقیل بازویی 2 تن
طراحی سازه فلزی جرثقیل سقفی
طراحی سازه فلزی جرثقیل سقفی (Overhead Crane) یکی از مراحل حیاتی است که مستلزم رعایت استانداردهای بین‌المللی و ملاحظات محیطی است. در ادامه، ویژگی‌های کلیدی طراحی سازه جرثقیل بر اساس استانداردهای CMAA، AISC و آیین‌نامه‌های ایرانی به همراه روش‌های تحلیلی و نرم‌افزارهای مورد استفاده شرح داده می‌شود:
بیشتر بدانید: تابلو برق جرثقیل سقفی
1. استانداردهای طراحی سازه
CMAA (Crane Manufacturers Association of America):
کلاس‌بندی جرثقیل بر اساس تناوب کاری (Class A تا F).
الزامات طراحی پل، سیستم حرکت و اجزای مکانیکی.
بیشتر بدانید: جرثقیل دروازه ای
AISC (American Institute of Steel Construction):
محاسبات تنش‌های مجاز، کمانش و خیز تیرها.
بیشتر بدانید: جرثقیل بلغاری
استفاده از روش LRFD (طراحی بر اساس مقاومت نهایی) یا ASD (تنش مجاز).
آیین‌نامه فولاد ایران (مبحث ۱۰ مقررات ملی):
تطبیق با شرایط محیطی ایران (باد، زلزله، دمای بالا).
بیشتر بدانید: جرثقیل دروازه ای 8 تن
2. بارگذاری و ترکیب بارها
نیروهای عمودی:
بار مرده (وزن خود جرثقیل) + بار زنده (ظرفیت نامی + ضربه ناشی از حرکت).
ضریب بارگذاری مطابق CMAA:
بیشتر بدانید: جرثقیل بلغاری
بار مرده: 1.2
بار زنده: 1.6 (برای کلاس‌های سنگین).
نیروهای جانبی:
نیروهای افقی ناشی از شتاب/ترمز جرثقیل و trolley (معمولاً ۱۰-۲۰% بار عمودی).
اثرات باد و زلزله (مطابق استاندارد 2800 ایران).
بیشتر بدانید: قلاب جرثقیل سقفی
3. محدودیت‌های طراحی سازه
تنش‌های ترکیبی:
کنترل تنش در حالت‌های خمش + کشش/فشاری و کمانش (بر اساس AISC 360).
خیز مجاز:
برای تیر اصلی: 500500L تا 10001000L (بسته به کلاس کاری).
برای ریل‌ها: انحراف مجاز ≤ ۳ میلی‌متر در امتداد طولی.
بیشتر بدانید: جرثقیل دروازه ای
4. روش‌های تحلیلی و نرم‌افزارها
مرحله ۱: محاسبات دستی با MathCAD
تعیین مقاطع اولیه بر اساس فرمول‌های AISC.
بیشتر بدانید: قلاب جرثقیل سقفی
مرحله ۲: مدلسازی المان محدود (FEM)
SAP2000/ANSYS: تحلیل تنش‌ها، فرکانس طبیعی و ارتعاشات.
SolidWorks Simulation: شبیه سازی رفتار دینامیکی تحت بارهای ضربه‌ای.
بیشتر بدانید: جرثقیل سقفی
مرحله ۳: شبیه‌سازی عملکرد واقعی
نرم‌افزارهای تخصصی مانند Crane Simulator برای تست سناریوهای بحرانی.
5. ملاحظات محیطی در ایران
اثر باد:
محاسبۀ فشار باد مطابق مبحث ششم مقررات ملی (مناطق بادخیز مانند جنوب ایران).
زلزله:
اعمال ضریب اهمیت =1.5I=1.5 و تحلیل استاتیکی معادل (استاندارد 2800).
بیشتر بدانید: بالابر زنجیری برقی
خوردگی:
استفاده از فولاد S355JR با پوشش اپوکسی یا گالوانیزه در محیط‌های مرطوب.
6. کنترل کیفیت و تست‌های نهایی
بارگذاری آزمایشی:
تست استاتیک با ۱۲۵% بار نامی به مدت ۱۰ دقیقه.
تست دینامیک با ۱۱۰% بار نامی در تمام محدودۀ حرکتی.
بیشتر بدانید: جرثقیل سقفی
بررسی عیوب:
UT (آزمایش فراصوتی) برای اتصالات جوشی.
MT/PT برای تشخیص ترک‌های سطحی.
بهتر است بدانید: جرثقیل دروازه ای متحرک
نتیجه‌گیری
طراحی جرثقیل سقفی باید توسط مهندسان مکانیک و سازه با تجربه انجام شود و تمامی محاسبات استاتیکی و دینامیکی به دقت بررسی گردد. استفاده از نرم‌افزارهای تحلیلی مانند SolidWorks, ANSYS یا STAAD.Pro برای مدلسازی و شبیه‌سازی توصیه می‌شود.
بیشتر بدانید: جرثقیل سقفی
