طراحی جرثقیل سقفی (Overhead Crane)

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 $I=1.5$ 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