กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 35 นาที

เครน (เครื่องจักร)

เปลี่ยนเส้นทางไปยังส่วนต่างๆ

เครนเป็นเครื่องจักร ที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายวัสดุทั้ง ในแนวดิ่งและแนวนอน โดยใช้ระบบบูมรอกเชือกลวดหรือโซ่และรอก เพื่อยกและเคลื่อนย้ายวัตถุ หนักภายในระยะการแกว่งของบูม...

เครน (เครื่องจักร)

แผนภาพแสดงเครนตีนตะขาบสมัยใหม่ที่มีขาค้ำยัน บูม แบบโครงเหล็กติดตั้งด้วยแขนยก (jib )
เครนมือหมุนจากปลายศตวรรษที่ 19 ใช้สำหรับขนถ่ายสินค้าขนาดเล็กจากเรือที่ท่าเรือบาร์เซโลนา ประเทศสเปน
เครนสมัยใหม่ถูกนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของการบูรณะอาคารรัฐสภาในย่านใจกลางเมืองเคปทาวน์

เครนเป็นเครื่องจักร ที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายวัสดุทั้ง ในแนวดิ่งและแนวนอน โดยใช้ระบบบูมรอกเชือกลวดหรือโซ่และรอก เพื่อยกและเคลื่อนย้ายวัตถุ หนักภายในระยะการแกว่งของบูม อุปกรณ์นี้ใช้เครื่องจักรกลอย่างง่าย อย่างน้อยหนึ่งอย่าง เช่นคานและรอกเพื่อสร้างข้อได้เปรียบเชิงกลในการทำงาน[ 1 ]เครนมักใช้ในการขนส่งเพื่อขนถ่ายสินค้า ในงานก่อสร้าง เพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุ และในอุตสาหกรรม การ ผลิตเพื่อประกอบอุปกรณ์หนัก

เครื่องจักรเครนเครื่องแรกที่รู้จักกันคือ ชาดูฟ (shaduf ) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ยกน้ำที่คิดค้นขึ้นในเมโสโปเตเมีย โบราณ (อิรักในปัจจุบัน) และปรากฏในเทคโนโลยีของอียิปต์โบราณต่อมาเครนก่อสร้างปรากฏขึ้นในกรีกโบราณโดยใช้แรงคนหรือสัตว์ (เช่น ลา) ในการขับเคลื่อน และใช้ในการก่อสร้างอาคาร เครนขนาดใหญ่ขึ้นได้รับการพัฒนาในจักรวรรดิโรมันโดยใช้ล้อเหยียบที่ขับเคลื่อนด้วย แรงคน ทำให้สามารถยกน้ำหนักได้มากขึ้น ในยุคกลางตอนปลาย มีการนำเครนท่าเรือมา ใช้ในการขนถ่ายสินค้าจากเรือและช่วยในการก่อสร้าง บางส่วนถูกสร้างขึ้นในหอคอยหินเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความมั่นคง เครนรุ่นแรกๆ สร้างจากไม้ แต่เหล็กหล่อเหล็กและเหล็กกล้า เข้ามาแทนที่เมื่อ การปฏิวัติอุตสาหกรรมมาถึง

เป็นเวลาหลายศตวรรษที่พลังงานได้มาจากการใช้แรงกายของมนุษย์หรือสัตว์ แม้ว่ารอกในโรงสีน้ำและโรงสีลม จะสามารถขับเคลื่อนได้ด้วยพลังงานธรรมชาติที่นำมาใช้ พลังงาน เชิงกลแรกมาจากเครื่องยนต์ไอน้ำ โดย เครนไอน้ำรุ่นแรกสุดถูกนำมาใช้ในศตวรรษที่ 18 หรือ 19 และหลายเครื่องยังคงใช้งานได้ดีจนถึงปลายศตวรรษที่ 20 [ 2 ] [ 3 ]เครนสมัยใหม่มักใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในหรือมอเตอร์ไฟฟ้าและ ระบบ ไฮดรอลิกเพื่อให้มีกำลังยกมากกว่าที่เคยเป็นไปได้มาก แม้ว่าเครนแบบใช้แรงคนยังคงถูกใช้ในกรณีที่การจัดหาพลังงานไม่คุ้มค่า

เครนมีหลายประเภท แต่ละประเภทออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะ[ 4 ]ขนาดมีตั้งแต่เครนแขนหมุนขนาดเล็กที่สุดที่ใช้ภายในโรงงาน ไปจนถึงเครนหอคอยที่สูงที่สุดที่ใช้สำหรับการก่อสร้างอาคารสูง เครนขนาดเล็กก็ใช้สำหรับการก่อสร้างอาคารสูงเช่นกัน เพื่ออำนวยความสะดวกในการก่อสร้างโดยการเข้าถึงพื้นที่แคบๆ เครนลอยน้ำขนาดใหญ่โดยทั่วไปใช้ในการสร้างแท่นขุดเจาะน้ำมันและกู้ซากเรือจม

เครื่องจักรยกบางประเภทอาจไม่ตรงกับคำจำกัดความของเครนข้างต้นอย่างเคร่งครัด แต่โดยทั่วไปก็เรียกกันว่าเครน เช่น เครนยกซ้อนและเครนขนถ่ายสินค้า

นิรุกติศาสตร์

นกกระเรียนถูกเรียกเช่นนั้นเนื่องจากมีลักษณะคล้ายคอยาวของนกเทียบกับภาษากรีกโบราณ : γερανόςภาษาฝรั่งเศสgrue [ 5 ]

ประวัติศาสตร์

อารยธรรมโบราณ

อุปกรณ์ยกที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักคือshadoufซึ่งเป็นอุปกรณ์คล้ายเครนที่ใช้ในเมโสโปเตเมียราว 3000 ปีก่อนคริสตกาล มีกลไกคันโยก และใช้เพื่อการชลประทาน[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]มันถูกประดิษฐ์ขึ้นในเมโสโปเตเมีย (อิรักในปัจจุบัน) ราว 3000 ปีก่อนคริสตกาล[ 7 ] [ 8 ]ต่อมา shadouf ปรากฏในเทคโนโลยีของอียิปต์โบราณราว 2000 ปีก่อนคริสตกาล[ 9 ] [ 10 ]อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนไปสู่การสร้างเครนเกิดขึ้นในกรีกโบราณในช่วงปลายศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสตกาล[ 11 ]หลักฐานทางโบราณคดีรวมถึงรอยตัดที่โดดเด่นสำหรับคีม ยก และเหล็ก Lewisบนก้อนหิน ของ วิหารกรีกบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานใน กลยุทธ์ ทางวิศวกรรมที่เกิดขึ้นพร้อมกับการพัฒนานครรัฐกรีก ( polis ) [ 12 ]เนื่องจากรูเหล่านี้บ่งชี้ถึงการใช้อุปกรณ์ยก และเนื่องจากรูเหล่านี้พบอยู่เหนือจุดศูนย์ถ่วงของบล็อก หรือเป็นคู่ๆ ที่อยู่ห่างจากจุดเหนือจุดศูนย์ถ่วงเท่ากัน นักโบราณคดีจึงถือว่ารูเหล่านี้เป็นหลักฐานยืนยันที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของเครน[ 11 ]

ข้อจำกัดด้านแรงงานนี้ทำให้จำเป็นต้องใช้ข้อได้เปรียบเชิงกลจาก ระบบ รอกและลูกรอกแทนที่ทางลาดที่ต้องใช้แรงงานมาก ในทางตรงกันข้ามกับยุคโบราณที่มีรูปแบบของขนาดบล็อกที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ วิหารกรีกในยุคคลาสสิก เช่น วิหารพาร์เธนอนมักจะมีบล็อกหินที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 15–20 ตัน นอกจากนี้ การสร้างเสาหินขนาดใหญ่ก็ถูกยกเลิกไปโดยสิ้นเชิง และหันมาใช้เสาหลายต้นแทน[ 13 ]

แม้ว่าสถานการณ์ที่แน่นอนของการเปลี่ยนจากทางลาดไปเป็นเทคโนโลยีเครนจะยังไม่ชัดเจน แต่ก็มีการโต้แย้งว่าสภาพสังคมและการเมืองที่ไม่มั่นคงของกรีซนั้นเหมาะสมกับการจ้างทีมก่อสร้างมืออาชีพขนาดเล็กมากกว่าแรงงานไร้ฝีมือจำนวนมาก ทำให้เครนเป็นที่นิยมในนครรัฐ ของกรีซ มากกว่าทางลาดที่ต้องใช้แรงงานจำนวนมากซึ่งเป็นบรรทัดฐานในสังคมเผด็จการของอียิปต์หรืออัสซีเรีย[ 13 ]

หลักฐานทางวรรณกรรมที่ชัดเจนครั้งแรกเกี่ยวกับการมีอยู่ของระบบรอกแบบผสมปรากฏในปัญหาทางกล ( Mech . 18, 853a32–853b13) ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นผลงานของอริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) แต่บางทีอาจแต่งขึ้นในภายหลังเล็กน้อย ในช่วงเวลาเดียวกัน ขนาดของบล็อกในวิหารกรีกเริ่มกลับมาตรงกับแบบโบราณอีกครั้ง ซึ่งบ่งชี้ว่ารอกแบบผสมที่ซับซ้อนกว่าน่าจะถูกนำมาใช้ในสถานที่ก่อสร้างของกรีกแล้ว[ 14 ]

จักรวรรดิโรมัน

เครน แบบกรีก-โรมันTrispastos ("เครนสามรอก") เป็นเครนแบบง่าย (รับน้ำหนักได้ 1800 นิวตัน)
เครนเพนทาสปัสโตส ("เครนห้ารอก") แบบ กรีก-โรมันขนาดกลาง (รับน้ำหนักได้ประมาณ 6000 นิวตัน)
ภาพจำลองการสร้างใหม่ของรูป ปั้นโพลีสปาสโตสของโรมัน สูง 10.4 เมตรซึ่งขับเคลื่อนด้วยล้อเหยียบ ที่เมืองบอนน์ประเทศเยอรมนี

ยุครุ่งเรืองของเครนในสมัยโบราณเกิดขึ้นในสมัยจักรวรรดิโรมันเมื่อกิจกรรมการก่อสร้างเพิ่มสูงขึ้นและอาคารมีขนาดใหญ่โตมโหฬาร ชาวโรมันรับเอาเครนของกรีกมาพัฒนาต่อ มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับเทคนิคการยกของพวกเขา ต้องขอบคุณบันทึกที่ค่อนข้างยาวของวิศวกรVitruvius [ 15 ]และHeron แห่ง Alexandria [ 16 ]นอกจากนี้ยังมีภาพนูนต่ำของเครนล้อเหยียบ ของโรมันที่หลงเหลืออยู่สองภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ศิลา จารึกสุสาน Hateriiจากปลายศตวรรษที่ 1 หลังคริสต์ศักราชนั้นมีรายละเอียดมากเป็นพิเศษ

ภาพสลักนูนต่ำแบบโรมันจากสุสานฮาเทรี แสดงให้เห็นเครนก่อสร้างพร้อมระบบรอก

วิศวกรโรมันพัฒนาการออกแบบของกรีกโดยการวิเคราะห์อัตราส่วนความได้เปรียบเชิงกล เครนโรมันที่ง่ายที่สุดคือtrispastosซึ่งประกอบด้วยแขนเครนแบบสองคาน รอกเชือกและบล็อกที่มีรอกสามตัว ด้วยความได้เปรียบเชิงกล 3:1 จึงคำนวณได้ว่าชายคนเดียวที่ทำงานกับรอกสามารถยกน้ำหนักได้ 150 กก. (330 ปอนด์) (รอก 3 ตัว x 50 กก. หรือ 110 ปอนด์ = 150) โดยสมมติว่า 50 กก. (110 ปอนด์) แสดงถึงแรงสูงสุดที่ชายคนหนึ่งสามารถออกแรงได้ในระยะเวลานาน เครนประเภทที่หนักกว่าจะมีรอกห้าตัว ( pentaspastos ) หรือในกรณีของเครนที่ใหญ่ที่สุด จะ มีรอกสามคูณห้าตัว ( Polyspastos ) และมีเสา 2, 3 หรือ 4 ต้น ขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุกสูงสุด[ 17 ]

เครื่องกว้านแบบหลายรอก (polyspastos)ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านประสิทธิภาพเชิงกล เมื่อใช้งานโดยคนสี่คนในแต่ละด้านของเครื่องกว้าน มันสามารถยกน้ำหนักได้ถึง 3,000 กิโลกรัม (6,600 ปอนด์) (เชือก 3 เส้น x รอก 5 ตัว x คน 4 คน x น้ำหนัก 50 กิโลกรัม หรือ 110 ปอนด์ = 3,000 กิโลกรัม หรือ 6,600 ปอนด์) หากเปลี่ยนเครื่องกว้านเป็นล้อเหยียบ น้ำหนักบรรทุกสูงสุดจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า คือ 6,000 กิโลกรัม (13,000 ปอนด์) โดยใช้คนเพียงครึ่งเดียว เนื่องจากล้อเหยียบมีข้อได้เปรียบเชิงกลที่มากกว่ามากเนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่า นั่นหมายความว่า เมื่อเปรียบเทียบกับการก่อสร้างพีระมิดอียิปต์โบราณ ซึ่งต้องใช้คนประมาณ 50 คนในการเคลื่อนย้ายก้อนหินหนัก 2.5 ตันขึ้นไปบนทางลาด (50 กิโลกรัม (110 ปอนด์) ต่อคน) ความสามารถในการยกของโพลีสปาสโตส ของชาวโรมัน พิสูจน์แล้วว่า สูงกว่าถึง 60 เท่า (3,000 กิโลกรัม หรือ 6,600 ปอนด์ต่อคน) [ 18 ] อย่างไรก็ตาม การแทนที่เครื่องกว้านด้วยล้อเหยียบซึ่งเป็นล้อไม้ขนาดใหญ่ที่หมุนโดยคนเดินอยู่ภายใน ทำให้ความสามารถในการยกเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็น 6,000 กิโลกรัม โดยใช้คนงานเพียงครึ่งเดียว ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นผลมาจากเส้นผ่านศูนย์กลาง ที่ใหญ่กว่าของล้อเหยียบ ทำให้เกิด แขนโมเมนต์ที่มากกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องกว้านมือ ระบบนี้เพิ่มประสิทธิภาพการยกได้ถึง 60 เท่า เมื่อเทียบกับ การก่อสร้าง พีระมิดอียิปต์ซึ่งต้องใช้คนประมาณ 50 คนในการเคลื่อนย้ายก้อนหินหนัก 2.5 ตันขึ้นไปบนทางลาด[ 19 ]

ข้อได้เปรียบเชิงกลของเครนโรมัน
เครนประเภทรอกแหล่งพลังงานความจุ (กก.)
ไตรสปาสโตส3คนงาน 1 คน (เครื่องกว้าน)150
เพนทาสพาสโตส5250
โพลีสปาสโตส15 (3×5)คนงาน 4 คน (เครื่องกว้าน)3,000
โพลีสปาสโตส15 (3×5)คนงาน 2 คน (ล้อหมุน)6,000

อย่างไรก็ตาม อาคารโรมันจำนวนมากที่ยังคงหลงเหลืออยู่ซึ่งมีบล็อกหินที่หนักกว่าที่โพลีสปาสโตส จัดการนั้น แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการยกโดยรวมของชาวโรมันนั้นเหนือกว่าเครนตัวใดตัวหนึ่งมากตัวอย่างเช่น ที่วิหารจูปิ เตอร์ ที่ บาอัลเบก บล็อก คานรับน้ำหนักแต่ละอันหนักถึง 60 ตัน และ บล็อก บัว มุมอันหนึ่ง หนักกว่า 100 ตัน โดยทั้งหมดถูกยกขึ้นไปที่ความสูงประมาณ 19 เมตร (62.3 ฟุต) [ 14 ]ในกรุงโรมบล็อกหัวเสาของเสาทราจันหนัก 53.3 ตัน ซึ่งต้องยกขึ้นไปที่ความสูงประมาณ 34 เมตร (111.5 ฟุต) (ดูการก่อสร้างเสาทราจัน ) [ 20 ]

สันนิษฐานว่าวิศวกรโรมันยกน้ำหนักมหาศาลเหล่านี้ด้วยสองวิธี (ดูภาพด้านล่างสำหรับเทคนิคที่เทียบเคียงได้ในยุคเรเนสซองส์): ประการแรก ตามที่เฮรอนแนะนำ คือการสร้างหอคอยยก ซึ่งมีเสาสี่ต้นเรียงกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้านขนานกัน คล้ายกับหอคอยล้อมเมืองแต่มีเสาอยู่ตรงกลางของโครงสร้าง ( Mechanica 3.5) [ 21 ] ประการที่สอง คือการวาง กว้านจำนวนมากไว้บนพื้นรอบหอคอย เพราะถึงแม้จะมีอัตราส่วนคานงัดต่ำกว่าล้อเหยียบ แต่กว้านสามารถติดตั้งได้ในจำนวนที่มากกว่าและใช้งานโดยคนจำนวนมากขึ้น (และยิ่งไปกว่านั้นโดยสัตว์ลากจูง) [ 22 ]การใช้กว้านหลายตัวนี้ยังได้รับการอธิบายโดย แอ มมิอานัส มาร์เซลลินัส (17.4.15) ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับการยกเสาโอเบลิสก์ลาเตราเนนเซในเซอร์คัส แม็กซิมัส (ประมาณ ค.ศ. 357) ความสามารถในการยกสูงสุดของกว้านตัวเดียวสามารถกำหนดได้จากจำนวนรูเหล็กของลูอิสที่เจาะเข้าไปในเสาหิน ในกรณีของบล็อกคาน Baalbek ซึ่งมีน้ำหนักระหว่าง 55 ถึง 60 ตัน รูที่มีอยู่แปดรูบ่งชี้ว่าสามารถรับน้ำหนักได้ 7.5 ตันต่อเหล็ก Lewis นั่นคือต่อกว้าน[ 23 ]การยกน้ำหนักมากเช่นนี้ด้วยการดำเนินการร่วมกันต้องอาศัยการประสานงานอย่างมากระหว่างกลุ่มงานที่ใช้แรงกับกว้าน

ยุคกลาง

นวัตกรรมเปอร์เซีย

แผนภาพอุปกรณ์สูบน้ำจากหนังสือความรู้เกี่ยวกับกลไกอันชาญฉลาดของอัล-จาซารี (ค.ศ. 1206)

ในช่วงยุคกลาง วิศวกรชาวเปอร์เซียได้พัฒนาเทคโนโลยีการยกอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างกลศาสตร์โบราณและวิศวกรรมสมัยใหม่อัล-จาซารี (ค.ศ. 1136–1206) ซึ่งทำงานใน ราชสำนัก อาร์ทูคิด ได้บันทึกกลไกการยก ที่ปฏิวัติวงการ รวมถึงเพลาข้อเหวี่ยง เพลาลูกเบี้ยวและปั๊มลูกสูบ รุ่นแรกๆ ไว้ ในหนังสือความรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์กลไกอันชาญฉลาด ของเขา (ค.ศ. 1206) นวัตกรรมเหล่านี้ได้เปลี่ยนการยกน้ำจากระบบแบบใช้แรงงานคนไปเป็นกลไกกึ่งอัตโนมัติ การใช้งานที่โดดเด่น ได้แก่ ระบบไฮดรอลิก ของดามัสกัสซึ่งปั๊มโซ่ซากียาที่ขับเคลื่อนด้วยพลังน้ำ ได้ ส่งน้ำไปยังสถาบันสำคัญๆ เป็นเวลาหลายศตวรรษ โดยนำหลักการทางกลศาสตร์มาใช้ เช่น การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ ซึ่งต่อมากลายเป็นหัวใจสำคัญของเครื่องกว้านเครนสมัยใหม่[ 24 ]

การนำเครนแบบล้อตีนตะขาบกลับมาใช้ในยุโรปอีกครั้ง

ในช่วงยุคกลางตอนปลายเครนแบบใช้ล้อเหยียบได้รับการนำกลับมาใช้ใหม่ในวงกว้างหลังจากที่เทคโนโลยีนี้เลิกใช้ไปในยุโรปตะวันตกเนื่องจากการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันตะวันตก[ 25 ]การอ้างอิงถึงล้อเหยียบ ( magna rota ) ที่เก่าแก่ที่สุดปรากฏขึ้นอีกครั้งในเอกสารจดหมายเหตุในฝรั่งเศสราวปี 1225 [ 26 ]ตามมาด้วยภาพประกอบในต้นฉบับที่น่าจะมาจากฝรั่งเศสเช่นกัน ซึ่งมีอายุย้อนไปถึงปี 1240 [ 27 ]ในด้านการเดินเรือ การใช้งานเครนท่าเรือที่เก่าแก่ที่สุดได้รับการบันทึกไว้สำหรับเมืองอูเทรคต์ในปี 1244 เมืองแอนต์ เวิ ร์ป ในปี 1263 เมืองบรูจส์ในปี 1288 และเมืองฮัมบูร์กในปี 1291 [ 28 ]ในขณะที่ในอังกฤษไม่มีการบันทึกถึงล้อเหยียบก่อนปี 1331 [ 29 ]

ภาพภายในของเครนแบบใช้ล้อเหยียบในยุคกลางที่เมืองบรูจส์ประเทศเบลเยียม แสดงให้เห็นกลไกของล้อไม้ที่ขับเคลื่อนด้วยการเดินของมนุษย์
เครนล้อคู่ในภาพวาดหอคอยบาเบลของปีเตอร์ บรูเกล

โดยทั่วไป การขนส่งในแนวดิ่งสามารถทำได้อย่างปลอดภัยและประหยัดค่าใช้จ่ายมากกว่าด้วยเครน เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม พื้นที่ใช้งานทั่วไป ได้แก่ ท่าเรือ เหมือง และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง สถานที่ก่อสร้าง ซึ่งเครนแบบล้อหมุนมีบทบาทสำคัญในการก่อสร้างมหาวิหารโกธิก สูง ตระหง่าน

อย่างไรก็ตาม ทั้งเอกสารและภาพจากแหล่งข้อมูลในสมัยนั้นชี้ให้เห็นว่าเครื่องจักรที่เพิ่งนำมาใช้ใหม่ เช่น ล้อเหยียบหรือรถเข็นไม่ได้เข้ามาแทนที่วิธีการที่ใช้แรงงานคนมากกว่า เช่นบันไดกระบวยและรถเข็นมือแต่เครื่องจักรเก่าและใหม่ยังคงใช้ร่วมกันในสถานที่ก่อสร้างในยุคกลาง[ 30 ]และท่าเรือ[ 28 ]

นอกจากล้อเหยียบแล้ว ภาพวาดในยุคกลางยังแสดงให้เห็นว่าเครนถูกขับเคลื่อนด้วยมือโดยใช้กว้านที่มีซี่ล้อหมุนข้อเหวี่ยงและในศตวรรษที่ 15 ก็ใช้กว้านที่มีรูปร่างคล้ายล้อเรือ ด้วย เพื่อลดความไม่สม่ำเสมอของแรงกระตุ้นและเอาชนะ 'จุดบอด' ในกระบวนการยก มี การบันทึกว่ามีการใช้ ล้อหมุนมาตั้งแต่ปี 1123 แล้ว[ 31 ]

เครนกดัญสก์ เครนแบบใช้ล้อเหยียบในยุคกลางสร้างขึ้นระหว่างปี 1442–1444 เป็นหนึ่งในเครนท่าเรือที่ใหญ่ที่สุดและได้รับการอนุรักษ์ไว้ดีที่สุดจากยุคกลาง

กระบวนการที่แน่นอนในการนำเครนแบบล้อเหยียบกลับมาใช้ใหม่นั้นไม่มีบันทึกไว้[ 26 ]แม้ว่าการกลับมาใช้ในสถานที่ก่อสร้างจะต้องพิจารณาควบคู่ไปกับการเติบโตของสถาปัตยกรรมโกธิกอย่างไม่ต้องสงสัย การปรากฏตัวอีกครั้งของเครนแบบล้อเหยียบอาจเป็นผลมาจากการพัฒนาทางเทคโนโลยีของเครื่องกว้านซึ่งเป็นต้นกำเนิดของโครงสร้างและกลไกของล้อเหยียบ หรืออีกทางหนึ่ง ล้อเหยียบในยุคกลางอาจเป็นการคิดค้นขึ้นใหม่โดยเจตนาจากล้อเหยียบในยุคโรมัน โดยอ้างอิงจากDe architecturaของVitruviusซึ่งมีอยู่ในห้องสมุดของอารามหลายแห่ง การนำกลับมาใช้ใหม่นี้อาจได้รับแรงบันดาลใจจากการสังเกตคุณสมบัติในการประหยัดแรงงานของกังหานน้ำซึ่งล้อเหยียบในยุคแรกๆ มีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันหลายประการ[ 29 ]

โครงสร้างและการจัดวาง

ล้อเหยียบแบบยุคกลางเป็นล้อไม้ขนาดใหญ่ที่หมุนรอบแกนกลางโดยมีทางเหยียบที่กว้างพอให้คนงานสองคนเดินเคียงข้างกันได้ ในขณะที่ล้อแบบ "แขนเข็มทิศ" รุ่นก่อนหน้านี้มีซี่ล้อที่ขับเข้าไปในแกนกลางโดยตรง ล้อแบบ "แขนหนีบ" ที่พัฒนาแล้วจะมีแขนที่จัดเรียงเป็นคอร์ดกับขอบล้อ[ 32 ]ทำให้สามารถใช้แกนที่บางกว่าได้ จึงทำให้ได้เปรียบเชิงกลมากขึ้น[ 33 ]

เครนล้อเดี่ยวทำงานจากบนสุดของอาคาร

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่แพร่หลาย เครนในสถานที่ก่อสร้างยุคกลางไม่ได้ถูกวางไว้บนนั่งร้าน ที่มีน้ำหนักเบามาก ซึ่งใช้ในเวลานั้น หรือบนผนังบางๆ ของโบสถ์โกธิกซึ่งไม่สามารถรองรับน้ำหนักของทั้งเครื่องยกและสิ่งของได้ แต่เครนจะถูกวางไว้ในขั้นตอนแรกของการก่อสร้างบนพื้นดิน ซึ่งมักจะอยู่ภายในอาคาร เมื่อพื้นชั้นใหม่เสร็จสมบูรณ์ และคานยึดขนาดใหญ่ของหลังคาเชื่อมต่อผนัง เครนจะถูกถอดประกอบและประกอบใหม่บนคานหลังคา จากนั้นจึงเคลื่อนย้ายจากช่องหนึ่งไปยังอีกช่องหนึ่งระหว่างการก่อสร้างเพดานโค้ง[ 34 ]ดังนั้น เครนจึง "เติบโต" และ "เคลื่อนย้าย" ไปพร้อมกับอาคาร ส่งผลให้ปัจจุบันเครนก่อสร้างที่ยังคงเหลืออยู่ทั้งหมดในอังกฤษพบได้ในหอคอยโบสถ์เหนือเพดานโค้งและใต้หลังคา ซึ่งพวกมันจะยังคงอยู่หลังจากการก่อสร้างอาคารเสร็จสิ้นเพื่อนำวัสดุสำหรับการซ่อมแซมขึ้นไปด้านบน[ 35 ]

ภาพประกอบยุคกลางแสดงให้เห็นเครนที่ติดตั้งอยู่ด้านนอกกำแพงโดยมีขาตั้งของเครื่องจักรยึดติดกับท่อนไม้ เป็นครั้งคราว [ 36 ]

กลไกและการทำงาน

เครนยกสูงที่ท่าเรือภายในเมืองเทรียร์ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1413

ตรงกันข้ามกับเครนสมัยใหม่ เครนและเครื่องยกในยุคกลาง—ซึ่งคล้ายกับเครนในกรีซและโรม[ 37 ]  —ส่วนใหญ่สามารถยกในแนวดิ่งได้ และไม่ได้ใช้เคลื่อนย้ายน้ำหนักในแนวนอนเป็นระยะทางไกล[ 34 ]ดังนั้น การจัดระเบียบงานยกในสถานที่ทำงานจึงแตกต่างจากปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น ในการก่อสร้างอาคาร สันนิษฐานว่าเครนจะยกบล็อกหินจากด้านล่างขึ้นไปวางในตำแหน่งที่ต้องการโดยตรง[ 34 ]หรือจากจุดตรงข้ามกับกึ่งกลางของกำแพง ซึ่งสามารถส่งบล็อกให้กับสองทีมที่ทำงานอยู่ที่ปลายแต่ละด้านของกำแพงได้[ 37 ]นอกจากนี้ ผู้ควบคุมเครนซึ่งมักจะสั่งการคนงานที่เหยียบล้อเครนจากภายนอกเครน สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวในแนวด้านข้างได้โดยใช้เชือกเส้นเล็กที่ผูกติดกับน้ำหนักบรรทุก[ 38 ]เครนหมุนได้ซึ่งช่วยให้สามารถหมุนน้ำหนักบรรทุกได้ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานริมท่าเรือ ปรากฏขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1340 [ 39 ]ในขณะที่บล็อกหินถูกยกขึ้นโดยตรงด้วยสลิง ลูอิส หรือแคลมป์เดวิล (ภาษาเยอรมันTeufelskralle )วัตถุอื่นๆ จะถูกวางไว้ก่อนในภาชนะ เช่นพาเลทตะกร้ากล่องไม้ หรือถัง [ 40 ]

เป็นที่น่าสังเกตว่าเครนในยุคกลางมักไม่มีกลไกเฟืองหรือเบรกเพื่อป้องกันไม่ให้ของที่ยกไหลถอยหลัง[ 41 ]การขาดหายไปอย่างน่าประหลาดใจนี้อธิบายได้ด้วยแรงเสียดทาน สูง ที่เกิดจากล้อตีนตะขาบในยุคกลาง ซึ่งโดยปกติจะป้องกันไม่ให้ล้อเร่งความเร็วเกินการควบคุม[ 38 ]

การใช้ท่าเรือ

เครนที่สร้างขึ้นในปี 1742 ใช้สำหรับติดตั้งเสากระโดงเรือใบขนาดใหญ่ โคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก
ภาพรายละเอียดของเครนขนาดเล็กในท่าเรือวีแอนด์เอ วอเตอร์ฟรอนท์

ตาม "สถานะความรู้ในปัจจุบัน" ซึ่งไม่เป็นที่รู้จักในสมัยโบราณ เครนท่าเรือแบบอยู่กับที่ถือเป็นการพัฒนาใหม่ในยุคกลาง[ 28 ] เครนท่าเรือทั่วไปเป็นโครงสร้างแบบหมุนได้ซึ่งติดตั้งล้อตีนตะขาบคู่ เครนเหล่านี้ถูกวางไว้ริมท่าเรือเพื่อขนถ่ายสินค้า โดยเข้ามาแทนที่หรือเสริมวิธีการยกแบบเก่าเช่นกระดานหกรอกและลาน [ 28 ]

สามารถระบุเครนท่าเรือได้สองประเภทที่แตกต่างกันตามการกระจายทางภูมิศาสตร์: ในขณะที่เครนแบบโครง ซึ่งหมุนบนแกนแนวตั้งตรงกลาง มักพบได้ทั่วไปตามชายฝั่งของเฟลมิชและเนเธอร์แลนด์ ท่าเรือทะเลและท่าเรือภายในประเทศของเยอรมนีมักใช้เครนแบบหอคอย ซึ่งมีกว้านและล้อหมุนอยู่ในหอคอยที่แข็งแรง โดยมีเพียงแขนยกและหลังคาเท่านั้นที่หมุนได้[ 42 ]เครนริมท่าเรือไม่ได้ถูกนำมาใช้ในภูมิภาคเมดิเตอร์เรเนียนและท่าเรืออิตาลีที่มีการพัฒนาสูง ซึ่งทางการยังคงพึ่งพาวิธีการขนถ่ายสินค้าโดยใช้ทางลาดซึ่งต้องใช้แรงงานมากกว่ามาตั้งแต่ยุคกลาง[ 43 ]

แตกต่างจากเครนก่อสร้างที่ความเร็วในการทำงานถูกกำหนดโดยความคืบหน้าที่ค่อนข้างช้าของช่างก่ออิฐ เครนท่าเรือมักจะมีล้อเหยียบคู่เพื่อเร่งความเร็วในการยก ล้อเหยียบสองล้อซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4 เมตรหรือมากกว่านั้นติดอยู่กับแต่ละด้านของเพลาและหมุนไปพร้อมกัน[ 28 ]ความสามารถในการยกของอยู่ที่ 2–3 ตัน ซึ่งเห็นได้ชัดว่าสอดคล้องกับขนาดของสินค้าทางทะเลตามปกติ[ 28 ]ปัจจุบัน จากการสำรวจครั้งหนึ่ง พบว่าเครนท่าเรือแบบล้อเหยียบ 15 ตัวจากยุคก่อนอุตสาหกรรมยังคงมีอยู่ทั่วทวีปยุโรป[ 44 ]เครนท่าเรือบางตัวมีความเชี่ยวชาญในการติดตั้งเสากระโดงให้กับเรือใบที่สร้างใหม่ เช่น ในเมืองกดัญสก์โคโลญและเบรเมน [ 42 ] นอกเหนือจากเครนแบบอยู่กับที่เหล่านี้แล้วเครนลอยน้ำซึ่งสามารถใช้งานได้อย่างยืดหยุ่นในอ่างท่าเรือทั้งหมดก็เริ่มมีการใช้งานในศตวรรษที่ 14 [ 42 ]

เรือยกเสา (หรือเรือยกเสา) ถูกใช้ในการต่อเรือและซ่อมแซมในฐานะเครนลอยน้ำในยุคเรือใบ โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อวาง เสาล่างของเรือที่กำลังก่อสร้างหรือซ่อมแซม คานที่เรียกว่าsheersจะถูกติดเข้ากับฐานของเสาล่างหรือคานของเรือยกเสา โดยได้รับการรองรับจากด้านบนของเสาเหล่านั้น จากนั้นจึงใช้ รอกและเชือกในการทำงานต่างๆ เช่น การวางหรือถอดเสาล่างของเรือที่กำลังก่อสร้างหรือซ่อมแซม เสาล่างเหล่านี้เป็นไม้ท่อนเดียวที่ใหญ่ที่สุดและหนักที่สุดบนเรือ และการตั้งเสาเหล่านี้โดยปราศจากความช่วยเหลือจากเรือยกเสาหรือเครนยกเสา บนบกนั้น ทำได้ยากมาก[ 45 ]

แนวคิดเรื่องเรือชูร์ฮัลค์มีต้นกำเนิดมาจากกองทัพเรืออังกฤษในช่วงทศวรรษ 1690 และยังคงมีอยู่ในอังกฤษจนถึงต้นศตวรรษที่ 19 เรือชูร์ฮัลค์ส่วนใหญ่เป็นเรือรบที่ปลด ประจำการแล้ว เรือ แชทแธมที่สร้างขึ้นในปี 1694 เป็นเรือลำแรกจากทั้งหมดสามลำที่สร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ[ 46 ]มีเรือชูร์ฮัลค์อย่างน้อยหกลำที่ประจำการอยู่ในอังกฤษตลอดช่วงทศวรรษ 1700 แนวคิดนี้แพร่กระจายไปยังฝรั่งเศสในช่วงทศวรรษ 1740 ด้วยการประจำการของเรือชูร์ฮัลค์ที่ท่าเรือโรชฟอร์ต[ 47 ]

ยุคสมัยใหม่ตอนต้น

หอยกที่คล้ายกับของชาวโรมันโบราณถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพโดยสถาปนิกยุคเรเนสซองส์ โดเมนิโก ฟอนทานาในปี ค.ศ. 1586 เพื่อเคลื่อนย้ายเสาโอเบลิสก์วาติกัน หนัก 361 ตัน ในกรุงโรม[ 48 ]จากรายงานของเขา เห็นได้ชัดว่าการประสานงานการยกขึ้นระหว่างทีมดึงต่างๆ ต้องใช้สมาธิและวินัยอย่างมาก เนื่องจากหากไม่กระจายแรงอย่างสม่ำเสมอ ความเครียดที่มากเกินไปบนเชือกจะทำให้เชือกขาดได้[ 49 ]

เครนยังถูกนำมาใช้ในครัวเรือนในช่วงเวลานี้ด้วย เครนสำหรับปล่องไฟหรือเตาผิงใช้สำหรับแกว่งหม้อและกาต้มน้ำเหนือเตาไฟ และความสูงจะถูกปรับโดยใช้ราง[ 50 ]

การปฏิวัติอุตสาหกรรม

เซอร์ วิลเลียม อาร์มสตรองผู้ประดิษฐ์เครนไฮดรอลิก

เมื่อการปฏิวัติอุตสาหกรรม เริ่มต้นขึ้น เครนสมัยใหม่เครื่องแรกถูกติดตั้งที่ท่าเรือเพื่อขนถ่ายสินค้า ในปี ค.ศ. 1838 วิลเลียม อาร์มสตรอง นักอุตสาหกรรมและนักธุรกิจ ได้ออกแบบ เครนไฮดรอลิก ที่ ใช้พลังงานน้ำการออกแบบของเขาใช้ลูกสูบในกระบอกปิดที่ถูกดันลงโดยของเหลวที่มีแรงดันไหลเข้าสู่กระบอก และวาล์วจะควบคุมปริมาณของเหลวที่ไหลเข้าตามน้ำหนักบรรทุกของเครน[ 51 ]กลไกนี้ ซึ่ง เรียกว่า จิ๊กเกอร์ไฮดรอลิกจะดึงโซ่เพื่อยกน้ำหนักบรรทุก

ในปี พ.ศ. 2388 ได้มีการริเริ่มโครงการเพื่อจัดหาน้ำประปาจากอ่างเก็บน้ำที่อยู่ห่างไกลไปยังบ้านเรือนในเมืองนิวคาสเซิล อาร์มสตรองมีส่วนร่วมในโครงการนี้ และเขาได้เสนอต่อเทศบาลเมืองนิวคาสเซิลว่า แรงดันน้ำส่วนเกินในส่วนล่างของเมืองสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อนเครนไฮดรอลิกตัวหนึ่งของเขาเพื่อขนถ่ายถ่านหินขึ้นเรือบรรทุกสินค้าที่ท่าเรือได้เขาอ้างว่าสิ่งประดิษฐ์ของเขาจะทำงานได้เร็วกว่าและถูกกว่าเครนแบบดั้งเดิม เทศบาลเมืองเห็นด้วยกับข้อเสนอของเขา และการทดลองก็ประสบความสำเร็จอย่างมากจนมีการติดตั้งเครนไฮดรอลิกเพิ่มอีก 3 ตัวที่ท่าเรือ[ 52 ]

ความสำเร็จของเครนไฮดรอลิกของเขาทำให้ Armstrong ก่อตั้งโรงงาน Elswickที่เมืองนิวคาสเซิลเพื่อผลิตเครื่องจักรไฮดรอลิกสำหรับเครนและสะพานในปี 1847 บริษัทของเขาได้รับคำสั่งซื้อเครนไฮดรอลิกจาก Edinburgh and Northern Railways และจากท่าเรือลิเวอร์พูลรวมถึงเครื่องจักรไฮดรอลิกสำหรับประตูท่าเรือในเมือง Grimsbyบริษัทขยายตัวจากพนักงาน 300 คนและการผลิตเครน 45 ตัวต่อปีในปี 1850 ไปเป็นพนักงานเกือบ 4,000 คนที่ผลิตเครนมากกว่า 100 ตัวต่อปีในช่วงต้นทศวรรษ 1860 [ 52 ]

อาร์มสตรองใช้เวลาหลายทศวรรษถัดมาในการปรับปรุงการออกแบบเครนของเขาอย่างต่อเนื่อง นวัตกรรมที่สำคัญที่สุดของเขาคือเครื่องสะสมแรงดันไฮดรอลิก ในกรณีที่ไม่มีแรงดันน้ำในพื้นที่สำหรับการใช้เครนไฮดรอลิก อาร์มสตรองมักจะสร้างหอน้ำสูงเพื่อจัดหาน้ำที่มีแรงดัน อย่างไรก็ตาม เมื่อจัดหาเครนสำหรับใช้ที่นิวฮอลแลนด์บนปากแม่น้ำฮัมเบอร์เขาไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ เนื่องจากฐานรากประกอบด้วยทราย ในที่สุดเขาก็ผลิตเครื่องสะสมแรงดันไฮดรอลิก ซึ่งเป็นกระบอกเหล็กหล่อที่ติดตั้งลูกสูบที่รองรับน้ำหนักมาก ลูกสูบจะค่อยๆ ยกขึ้น ดึงน้ำเข้ามา จนกระทั่งแรงกดลงของน้ำหนักเพียงพอที่จะดันน้ำด้านล่างเข้าไปในท่อด้วยแรงดันสูง สิ่งประดิษฐ์นี้ทำให้สามารถดันน้ำปริมาณมากผ่านท่อด้วยแรงดันคงที่ จึงเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของเครนได้อย่างมาก[ 53 ]

เครนตัวหนึ่งของเขา ซึ่งกองทัพเรืออิตาลี สั่งทำ ในปี พ.ศ. 2426 และใช้งานจนถึงกลางทศวรรษ พ.ศ. 2493 ยังคงตั้งอยู่ในเวนิสซึ่งปัจจุบันอยู่ในสภาพทรุดโทรม[ 54 ]

หลักการทางกล

การออกแบบเครนจำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างปัจจัยพื้นฐานสามประการ ได้แก่ ความสามารถในการรับน้ำหนักที่เพียงพอความเสถียรต่อการพลิคว่ำ และ การป้องกัน ความเสียหายของโครงสร้างความเสถียรเกิดขึ้นได้จากสมดุลของโมเมนต์โดยที่น้ำหนักบรรทุกที่อนุญาตจะน้อยกว่าน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้พลิคว่ำอย่างมาก โดยทั่วไปอยู่ที่ 75-85% ในสหรัฐอเมริกาและ 70-80% ในยุโรปสภาพพื้นดินส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเสถียร โดยแผ่นรองขาค้ำยัน จะออกแรง กด 50-200 kPa ปัจจัยการยกแบบไดนามิก (DLF) จะคำนึงถึงแรงชั่วคราวจากการเร่งความเร็ว ใน การยกการเคลื่อนที่ของเครนการเคลื่อนที่ของเรือ ที่เกิด จากคลื่นในงานนอกชายฝั่งและผลกระทบจากลม (20 ม./วินาที ขณะใช้งาน 42 ม./วินาที ขณะไม่ใช้งาน) ปัจจัยมนุษย์และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ที่ทันสมัย มีอิทธิพลอย่างมากต่อการรับน้ำหนักแบบไดนามิกมาตรฐานสากล เช่นASME B30.5 และEN 13000 กำหนดข้อกำหนดด้านความปลอดภัย ในขณะที่เครื่องมือวัด ที่ซับซ้อน เช่นโหลดเซลล์เครื่องวัดความเร่งและเกจวัดความเครียดจะตรวจสอบประสิทธิภาพของเครนระหว่างการทดสอบการอนุมัติประเภท[ 55 ]

ความเสถียร

เพื่อความเสถียร ผลรวมของโมเมนต์ ทั้งหมด รอบฐานของเครนต้องใกล้เคียงกับศูนย์ เพื่อไม่ให้เครนพลิกคว่ำ[ 56 ]หลักการสมดุลของโมเมนต์ (ΣM = 0) เป็นพื้นฐานในการออกแบบเครน โดยที่ M แทนโมเมนต์รอบ ศูนย์กลางการหมุนของเครนในทางปฏิบัติ ขนาดของน้ำหนักบรรทุกที่อนุญาตให้ยกได้ (เรียกว่า "น้ำหนักบรรทุกที่กำหนด" ในสหรัฐอเมริกา ) จะมีค่าน้อยกว่าน้ำหนักบรรทุกที่จะทำให้เครนพลิกคว่ำ ดังนั้นจึงมีระยะ ปลอดภัย

มาตรฐานระดับชาติและระดับสากล

ตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา สำหรับ เครนเคลื่อนที่พิกัดน้ำหนักบรรทุกที่จำกัดความเสถียรสำหรับเครนตีนตะขาบคือ 75% ของน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้พลิกคว่ำ และสำหรับเครนที่รองรับด้วยขาค้ำยันคือ 85% ของน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้พลิกคว่ำ ข้อกำหนดเหล่านี้กำหนดโดยสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกาในเล่ม ASME B30.5-2018 เครนเคลื่อนที่และหัวรถจักร[ 57 ] [ 58 ]

มาตรฐาน ยุโรป (EN 13000:2010) ใช้หลักการที่คล้ายคลึงกัน แต่มีปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ แตกต่างกัน ซึ่งสะท้อนถึงปรัชญาการกำกับดูแลที่แตกต่างกันเกี่ยวกับการยอมรับความเสี่ยง[ 59 ]สำหรับเครนเคลื่อนที่บนขาค้ำยัน ความสามารถในการรับน้ำหนักตามมาตรฐานยุโรปโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 80% ของน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้พลิกคว่ำ ในขณะที่เครนตีนตะขาบมีความสามารถในการรับน้ำหนักที่ 70% ของน้ำหนักบรรทุกที่ทำให้พลิกคว่ำ[ 59 ]

ระยะปลอดภัยและอายุการใช้งานตามการออกแบบ

โดยทั่วไปแล้ว ระยะปลอดภัยจะอยู่ระหว่าง 10 ถึง 25% เหนือความสามารถในการรับน้ำหนักที่กำหนดของเครน อย่างไรก็ตาม การใช้งานเป็นประจำใกล้หรือเกินความสามารถในการรับน้ำหนักที่กำหนดจะทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอ มากขึ้น ส่งผลให้ต้นทุน การบำรุงรักษา สูงขึ้น และอายุการใช้งานสั้นลง การออกแบบต้องคำนึงถึงรอบความล้าโดยมีอายุการใช้งานตามการออกแบบทั่วไปที่ 20 ปีหรือ 2 ล้านรอบการรับน้ำหนักตามมาตรฐาน ISO 12482-1:2014 [ 60 ]

สภาพพื้นดินและการรับน้ำหนักของดิน

สำหรับเครนเคลื่อนที่บนขาค้ำยันความเสถียรขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดินเป็นอย่างมาก แผ่นรองขาค้ำยันทั่วไปจะออกแรงกด 50-200 kPa (7-29 psi ) แนวทางวิศวกรรม กำหนดให้ต้องประเมิน ความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน ก่อนการติดตั้งเครน โดยต้องใช้แผ่นไม้หรือโครงสร้าง ค้ำยันที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เมื่อความสามารถในการรับน้ำหนักของดินต่ำกว่า 150 kPa การเตรียมพื้นดินที่ไม่เพียงพอเป็นสาเหตุหลักของอุบัติเหตุเครนพลิกคว่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานที่ก่อสร้าง ที่มี สภาพดินแปรปรวน[ 61 ]

การใช้งานนอกชายฝั่งและทางทะเล

มาตรฐานสำหรับเครนที่ติดตั้งบนเรือหรือแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่งนั้นค่อนข้างเข้มงวดกว่า เนื่องจากมีภาระแบบไดนามิกบนเครนอันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของเรือ[ 62 ]สำหรับภาระที่ไม่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติงานที่มีลูกเรือ ภาระที่อนุญาตจะต้องคำนึงถึงความเร่ง แบบไดนามิก ซึ่งรวมถึงความเร่งในแนวดิ่ง 1.75 gความเร่งในแนวยาว 0.75 g และความเร่งในแนวขวาง 0.75 g ซึ่งหมายความว่าภาระคงที่ 2000 กก. ต้องใช้เครนที่มีความสามารถในการรับน้ำหนัก 3500 กก. ในทะเล นอกจากนี้ ต้องพิจารณาถึงเสถียรภาพของเรือหรือแท่นขุดเจาะด้วย[ 63 ]

เครนแบบติดตั้งบนฐาน

สำหรับเครนที่ติดตั้งบนฐานหรือเสาหลักแบบอยู่ กับที่ โมเมนต์ที่เกิดจากบูม แขนยก และน้ำหนักบรรทุกจะถูกต้านทานโดยฐานหรือเสาหลักความเครียดภายในฐานต้องน้อยกว่าความเครียดครากของวัสดุ มิฉะนั้นเครนจะล้มเหลว[ 64 ]การออกแบบต้องคำนึงถึงการรับน้ำหนักล้าการสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมและ ผลกระทบ จากการขยายตัวทางความร้อนตลอดอายุการใช้งานของเครน

ปัจจัยยกแบบไดนามิก

เครนแขนพับHIABติดตั้งบนกระบะรถบรรทุกของกองทัพสหรัฐฯ ปี 1942

ภาพรวม

ถุงทดสอบน้ำหนักเครนที่บรรจุน้ำถูกแขวนไว้เหนือทะเลระหว่างการทดสอบการรับน้ำหนักของเครนบนเรือนอกชายฝั่ง
การทดสอบการรับน้ำหนักของเครนนอกชายฝั่งโดยใช้ตุ้มน้ำหนักทดสอบที่บรรจุน้ำ

ปัจจัยการยกแบบไดนามิก (DLF) หรือที่รู้จักกันในชื่อปัจจัยไดนามิกในการออกแบบ เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในการออกแบบและการใช้งานเครน โดยคำนึงถึงผลกระทบแบบไดนามิกที่สามารถเพิ่มภาระให้กับโครงสร้างและส่วนประกอบของเครนระหว่างการยก[ 65 ] [ 66 ]ผลกระทบเหล่านี้รวมถึงการ เร่ง และการลดความเร็วในการยกของน้ำหนักบรรทุก การเคลื่อนที่ของเครน เช่นการหมุนหรือการยกการแกว่งของน้ำหนักบรรทุกที่แขวนอยู่แรงลมที่กระทำต่อเครน น้ำหนักบรรทุก และอุปกรณ์ยก และข้อผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงานหรือเหตุการณ์ที่ไม่คาดคิดอื่นๆ[ 67 ] [ 68 ]

ค่า DLF สำหรับการออกแบบเครนใหม่สามารถกำหนดได้ด้วยการคำนวณเชิงวิเคราะห์และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ตามข้อกำหนด การออกแบบที่เกี่ยวข้อง วิธีการที่ซับซ้อนกว่า เช่นการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดหรือเทคนิคการจำลองอื่นๆ อาจใช้เพื่อจำลองพฤติกรรมของเครนภายใต้สภาวะการรับน้ำหนักต่างๆ ตามที่ผู้ออกแบบหรือหน่วยงานรับรองเห็นว่าเหมาะสม เพื่อตรวจสอบค่า DLF ที่แท้จริง สามารถทำการทดสอบการรับน้ำหนักควบคุมกับเครนที่สร้างเสร็จแล้วโดยใช้เครื่องมือวัด เช่นเซลล์รับน้ำหนักเครื่อง วัดความเร่ง และเกจวัดความเครียด กระบวนการนี้มักเป็นส่วนหนึ่งของ การอนุมัติประเภทของเครน[ 65 ]

คุณค่า DLF ในทางปฏิบัติ

โดยทั่วไปแล้ว เครนแขนหมุนจะมีค่า DLF ที่ต่ำกว่า ( ) เมื่อเทียบกับเครนโครงเลื่อน ( ) เนื่องจากมีความแข็งแรงกว่า[ 69 ]สำหรับ เครนแบบ ตัก ค่า DLF สามารถเพิ่มขึ้นได้ 20% ถึง 30% ซึ่งสะท้อนถึงแรงกระแทกที่เกิดจากการปล่อยวัสดุที่ยกขึ้น[ 65 ]โดยทั่วไปแล้วค่า DLF จะลดลงเมื่อมวลของวัตถุที่ยกขึ้นเพิ่มขึ้น เนื่องจากเครนมักจะทำงานที่ความเร็ว ต่ำกว่า เมื่อรับน้ำหนักมากขึ้นเพื่อความปลอดภัยและเสถียรภาพ

ข้อควรพิจารณาในต่างประเทศ

ในการยกนอกชายฝั่ง ซึ่งเครนและ/หรือวัตถุที่ยกอยู่บนเรือลอยน้ำ ค่า DLF จะสูงกว่าการยกบนบก เนื่องจากมีการเคลื่อนไหวเพิ่มเติมที่เกิดจากคลื่น[ 65 ] [ 62 ] การเคลื่อนที่ของเรือที่เกิดจากคลื่นรวมถึงการขึ้นลงการเอียงและการหมุนจะถูกส่งผ่านสายยก ทำให้โหลดที่จมอยู่ใต้น้ำถูกเร่งความเร็วเพื่อตอบสนองต่อแรงที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเรือ โดยแรงตึง สูงสุด จะเท่ากับน้ำหนักบวกกับ ผลกระทบจากแรง เฉื่อยบวกกับ ผลกระทบ จากแรงต้าน ค่า DLF จะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อยกวัตถุใต้น้ำหรือผ่าน บริเวณที่ น้ำกระเซ็น[ 70 ]สำหรับการยกนอกชายฝั่ง ค่า DLF โดยทั่วไปจะลดลงจาก 1.3 ที่ 100 ตันเหลือ 1.1 ที่ 2500 ตัน เนื่องจากโหลดที่หนักกว่าต้องการการทำงานที่ช้าลงและควบคุมได้มากขึ้น[ 71 ]

ผลกระทบจากลม

ความเร็วลมออกแบบตามมาตรฐาน American Society of Civil Engineers (ASCE) 7-16 และISO 4302:2016 คือ 20 ม./วินาที (72 กม./ชม. ) สำหรับสภาวะใช้งาน และ 42 ม./วินาที (150 กม./ชม.) สำหรับสภาวะไม่ใช้งาน[ 72 ]แรงลมที่กระทำต่อโหลดสามารถคำนวณได้ดังนี้ โดยที่คือสัมประสิทธิ์แรงต้าน (โดยทั่วไป 1.0-2.0 ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโหลด) คือ พื้นที่ฉายในหน่วย ม. ²และคือความเร็วลมในหน่วย ม./วินาที[ 72 ]

ปัจจัยมนุษย์

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าปัจจัยมนุษย์มีอิทธิพลอย่างมากต่อ เหตุการณ์ การโหลดแบบไดนามิกในระหว่างการใช้งานเครน[ 73 ]เครนสมัยใหม่มีการรวมระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ที่จำกัด อัตรา เร่งผ่านกลไก " ซอฟต์สตาร์ท " ซึ่งช่วยลด DLF และปรับปรุงความราบรื่นในการทำงานในขณะที่ลดความเครียดทางกลบนส่วนประกอบของเครน

สูตร

น้ำหนักบรรทุกใช้งานคือน้ำหนัก รวม ที่เครนได้รับการออกแบบให้ยกได้อย่างปลอดภัยภายใต้สภาวะการทำงานปกติ: [ 65 ]

โดยที่คือน้ำหนักบรรทุกใช้งานคือความเร่งโน้มถ่วง (9.81 m/s²) คือ มวลที่ยกได้สูงสุด(ขีดจำกัดน้ำหนักบรรทุกใช้งานหรือน้ำหนักบรรทุกใช้งานที่ปลอดภัย) และคือมวลของอุปกรณ์ยกหรือชิ้นส่วนของเครนที่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับมวลที่ยก

จากนั้น DLF จะถูกใช้เป็นตัวคูณเพื่อกำหนดแรงที่ใช้กับโครงสร้างและส่วนประกอบของเครน: [ 65 ]

แรง ออกแบบอยู่ที่ไหนและDLF อยู่ ที่ไหน

สามารถคำนวณ DLF ได้โดยใช้: [ 65 ] [ 74 ]

โดยที่ คือ ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างวัตถุที่ยกและอุปกรณ์ยก ณ เวลาที่ยก และคือความแข็งแกร่งของระบบ เครน ณ จุดยก ความเร็วสัมพัทธ์ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการปฏิบัติงานของเครน และความแข็งแกร่งของระบบสามารถกำหนดได้โดยการคำนวณหรือการทดสอบการโก่งตัวของโหลด[ 65 ]

อุปกรณ์สำหรับการวัด DLF

การทดสอบการอนุมัติประเภทสมัยใหม่ใช้เครื่องมือ ที่ซับซ้อน เพื่อวัดภาระไดนามิกอย่างแม่นยำในระหว่างการทำงานของเครน[ 75 ]เซลล์รับน้ำหนักให้การวัดที่มีความแม่นยำ ±0.5% ที่ระดับเต็มสเกล ในขณะที่เครื่องวัดความเร่ง แบบสาม แกน ที่สามารถวัดความเร่ง ได้ ถึง 100 gจะถูกติดตั้งบนส่วนแขนเครนและบล็อกรับน้ำหนักเกจวัด ความเครียดที่ ยึดติดกับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญจะวัดการกระจายความเค้นและสำหรับการใช้งานนอกชายฝั่ง ระบบ GPS ที่มี ความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง±2 ซม. จะติดตาม การชดเชยการเคลื่อนที่ของคลื่นเครื่องบันทึกข้อมูลความเร็วสูงที่ มีอัตรา การสุ่มตัวอย่าง 500-1000 Hzจะบันทึกจุดสูงสุดของการตอบสนองไดนามิกอย่างรวดเร็วซึ่งอาจพลาดไปได้หากอัตราการสุ่มตัวอย่างต่ำกว่า

ประเภท

เครนประเภทต่างๆ ที่กล่าวถึงในส่วนนี้ แบ่งตามพื้นที่การใช้งานหลัก ดังนี้:

การก่อสร้าง

ติดตั้งบนรถบรรทุก

การกำหนดค่าเครนติด รถ บรรทุก ขั้นพื้นฐานที่สุดคือ "รถบรรทุกบูม" หรือ "รถบรรทุกยกของ" ซึ่งมีเครนบูมยืดหดได้แบบหมุนได้ติดตั้งอยู่ด้านหลังบนแชสซีรถบรรทุกเชิงพาณิชย์[ 76 ] [ 77 ]

รถเครนในเมืองดนีโปรประเทศยูเครน

เครนแบบติดตั้งบนรถบรรทุกขนาดใหญ่และทนทานที่ออกแบบมาโดยเฉพาะนั้น สร้างขึ้นจากสองส่วน คือ ตัวถัง ซึ่งมักเรียกว่าส่วนล่างและส่วนยก ซึ่งรวมถึงแขนยก เรียกว่าส่วนบนทั้งสองส่วนเชื่อมต่อกันด้วยแท่นหมุน ทำให้ส่วนบนสามารถแกว่งไปมาได้ เครนไฮดรอลิกแบบติดตั้งบนรถบรรทุกที่ทันสมัยเหล่านี้มักเป็นเครื่องจักรแบบเครื่องยนต์เดียว โดยเครื่องยนต์เดียวกันนี้ขับเคลื่อนทั้งตัวถังและเครน ส่วนบนมักได้รับพลังงานจากระบบไฮดรอลิกที่ส่งผ่านแท่นหมุนจากปั๊มที่ติดตั้งอยู่บนส่วนล่าง ในเครนไฮดรอลิกแบบติดตั้งบนรถบรรทุกรุ่นเก่า จะมีเครื่องยนต์สองตัว ตัวหนึ่งอยู่ส่วนล่าง ทำหน้าที่ลากเครนไปตามถนนและขับเคลื่อนปั๊มไฮดรอลิกสำหรับขาค้ำยันและแม่แรง อีกตัวหนึ่งอยู่ส่วนบน ทำหน้าที่ขับเคลื่อนส่วนบนผ่านปั๊มไฮดรอลิกของตัวเอง ผู้ใช้งานรุ่นเก่าหลายรายนิยมใช้ระบบเครื่องยนต์สองตัว เนื่องจากซีลในแท่นหมุนของเครนรุ่นใหม่ที่เก่ากว่ามักรั่ว Hiab คิดค้นเครนยกของแบบไฮดรอลิกติดรถบรรทุกคันแรกของโลกในปี พ.ศ. 2490 [ 78 ]ชื่อ Hiab มาจากตัวย่อที่ใช้กันทั่วไปของ Hydrauliska Industri AB ซึ่งเป็นบริษัทที่ก่อตั้งขึ้นในเมือง Hudiksvall ประเทศสวีเดนในปี พ.ศ. 2487 โดย Eric Sundin ผู้ผลิตสกีที่มองเห็นวิธีการนำเครื่องยนต์ของรถบรรทุกมาใช้ในการขับเคลื่อนเครนยกของโดยใช้ระบบไฮดรอลิก

โดยทั่วไป เครนเหล่านี้สามารถวิ่งบนทางหลวงได้ ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการขนส่งเครน เว้นแต่จะมีข้อจำกัดด้านน้ำหนักหรือขนาดอื่นๆ เช่น กฎหมายท้องถิ่น หากเป็นเช่นนั้น เครนขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะมีรถพ่วงพิเศษเพื่อช่วยกระจายน้ำหนักไปยังเพลาหลายๆ เพลา หรือสามารถถอดประกอบได้เพื่อให้ตรงตามความต้องการ ตัวอย่างเช่น ตุ้มถ่วงน้ำหนัก บ่อยครั้งที่เครนจะถูกลากโดยรถบรรทุกอีกคันที่บรรทุกตุ้มถ่วงน้ำหนักซึ่งจะถูกถอดออกก่อนการขนส่ง นอกจากนี้ เครนบางรุ่นยังสามารถถอดส่วนบนทั้งหมดได้ อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วจะเป็นปัญหาเฉพาะในเครนขนาดใหญ่ และส่วนใหญ่จะทำกับเครนแบบธรรมดา เช่น Link-Belt HC-238 เมื่อทำงานในสถานที่ก่อสร้าง ขาตั้งจะถูกกางออกในแนวนอนจากตัวถังแล้วจึงกางออกในแนวตั้งเพื่อปรับระดับและทำให้เครนมีความมั่นคงขณะจอดและยกของเครนรถบรรทุกหลายรุ่นสามารถวิ่งช้าๆ (ไม่กี่ไมล์ต่อชั่วโมง) ขณะยกของได้ ต้องระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งไม่ให้สิ่งของที่ยกแกว่งไปด้านข้างจากทิศทางการเคลื่อนที่ เนื่องจากเสถียรภาพในการป้องกันการพลิกคว่ำส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของระบบกันสะเทือนของตัวเครน เครนประเภทนี้ส่วนใหญ่ยังมีตุ้มถ่วงที่เคลื่อนที่ได้เพื่อเสริมเสถียรภาพนอกเหนือจากที่ได้จากขาค้ำยัน สิ่งของที่แขวนอยู่ด้านท้ายโดยตรงจะมีความเสถียรมากที่สุด เนื่องจากน้ำหนักส่วนใหญ่ของเครนทำหน้าที่เป็นตุ้มถ่วง ผู้ควบคุมเครนจะใช้แผนภูมิที่คำนวณจากโรงงาน (หรือระบบความปลอดภัยทางอิเล็กทรอนิกส์ ) เพื่อกำหนดน้ำหนักบรรทุกสูงสุดที่ปลอดภัยสำหรับการทำงานแบบอยู่กับที่ (โดยใช้ขาค้ำยัน) รวมถึงน้ำหนักบรรทุก (บนพื้นยาง) และความเร็วในการเคลื่อนที่

เครนรถบรรทุกมีกำลังยกตั้งแต่ประมาณ 14.5 ตันสั้น (12.9 ตันยาว ; 13.2  ตัน ) ถึงประมาณ 2,240 ตันสั้น (2,000 ตันยาว; 2,032 ตัน) [ 79 ] [ 80 ]แม้ว่าส่วนใหญ่จะหมุนได้เพียงประมาณ 180 องศา แต่เครนรถบรรทุกที่มีราคาแพงกว่าสามารถหมุนได้ถึง 360 องศาเต็ม

โหลดเดอร์

รถเครนยกของโดยใช้แขนต่อขยาย

เครนยกของ (เรียกอีกอย่างว่าเครนแขนพับหรือเครนข้อต่อ ) คือแขนพับที่ขับเคลื่อนด้วยระบบไฮดรอลิก ติดตั้งกับรถบรรทุกหรือรถพ่วงและใช้สำหรับยก/ขนถ่ายสินค้าจากยานพาหนะ ส่วนประกอบข้อต่อจำนวนมากสามารถพับเก็บในพื้นที่ขนาดเล็กได้เมื่อไม่ได้ใช้งาน ส่วนประกอบบางส่วนอาจยืดหดได้บ่อยครั้งที่เครนจะมีระบบอัตโนมัติในระดับหนึ่ง และสามารถยกหรือเก็บสินค้าได้เองโดยไม่ต้องมีคำสั่งจากผู้ควบคุม

แตกต่างจากเครนส่วนใหญ่ ผู้ควบคุมเครนต้องเคลื่อนที่ไปรอบๆ ตัวรถเพื่อให้สามารถมองเห็นสิ่งของที่ยกได้ ดังนั้นเครนสมัยใหม่จึงอาจติดตั้งระบบควบคุมแบบพกพาที่เชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลหรือวิทยุ เพื่อเสริมระบบควบคุมไฮดรอลิกที่ติดตั้งอยู่บนตัวเครน

ในสหราชอาณาจักรและแคนาดา เครนประเภทนี้มักเรียกกันทั่วไปว่า " Hiab " ส่วนหนึ่งเป็นเพราะผู้ผลิตรายนี้เป็นผู้คิดค้นเครนยกของและเข้ามาในตลาดสหราชอาณาจักรเป็นรายแรก และอีกส่วนหนึ่งเป็นเพราะชื่อที่โดดเด่นนี้ถูกแสดงไว้อย่างเด่นชัดบนแขนบูม[ 81 ]

เครน ยกของ แบบล้อเลื่อนคือเครนยกของที่ติดตั้งอยู่บนแชสซีที่มีล้อ แชสซีนี้สามารถวิ่งบนรถพ่วงได้ เนื่องจากเครนสามารถเคลื่อนที่บนรถพ่วงได้ จึงเป็นเครนที่มีน้ำหนักเบา ทำให้รถพ่วงสามารถขนส่งสินค้าได้มากขึ้น

กล้องโทรทัศน์

เครนเคลื่อนที่แบบยืดหดได้พร้อมแขนยกแบบโครงถัก

เครนแบบยืดหดได้มีแขนที่ประกอบด้วยท่อหลายท่อซ้อนกันอยู่กระบอกไฮดรอลิกหรือกลไกขับเคลื่อนอื่นๆ จะยืดหรือหดท่อเพื่อเพิ่มหรือลดความยาวโดยรวมของแขน แขนเครนประเภทนี้มักใช้สำหรับโครงการก่อสร้างระยะสั้น งานกู้ภัย การยกเรือขึ้นลงจากน้ำ เป็นต้น ความกะทัดรัดของแขนเครนแบบยืดหดได้ทำให้สามารถปรับใช้ได้กับงานเคลื่อนที่หลายประเภท

แม้ว่าเครนแบบยืดหดได้จะไม่ใช่เครนเคลื่อนที่ได้ทั้งหมด แต่หลายรุ่นก็ติดตั้งอยู่บนรถบรรทุก

เครนหอคอยแบบยืดหดได้มีเสาที่ยืดหดได้ และมักจะมีโครงสร้างส่วนบน (แขนยก) อยู่ด้านบนเพื่อให้สามารถใช้งานเป็นเครนหอคอยได้ เครนหอคอยแบบยืดหดได้บางรุ่นก็มีแขนยกที่ยืดหดได้เช่นกัน

ภูมิประเทศขรุขระ

เครนสำหรับพื้นที่ขรุขระ

เครนสำหรับพื้นที่ขรุขระมีแขนที่ติดตั้งอยู่บนโครงช่วงล่างที่อยู่เหนือล้อยางสี่ล้อซึ่งออกแบบมาสำหรับ การใช้งานยกและเคลื่อนย้าย นอกถนนมีการใช้ขาค้ำยันเพื่อปรับระดับและทำให้เครนมั่นคงสำหรับการยก[ 82 ]

เครนแบบยืดหดได้เหล่านี้เป็นเครื่องจักรแบบเครื่องยนต์เดี่ยว โดยใช้เครื่องยนต์เดียวกันในการขับเคลื่อนทั้งช่วงล่างและตัวเครน คล้ายกับเครนตีนตะขาบ โดยปกติแล้วเครื่องยนต์จะติดตั้งอยู่ที่ช่วงล่างแทนที่จะอยู่ด้านบนเหมือนกับเครนตีนตะขาบ ส่วนใหญ่มีระบบขับเคลื่อน 4 ล้อและระบบบังคับเลี้ยว 4 ล้อ เพื่อให้สามารถเคลื่อนที่บนพื้นที่แคบและลื่นได้ดีกว่าเครนติดรถบรรทุกทั่วไป และต้องการการเตรียมพื้นที่น้อยกว่า

ทุกสภาพภูมิประเทศ

เครนอเนกประสงค์

เครนอเนกประสงค์เป็นเครนลูกผสมที่รวมคุณสมบัติการใช้งานบนถนนของเครนแบบติดตั้งบนรถบรรทุก และความคล่องตัวในการใช้งานในพื้นที่ขรุขระของเครนแบบติดตั้งบนพื้นที่ทุรกันดาร สามารถวิ่งด้วยความเร็วบนถนนสาธารณะและเคลื่อนที่บนพื้นที่ขรุขระในสถานที่ทำงานได้โดยใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบล้อทั้งสี่และระบบบังคับเลี้ยวแบบปู

รถ AT มีเพลา 2–12 เพลา และได้รับการออกแบบมาเพื่อยกน้ำหนักได้ถึง 2,000 ตัน (2,205 ตันสั้น 1,968 ตันยาว ) [ 83 ]

รถตักดิน

เครนตีนตะขาบ

เครนตีนตะขาบมีแขนเครนติดตั้งอยู่บนโครงช่วงล่างที่ติดตั้งชุดตีนตะขาบซึ่งให้ทั้งความเสถียรและความคล่องตัว เครนตีนตะขาบมีกำลังยกตั้งแต่ประมาณ 40 ถึง 4,000 ตัน (44.8 ถึง 4,480.0 ตันสั้น; 40.6 ถึง 4,064.2 ตัน) ดังที่เห็นได้จากเครนตีนตะขาบ XGC88000 [ 84 ]

ข้อได้เปรียบหลักของเครนตีนตะขาบคือความคล่องตัวและการใช้งานที่ง่าย เนื่องจากเครนสามารถทำงานในพื้นที่ที่มีการปรับปรุงน้อยที่สุดและมีความมั่นคงบนรางโดยไม่ต้องใช้ขาค้ำยัน รางที่กว้างช่วยกระจายน้ำหนักไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่และดีกว่าล้อมากในการเคลื่อนที่บนพื้นดินอ่อนโดยไม่จมลงไป เครนตีนตะขาบยังสามารถเคลื่อนย้ายพร้อมกับน้ำหนักบรรทุกได้ ข้อเสียหลักคือ น้ำหนัก ทำให้การขนส่งทำได้ยากและมีราคาแพง โดยทั่วไปแล้ว เครนตีนตะขาบขนาดใหญ่จะต้องถอดประกอบอย่างน้อยเป็นบูมและห้องคนขับ แล้วขนส่งโดยรถบรรทุก รถไฟ หรือเรือไปยังตำแหน่งถัดไป[ 85 ]

หยิบแล้วแบก

เครนยกและเคลื่อนย้าย

เครนยกและเคลื่อนย้ายคล้ายกับเครนเคลื่อนที่ตรงที่ออกแบบมาเพื่อวิ่งบนถนนสาธารณะ อย่างไรก็ตาม เครนยกและเคลื่อนย้ายไม่มีขาค้ำยันหรือแขนยื่น และออกแบบมาเพื่อยกและเคลื่อนย้ายสิ่งของไปยังจุดหมายปลายทางภายในรัศมีแคบๆ จากนั้นก็สามารถขับไปยังงานต่อไปได้ เครนยกและเคลื่อนย้ายเป็นที่นิยมในออสเตรเลีย เนื่องจากมีระยะทางไกลระหว่างสถานที่ทำงาน ผู้ผลิตที่เป็นที่นิยมในออสเตรเลียรายหนึ่งคือ Franna ซึ่งต่อมาถูกซื้อกิจการโดย Terex และปัจจุบันเครนยกและเคลื่อนย้ายทั้งหมดมักถูกเรียกว่า "Franna" แม้ว่าอาจจะผลิตโดยผู้ผลิตรายอื่นก็ตาม บริษัทเครนขนาดกลางและขนาดใหญ่เกือบทุกแห่งในออสเตรเลียมีเครนประเภทนี้อย่างน้อยหนึ่งรุ่น และหลายบริษัทมีเครนประเภทนี้เป็นจำนวนมาก ความสามารถในการยกสูงสุดอยู่ระหว่าง 10 ถึง 40 ตัน (9.8 ถึง 39.4 ตันยาว; 11 ถึง 44 ตันสั้น) แม้ว่าความสามารถในการยกจะลดลงมากเมื่อสิ่งของอยู่ห่างจากด้านหน้าของเครนมากขึ้น เครนแบบยกและเคลื่อนย้ายได้เข้ามาแทนที่งานที่ปกติทำโดยเครนติดรถบรรทุกขนาดเล็ก เนื่องจากใช้เวลาในการติดตั้งเร็วกว่ามาก โรงงานผลิตเหล็กหลายแห่งก็ใช้เครนแบบยกและเคลื่อนย้ายได้เช่นกัน เพราะสามารถ "เดิน" ไปพร้อมกับชิ้นส่วนเหล็กสำเร็จรูปและวางลงในตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างง่ายดาย

เครนยกและเคลื่อนย้ายขนาดเล็กอาจใช้แชสซีรถแทรกเตอร์แบบข้อต่อเป็นฐาน โดยมีบูมติดตั้งอยู่เหนือล้อหน้า ในออสเตรเลีย เครนเหล่านี้มักถูกเรียกว่า "เครนโยกเยก" [ 86 ]

แท่นวางสัมภาระ

เครนแบบแครี่เด็ค (Carry Deck Crane) เป็นเครนขนาดเล็ก 4 ล้อ มีบูมหมุนได้ 360 องศาอยู่ตรงกลาง และห้องควบคุมของผู้ควบคุมอยู่ปลายด้านหนึ่งใต้บูม ส่วนท้ายเป็นที่ตั้งของเครื่องยนต์ และพื้นที่เหนือล้อเป็นพื้นราบ เครนแบบแครี่เด็คเป็นสิ่งประดิษฐ์ของอเมริกา สามารถยกของในพื้นที่จำกัด แล้ววางลงบนพื้นที่พื้นราบรอบห้องควบคุมหรือเครื่องยนต์ จากนั้นจึงเคลื่อนย้ายไปยังที่อื่น หลักการทำงานของเครนแบบแครี่เด็คเป็นเวอร์ชันอเมริกันของเครนแบบยกและเคลื่อนย้าย (Pick and Carry Crane) ซึ่งทั้งสองแบบช่วยให้สามารถเคลื่อนย้ายของด้วยเครนในระยะทางสั้นๆ ได้

ด้ามจับแบบยืดหดได้

รถยกแบบยืดหดได้ Bobcat

รถยกแบบ ยืดหดได้เป็นรถบรรทุกคล้ายรถยกที่มีงาติดตั้งอยู่บนบูมที่ยืดหดได้เหมือนเครน รถยกแบบยืดหดได้รุ่นแรกๆ ยกได้เพียงทิศทางเดียวและไม่หมุน[ 87 ]อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตหลายรายได้ออกแบบรถยกแบบยืดหดได้ที่หมุนได้ 360 องศาผ่านแท่นหมุน และเครื่องจักรเหล่านี้มีลักษณะเกือบเหมือนกับเครนสำหรับพื้นที่ขรุขระ รถยก/เครนแบบยืดหดได้ 360 องศารุ่นใหม่เหล่านี้มีขาค้ำหรือขาช่วยทรงตัวที่ต้องลดลงก่อนยก อย่างไรก็ตาม การออกแบบได้รับการทำให้ง่ายขึ้นเพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็ว เครื่องจักรเหล่านี้มักใช้ในการจัดการพาเลทอิฐและติดตั้งโครงหลังคาในสถานที่ก่อสร้างใหม่หลายแห่ง และได้ลดงานของเครนรถบรรทุกแบบยืดหดได้ขนาดเล็กไปมาก กองทัพทั่วโลกหลายแห่งได้ซื้อรถยกแบบยืดหดได้ และบางส่วนเป็นแบบหมุนได้เต็มที่ซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก ความสามารถในการใช้งานนอกถนนและความอเนกประสงค์ในการใช้งานในสถานที่ เช่น การขนถ่ายพาเลทโดยใช้ส้อม หรือการยกเหมือนเครน ทำให้เครื่องจักรเหล่านี้มีคุณค่าอย่างยิ่ง

เครนสำหรับวางบล็อก

เขื่อน ไททันของพาร์คส์และเขื่อนกันคลื่นมาโนราเมืองการาจี

เครนยกบล็อกเป็นเครนชนิดหนึ่ง ใช้สำหรับติดตั้งบล็อกหินขนาดใหญ่ที่ใช้ในการสร้างเขื่อนกันคลื่นท่าเทียบเรือและท่าเรือหิน

หอคอย

ในปี พ.ศ. 2492 ฮันส์ ลีบเฮอร์ได้สร้างเครนหอคอยเคลื่อนที่เครื่องแรกคือTK10 [ 88 ] [ 89 ]

เครนหอคอยเป็นเครนทรงตัวแบบสมัยใหม่ที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนพื้นฐานเหมือนกัน โดยยึดติดกับพื้นด้วยแผ่นคอนกรีต (และบางครั้งก็ติดกับด้านข้างของโครงสร้าง) เครนหอคอยมักให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความสูงและกำลังยก และใช้ในการก่อสร้างอาคารสูง ฐานจะเชื่อมต่อกับเสาซึ่งเป็นส่วนที่ทำให้เครนมีความสูง จากนั้นเสาจะเชื่อมต่อกับชุดหมุน (เฟืองและมอเตอร์) ที่ช่วยให้เครนหมุนได้ ด้านบนของชุดหมุนมีส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ แขนแนวนอนยาว (แขนทำงาน) แขนถ่วงน้ำหนักที่สั้นกว่า และห้องควบคุมของผู้ควบคุม

การเพิ่มประสิทธิภาพตำแหน่งของเครนยกสูงในสถานที่ก่อสร้างมีผลสำคัญต่อต้นทุนการขนส่งวัสดุของโครงการ[ 90 ]แต่ผู้ดำเนินการในสถานที่ก่อสร้างจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ประเมินแล้วว่าแขนเครนจะล้ำเข้าไปในพื้นที่ของเจ้าของที่ดินและผู้เช่ารายอื่น ๆ อย่างไรในขณะที่หมุนอยู่เหนือสถานที่ก่อสร้าง ภายใต้กฎหมายอังกฤษเจ้าของที่ดินยังเป็นเจ้าของพื้นที่เหนือที่ดินของตนด้วย และผู้พัฒนาจะต้องตกลงเงื่อนไขกับเจ้าของที่ดินที่อยู่ติดกันก่อนที่จะล้ำเข้าไปในที่ดินของพวกเขา[ 91 ]

แขนยกแนวนอนยาวเป็นส่วนของเครนที่รับน้ำหนัก แขนถ่วงน้ำหนักจะรับน้ำหนักถ่วง ซึ่งโดยทั่วไปทำจากบล็อกคอนกรีต ในขณะที่แขนยกจะแขวนน้ำหนักไว้ระหว่างจุดศูนย์กลางของเครนและผู้ควบคุมเครน ผู้ควบคุมเครนอาจนั่งอยู่ในห้องควบคุมที่ด้านบนสุดของหอคอย หรือควบคุมเครนด้วยรีโมทคอนโทรลจากพื้นดิน ในกรณีแรก ห้องควบคุมของผู้ควบคุมมักจะอยู่ที่ด้านบนสุดของหอคอยติดกับแท่นหมุน แต่ก็อาจติดตั้งบนแขนยก หรืออยู่ตรงกลางหอคอยก็ได้ ขอเกี่ยวสำหรับยกนั้น ผู้ควบคุมเครนจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการควบคุมสายเคเบิลลวดสลิงผ่านระบบรอก ขอเกี่ยวจะอยู่บนแขนแนวนอนยาวเพื่อยกน้ำหนัก ซึ่งมีมอเตอร์อยู่ภายในด้วย

ในการเกี่ยวและปลดตะขอของสิ่งของที่ยก ผู้ควบคุมเครนมักจะทำงานร่วมกับผู้ให้สัญญาณ (ที่รู้จักกันในชื่อ "dogger", "rigger" หรือ "swamper") โดยส่วนใหญ่มักติดต่อกันทางวิทยุ และใช้สัญญาณมือเสมอ rigger หรือ dogger จะเป็นผู้กำหนดตารางการยกของเครน และรับผิดชอบด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์ยกและสิ่งของที่ยก

เครนยกสูงสามารถยกขึ้นได้สูงใต้ตะขอมากกว่า 100 เมตร[ 92 ]

ส่วนประกอบ

เครนยกสูงใช้กันอย่างแพร่หลายในงานก่อสร้างและอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อยกและเคลื่อนย้ายวัสดุ เครนยกสูงมีหลายประเภท แม้ว่าจะมีประเภทแตกต่างกัน แต่ส่วนประกอบหลักนั้นเหมือนกัน ดังต่อไปนี้:

  • เสาหลัก (Mast) : เสาค้ำหลักของเครน ทำจากโครงเหล็กที่เชื่อมต่อกันระหว่างการติดตั้ง
  • ชุดหมุน : ชุดหมุนนี้ติดตั้งอยู่ด้านบนสุดของเสาเครน นี่คือเครื่องยนต์ที่ทำให้เครนสามารถหมุนได้
  • ห้องควบคุมการทำงาน : ในเครนยกสูงส่วนใหญ่ ห้องควบคุมการทำงานจะอยู่เหนือชุดหมุน ภายในห้องควบคุมจะมีอุปกรณ์ควบคุมการทำงาน ระบบแสดงตำแหน่งการเคลื่อนที่ของโหลด (LMI) เครื่องชั่ง เครื่องวัดความเร็วลม เป็นต้น
  • แขนเครน (Jib) : แขนเครนหรือแขนควบคุมจะยื่นออกมาในแนวนอนจากตัวเครน แขนเครนแบบ "ปรับมุมได้" สามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงได้ ส่วนแขนเครนแบบตายตัวจะมีรถเข็นล้อเลื่อนวิ่งอยู่ด้านล่างเพื่อเคลื่อนย้ายสิ่งของในแนวนอน
  • แขนยกถ่วง : ยึดตุ้มถ่วง มอเตอร์ยก ดรัมยก และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (ในการออกแบบเครนหอคอยรุ่นเก่าหลายแบบ อุปกรณ์ยกและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ที่ฐานเสา) [ 93 ]
  • Hoist winch: the hoist winch assembly consists of the hoist winch (motor, gearbox, hoist drum, hoist rope, and brakes), the hoist motor controller, and supporting components, such as the platform. Many tower cranes have transmissions with two or more speeds.
  • Hook: the hook is used to connect the material to the crane, suspended from the hoist rope either at the tip (on luffing jib cranes) or routed through the trolley (on hammerhead cranes).
  • Weights: Large, moveable concrete counterweights are mounted toward the rear of the counterdeck, to compensate for the weight of the goods lifted and keep the center of gravity over the supporting tower.[94]
This crane's main jib failed due to an overload.
Assembly

A tower crane is usually assembled by a telescopic jib (mobile) crane of greater reach (also see "self-erecting crane" below) and in the case of tower cranes that have risen while constructing very tall skyscrapers, a smaller crane (or derrick) will often be lifted to the roof of the completed tower to dismantle the tower crane afterwards, which may be more difficult than the installation.[95]

Tower cranes can be operated by remote control, removing the need for the crane operator to sit in a cab atop the crane.

Operation

Each model and distinctive style of tower crane has a predetermined lifting chart that can be applied to any radii available, depending on its configuration. Similar to a mobile crane, a tower crane may lift an object of far greater mass closer to its center of rotation than at its maximum radius. An operator manipulates several levers and pedals to control each function of the crane.

Safety

When a tower crane is used in proximity to buildings, roads, power lines, or other tower cranes, a tower crane anti-collision system is used. This operator support system reduces the risk of a dangerous interaction occurring between a tower crane and another structure.

In some countries, such as France, tower crane anti-collision systems are mandatory.[96]

Self-erecting tower cranes
A self-erecting tower crane folds and unfolds itself

Generally a type of pedestrian operated tower crane, self-erecting tower cranes are transported as a single unit and can be assembled by a qualified technician without the assistance of a larger mobile crane. They are bottom slewing cranes that stand on outriggers, have no counter jib, have their counterweights and ballast at the base of the mast, cannot climb themselves, have a reduced capacity compared to standard tower cranes, and seldom have an operator's cabin.

In some cases, smaller self-erecting tower cranes may have axles permanently fitted to the tower section to make maneuvering the crane onsite easier.

เครนหอคอยยังสามารถใช้โครงยกแบบไฮดรอลิกเพื่อยกตัวเองขึ้นเพื่อเพิ่มส่วนหอคอยใหม่โดยไม่ต้องใช้เครนอื่นช่วยเพิ่มเติม นอกเหนือจากขั้นตอนการประกอบเริ่มต้น นี่คือวิธีที่เครนสามารถเติบโตได้สูงเกือบทุกระดับที่จำเป็นในการสร้างตึกระฟ้าที่สูงที่สุดเมื่อยึดติดกับอาคารขณะที่อาคารสูงขึ้น ความสูงสูงสุดที่ไม่ต้องมีการรองรับของเครนหอคอยอยู่ที่ประมาณ 265 ฟุต[ 97 ]สำหรับวิดีโอของเครนที่สูงขึ้น โปรดดู "Crane Building Itself" บน YouTube [ 98 ]

สำหรับภาพเคลื่อนไหวอีกภาพหนึ่งของการใช้เครนดังกล่าว โปรดดู "SAS Tower Construction Simulation" บน YouTube [ 99 ]ในที่นี้ เครนถูกใช้เพื่อสร้างนั่งร้าน ซึ่งภายในนั่งร้านนั้นมีโครงสำหรับยกส่วนต่างๆ ของยอดสะพาน

เครนปีนป่าย

เครนปีนป่าย ในงาน WindEnergy expo ปี 2018

เครนยกสูงหลายตัวถูกออกแบบมาให้ "กระโดด" เป็นขั้นๆ โดยยกตัวเองขึ้นไปยังระดับถัดไปอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างพิเศษของเครนปีนป่ายถูกนำมาใช้โดย Lagerwey Wind และEnerconในการสร้าง หอคอย กังหันลมโดยแทนที่จะใช้เครนขนาดใหญ่ เครนปีนป่ายขนาดเล็กกว่าสามารถยกตัวเองขึ้นพร้อมกับการก่อสร้างโครงสร้าง ยกตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขึ้นไปด้านบน ติดตั้งใบพัด แล้วจึงปีนลงมา

การจัดการสินค้า

เครนยกโครงสร้างแบบล้อยาง

เครนยกตู้คอนเทนเนอร์แบบล้อยางกำลังยกตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุตลงในรถบรรทุก ตู้คอนเทนเนอร์ สำหรับรถไฟขนส่งสินค้าแบบหลายรูปแบบ

รถยกแบบ Reach Stacker

รถยกแบบ Reach Stacker

รถยกตู้คอนเทนเนอร์แบบรีชสแต็กเกอร์ (Reach Stacker) เป็นยานพาหนะที่ใช้ในการขนย้ายตู้คอนเทนเนอร์สำหรับขนส่งสินค้าแบบหลายรูปแบบในท่าเทียบเรือขนาดเล็กหรือท่าเรือขนาดกลาง รถยกแบบรีชสแต็กเกอร์สามารถขนส่งตู้คอนเทนเนอร์ในระยะทางสั้นๆ ได้อย่างรวดเร็ว และวางซ้อนกันได้หลายแถวขึ้นอยู่กับทางเข้าออก

ไซด์ลิฟเตอร์

เครนยกด้านข้าง

รถ เครน ยกข้างเป็นรถ บรรทุก หรือรถกึ่งพ่วงที่ วิ่งบนถนน ได้ สามารถยกและขนส่งตู้ คอนเทนเนอร์มาตรฐาน ISO ได้ การยกตู้คอนเทนเนอร์ทำได้โดยใช้รอกแบบขนานคล้ายเครน ซึ่งสามารถยกตู้คอนเทนเนอร์จากพื้นดินหรือจากรถไฟได้

ลิฟต์เดินทาง

เครนยกเรือ (เรียกอีกอย่างว่าเครนยกเรือแบบโครง หรือเครนยกเรือ) คือเครนที่มีแผงด้านข้างรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าสองแผงเชื่อมต่อกันด้วยคานขวางเดียวที่ด้านบนของปลายด้านหนึ่ง เครนสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยล้อบังคับทิศทางสี่กลุ่ม กลุ่มละหนึ่งล้อที่แต่ละมุม เครนเหล่านี้ช่วยให้สามารถนำเรือที่มีเสากระโดงหรือโครงสร้างส่วนบนสูงออกจากน้ำและขนส่งไปรอบๆ ท่าเรือหรือท่าจอดเรือได้[ 100 ]ไม่ควรสับสนกับอุปกรณ์เชิงกลที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายเรือระหว่างระดับน้ำสองระดับ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า ลิฟต์ ยก เรือ

เป้อุ้มเด็กแบบคร่อม
รถเข็นคร่อม

A Straddle carrier moves and stacks intermodal containers. It operates in a way similar to a gantry crane, but its purpose resembles a pick-and-carry crane, since it is used to move containers from one area to another.

Industrial

Ring

Ring crane

Ring cranes are some of the largest and heaviest land-based cranes ever designed. A ring-shaped track support the main superstructure allowing for extremely heavy loads (up to thousands of tonnes).

Hammerhead

Hammerhead crane (Finnieston Crane) in Glasgow

The "hammerhead", or giant cantilever, crane is a fixed-jib crane consisting of a steel-braced tower on which revolves a large, horizontal, double cantilever; the forward part of this cantilever or jib carries the lifting trolley, the jib is extended backwards in order to form a support for the machinery and counterbalancing weight. In addition to the motions of lifting and revolving, there is provided a so-called "racking" motion, by which the lifting trolley, with the load suspended, can be moved in and out along the jib without altering the level of the load. Such horizontal movement of the load is a marked feature of later crane design.[101] These cranes are generally constructed in large sizes and can lift up to 350 tons.[102]

The design of Hammerkran evolved first in Germany around the turn of the 19th century and was adopted and developed for use in Britishshipyards to support the battleship construction program from 1904 to 1914. The ability of the hammerhead crane to lift heavy weights was useful for installing large pieces of battleships such as armour plate and gun barrels. Giant cantilever cranes were also installed in naval shipyards in Japan and in the United States. The British government also installed a giant cantilever crane at the Singapore Naval Base (1938) and later a copy of the crane was installed at Garden Island Naval Dockyard in Sydney (1951). These cranes provided repair support for the battle fleet operating far from Great Britain.

In the British Empire, the engineering firm Sir William Arrol & Co. was the principal manufacturer of giant cantilever cranes; the company built a total of fourteen. Among the sixty built in the world, few remain; seven in England and Scotland of about fifteen worldwide.[103]

The Titan Clydebank is one of the four Scottish cranes on the River Clyde and preserved as a tourist attraction.

Level luffing

Level luffing crane

Normally a crane with a hinged jib will tend to have its hook also move up and down as the jib moves (or luffs). A level luffing crane is a crane of this common design, but with an extra mechanism to keep the hook at the same level when the jib is pivoted in or out.

Overhead

An overhead crane being used in typical machine shop. The hoist is operated via a wired pushbutton station to move system and the load in any direction.

An overhead crane, also known as a bridge crane, is a type of crane where the hook-and-line mechanism runs along a horizontal beam that itself runs along two widely separated rails. Often it is in a long factory building and runs along rails along the building's two long walls. It is similar to a gantry crane. Overhead cranes typically consist of either a single beam or a double beam construction. These can be built using typical steel beams or a more complex box girder type. Pictured on the right is a single bridge box girder crane with the hoist and system operated with a control pendant. Double girder bridge are more typical when needing heavier capacity systems from 10 tons and above. The advantage of the box girder type configuration results in a system that has a lower deadweight yet a stronger overall system integrity. Also included would be a hoist to lift the items, the bridge, which spans the area covered by the crane, and a trolley to move along the bridge.

The most common overhead crane use is in the steel industry. At every step of the manufacturing process, until it leaves a factory as a finished product, steel is handled by an overhead crane. Raw materials are poured into a furnace by crane, hot steel is stored for cooling by an overhead crane, the finished coils are lifted and loaded onto trucks and trains by overhead crane, and the fabricator or stamper uses an overhead crane to handle the steel in his factory. The automobile industry uses overhead cranes for handling of raw materials. Smaller workstation cranes handle lighter loads in a work-area, such as CNC mill or saw.

An EOT overhead crane is used to move and build the Ictineu 3submersible, in a warehouse of Sant Feliu de Llobregat.

Almost all paper mills use bridge cranes for regular maintenance requiring removal of heavy press rolls and other equipment. The bridge cranes are used in the initial construction of paper machines because they facilitate installation of the heavy cast iron paper drying drums and other massive equipment, some weighing as much as 70 tons.

In many instances the cost of a bridge crane can be largely offset with savings from not renting mobile cranes in the construction of a facility that uses a lot of heavy process equipment.

This electric overhead traveling crane is most common type of overhead crane, found in many factories. These cranes are electrically operated by a control pendant, radio/IR remote pendant, or from an operator cabin attached to the crane.

Gantry

Gantry crane
A gantry crane to put a stagecoach on a flat car

A gantry crane has a hoist in a fixed machinery house or on a trolley that runs horizontally along rails, usually fitted on a single beam (mono-girder) or two beams (twin-girder). The crane frame is supported on a gantry system with equalized beams and wheels that run on the gantry rail, usually perpendicular to the trolley travel direction. These cranes come in all sizes, and some can move very heavy loads, particularly the extremely large examples used in shipyards or industrial installations. A special version is the container crane (or "Portainer" crane, named by the first manufacturer), designed for loading and unloading ship-borne containers at a port.

Most container cranes are of this type.

Jib

Jib crane

A jib crane is a type of crane - not to be confused with a crane rigged with a jib to extend its main boom - where a horizontal member (jib or boom), supporting a moveable hoist, is fixed to a wall or to a floor-mounted pillar. Jib cranes are used in industrial premises and on military vehicles. The jib may swing through an arc, to give additional lateral movement, or be fixed. Similar cranes, often known simply as hoists, were fitted on the top floor of warehouse buildings to enable goods to be lifted to all floors.

Bulk-handling

Bulk-handling crane

Bulk-handling cranes are designed from the outset to carry a shell grab or bucket, rather than using a hook and a sling. They are used for bulk cargoes, such as coal, minerals, scrap metal etc.

Stacker

Stacker crane

A crane with a forklift type mechanism used in automated (computer-controlled) warehouses (known as an automated storage and retrieval system (AS/RS)). The crane moves on a track in an aisle of the warehouse. The fork can be raised or lowered to any of the levels of a storage rack and can be extended into the rack to store and retrieve the product. The product can in some cases be as large as an automobile. Stacker cranes are often used in the large freezer warehouses of frozen food manufacturers. This automation avoids requiring forklift drivers to work in below-freezing temperatures every day.

Marine

Floating

Floating crane

Floating cranes are used mainly in bridge building and port construction, but they are also used for occasional loading and unloading of especially heavy or awkward loads on and off ships. Some floating cranes are mounted on pontoons, others are specialized crane barges with a lifting capacity exceeding 10,000 short tons (8,929 long tons; 9,072 t) and have been used to transport entire bridge sections. Floating cranes have also been used to salvage sunken ships.

Crane vessels are often used in offshore construction. The largest revolving cranes can be found on SSCV Sleipnir, which has two cranes with a capacity of 10,000 tonnes (11,023 short tons; 9,842 long tons) each. For 50 years, the largest such crane was "Herman the German" at the Long Beach Naval Shipyard, one of three constructed by Nazi Germany and captured in the war. The crane was sold to the Panama Canal in 1996 where it is now known as Titan.[104]

Deck

Deck crane

Deck cranes, also known as shipboard or cargo cranes,[105] are located on ships and boats, used for cargo operations where no shore unloading facilities are available, raising and lowering loads (such as shellfish dredges and fish nets) into the water, and small boat unloading and retrieval. Most are diesel-hydraulic or electric-hydraulic, supporting an increasingly automated control interface.[106]

Other types

Railroad

A railroad crane has flanged wheels for use on railroads. The simplest form is a crane mounted on a flatcar. More capable devices are purpose-built. Different types of crane are used for maintenance work, recovery operations and freight loading in goods yards and scrap handling facilities.

Aerial

CH-54 Tarhe aerial crane

Aerial cranes or "sky cranes" usually are helicopters designed to lift large loads. Helicopters are able to travel to and lift in areas that are difficult to reach by conventional cranes. Helicopter cranes are most commonly used to lift loads onto shopping centers and high-rise buildings. They can lift anything within their lifting capacity, such as air conditioning units, cars, boats, swimming pools, etc. They also perform disaster relief after natural disasters for clean-up, and during wild-fires they are able to carry huge buckets of water to extinguish fires.

Some aerial cranes, mostly concepts, have also used lighter-than air aircraft, such as airships.

Efficiency increase of cranes

Lifetime of existing cranes made of welded metal structures can often be extended for many years by after treatment of welds. During development of cranes, load level (lifting load) can be significantly increased by taking into account the IIW recommendations, leading in most cases to an increase of the permissible lifting load and thus to an efficiency increase.[107]

Similar machines

Shooting a film from crane

The generally accepted definition of a crane is a machine for lifting and moving heavy objects by means of ropes or cables suspended from a movable arm. As such, a lifting machine that does not use cables, or else provides only vertical and not horizontal movement, cannot strictly be called a 'crane'.

Types of crane-like lifting machine include:

More technically advanced types of such lifting machines are often known as "cranes", regardless of the official definition of the term.

Notable Examples

  • Finnieston Crane, a.k.a. the Stobcross Crane
    • Category A-listed example of a "hammerhead" (cantilever) crane in Glasgow's former docks, built by the William Arrol company.
    • 50 m (164 ft) tall, 175 tonnes (172 long tons; 193 short tons) capacity, built 1926
  • Taisun
    • double bridge crane at Yantai, China.
    • 20,000 tonnes (22,046 short tons; 19,684 long tons) capacity, World Record Holder
    • 133 m (436 ft) tall, 120 m (394 ft) span, lift-height 80 m (262 ft)
  • Kockums Crane
    • shipyard crane formerly at Kockums, Sweden.
    • 138 m (453 ft) tall, 1,500 tonnes (1,500 long tons; 1,700 short tons) capacity, since moved to Ulsan, South Korea
  • Samson and Goliath (cranes)
    • two gantry cranes at the Harland & Wolff shipyard in Belfast built by Krupp
    • Goliath is 96 m (315 ft) tall, Samson is 106 m (348 ft)
    • span 140 m (459 ft), lift-height 70 m (230 ft), capacity 840 tonnes (830 long tons; 930 short tons) each, 1,600 tonnes (1,600 long tons; 1,800 short tons) combined
  • Breakwater Crane Railway
    • self-propelled steam crane that formerly ran the length of the breakwater at Douglas.
    • ran on 10 ft (3,048 mm) gauge track, the broadest in the British Isles
  • Liebherr TCC 78000[108]
    • Heavy-duty gantry crane used for heavy lifting operated in Rostock, Germany.
    • 1,600 tonnes (1,570 long tons; 1,760 short tons) capacity, 112 m (367 ft) lift-height

See also

Sources

History of cranes

  • Coulton, J. J. (1974), "Lifting in Early Greek Architecture", The Journal of Hellenic Studies, 94: 1–19, doi:10.2307/630416, JSTOR 630416, S2CID 162973494
  • Dienel, Hans-Liudger; Meighörner, Wolfgang (1997), "Der Tretradkran", Publication of the Deutsches Museum (Technikgeschichte Series) (2nd ed.), München
  • Lancaster, Lynne (1999), "Building Trajan's Column", American Journal of Archaeology, 103 (3): 419–439, doi:10.2307/506969, JSTOR 506969, S2CID 192986322
  • Matheus, Michael (1996), "Mittelalterliche Hafenkräne", in Lindgren, Uta (ed.), Europäische Technik im Mittelalter. 800 bis 1400. Tradition und Innovation (4th ed.), Berlin: Gebr. Mann Verlag, pp. 345–348, ISBN 3-7861-1748-9
  • Matthies, Andrea (1992), "Medieval Treadwheels. Artists' Views of Building Construction", Technology and Culture, 33 (3): 510–547, doi:10.2307/3106635, JSTOR 3106635, S2CID 113201185
  • O'Connor, Colin (1993), Roman Bridges, Cambridge University Press, pp. 47–51, ISBN 0-521-39326-4
  • This article incorporates text from a publication now in the public domainPitt, Walter (1911). "Cranes". In Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica. Vol. 7 (11th ed.). Cambridge University Press. pp. 368–372.
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crane_(machine)&oldid=1358641403#Roman_Empire "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เครน (เครื่องจักร)

เครนเป็นเครื่องจักร ที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายวัสดุทั้ง ในแนวดิ่งและแนวนอน โดยใช้ระบบบูมรอกเชือกลวดหรือโซ่และรอก เพื่อยกและเคลื่อนย้ายวัตถุ หนักภายในระยะการแกว่งของบูม...

นิรุกติศาสตร์

นกกระเรียนถูกเรียกเช่นนั้นเนื่องจากมีลักษณะคล้ายคอยาวของ นก เทียบกับ ภาษากรีกโบราณ : γερανός ภาษาฝรั่งเศส grue [ 5 ]

อารยธรรมโบราณ

อุปกรณ์ยกที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักคือ shadouf ซึ่งเป็นอุปกรณ์คล้ายเครนที่ใช้ใน เมโสโปเตเมีย ราว 3000 ปีก่อนคริสตกาล มี กลไก คันโยก และใช้เพื่อการ ชลประทาน [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] มันถูกประดิษฐ์ขึ้นใน เมโสโปเตเมีย (อิรักในปัจจุบัน) ราว 3000 ปีก่อนคริสตกาล [ 7...

จักรวรรดิโรมัน

ยุครุ่งเรืองของเครนในสมัยโบราณเกิดขึ้นในสมัย จักรวรรดิโรมัน เมื่อกิจกรรมการก่อสร้างเพิ่มสูงขึ้นและอาคารมีขนาดใหญ่โตมโหฬาร ชาวโรมันรับเอาเครนของกรีกมาพัฒนาต่อ มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับเทคนิคการยกของพวกเขา ต้องขอบคุณบันทึกที่ค่อนข้างยาวของวิศวกร Vitruvius [ 15 ]...