ศัพท์เฉพาะทางด้านการออกแบบเครน: คู่มือเบื้องต้นสำหรับผู้เริ่มต้นเรียนรู้คำศัพท์สำคัญ

ศัพท์เฉพาะทางด้านการออกแบบเครนเป็นพื้นฐานสำคัญในการอ่านแบบทางวิศวกรรม การคำนวณทางด้านการออกแบบ และการสื่อสารข้อเสนอทางเทคนิค คู่มือนี้จะแนะนำคำศัพท์ทั่วไปที่ครอบคลุมถึงพารามิเตอร์ของเครน ประเภทการใช้งาน โครงสร้างโลหะ น้ำหนักบรรทุก และตัวชี้วัดประสิทธิภาพ

คำศัพท์สำคัญในการออกแบบเครน: พารามิเตอร์และระดับการใช้งาน

พารามิเตอร์กลไกของเครนอธิบายถึงประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องจักรยก และเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบและการเลือกอุปกรณ์ ระดับการใช้งานของเครนจะพิจารณาถึงการใช้ประโยชน์จากกำลังยกและเวลา รวมถึงจำนวนรอบการทำงานด้วย

1. ความสามารถในการยกสูงสุด (Gn)

กำลังยกที่กำหนด (Rated lifting capacity) คือ น้ำหนักรวมของสิ่งของหรือวัสดุที่เครนสามารถยกได้ รวมทั้งอุปกรณ์ยกที่ถอดได้ (ไม่รวมอุปกรณ์กระจายสินค้าสำหรับตู้คอนเทนเนอร์) หรืออุปกรณ์เสริม เช่น ตัวจับยึด อุปกรณ์ยกด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า และคานยก สำหรับเครนที่มีรัศมีการทำงานแปรผันได้ เช่น เครนหอ เครนติดรถบรรทุก และเครนแบบโครงสร้าง กำลังยกที่กำหนดจะเปลี่ยนแปลงไปตามรัศมีการทำงาน กำลังยกที่กำหนดตามชื่อ (Nominal rated lifting capacity) คือ กำลังยกสูงสุดที่อนุญาตภายใต้สภาวะการทำงานที่ปลอดภัย ณ รัศมีต่ำสุด

โดยทั่วไปแล้ว "ความสามารถในการยก" หมายถึง ความสามารถในการยกที่กำหนดไว้

เพื่อสนับสนุนการผลิตจำนวนมากและการกำหนดมาตรฐาน จึงได้มีการกำหนดมาตรฐานกำลังยกตามพิกัด (ตารางที่ 1-1) โดยอ้างอิงจาก GB783-87 และระบุหน่วยเป็น t สำหรับเครื่องจักรยกที่ออกแบบใหม่ กำลังยกตามพิกัดของเครนและกลไกยกเสริมควรเป็นไปตามค่ามาตรฐานตามพิกัด อุปกรณ์ที่มีสมรรถนะพิเศษก็ควรเป็นไปตามหรือใกล้เคียงกับค่ามาตรฐานตามพิกัดเช่นกัน

2. ช่วง S

สำหรับเครนสะพาน ระยะช่วง (span) คือระยะทางแนวนอนระหว่างเส้นศูนย์กลางของรางเลื่อนของเครน โดยใช้สัญลักษณ์ S แทน (แม้ว่าในอดีตจะใช้ L กันทั่วไป) และวัดเป็นเมตร (m) ระยะช่วงของเครนสะพานไฟฟ้ามีมาตรฐานระดับชาติกำหนดไว้ (ดูตารางที่ 1-2) ภาพที่ 1-1 แสดงระยะช่วงของเครน ระยะช่วงของเครนสะพานขึ้นอยู่กับความกว้างของอาคาร (Sc) โดยทั่วไปแล้ว ระยะช่วงในมาตรฐานจะเพิ่มขึ้นทีละ 3 เมตร

รูปที่ 1-1 ประกอบด้วย (ก) ช่วงความยาวของเครน และ (ข) ช่วงความยาวของเครนที่มีรางสองราง

3. เกจ K

เกจวัดระยะ หรือที่เรียกว่า ระยะห่างระหว่างล้อ ถูกกำหนดไว้ดังนี้:

• สำหรับรถราง ระยะห่างดังกล่าวคือระยะห่างระหว่างเส้นกึ่งกลางของรางรถราง
• สำหรับเครนแบบแขนยื่น ระยะห่างดังกล่าวคือระยะห่างระหว่างเส้นศูนย์กลางของราง หรือระหว่างเส้นศูนย์กลางของร่องล้อวิ่ง

4. ฐานล้อ B

ฐานล้อ หรือที่เรียกว่าระยะห่างระหว่างเพลา คือระยะห่างระหว่างเส้นศูนย์กลางของฐานรองรับของเครนหรือรถเข็นตามทิศทางการเคลื่อนที่ตามแนวยาว การวัดฐานล้อ B ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงของล้อรองรับ

5. ความสูงในการยก H, ความลึกในการลดระดับ h และระยะการยก D

แหล่งข้อมูลกำหนดระยะทางแนวตั้งที่เกี่ยวข้องโดยใช้ตำแหน่งการทำงานสูงสุดและต่ำสุดของอุปกรณ์ยก และให้ข้อมูลดังนี้:

D = H + h

ในกรณีที่ไม่มีการกำหนดความลึกในการลดระดับ ช่วงการยก D จะเท่ากับความสูงในการยก H ความสูงในการยกและความลึกในการลดระดับจะวัดโดยใช้จุดศูนย์กลางของส่วนโค้งของขอเกี่ยวเป็นจุดอ้างอิง สำหรับอุปกรณ์ยกอื่นๆ เช่น ตัวจับยึด จุดต่ำสุดในตำแหน่งปิดจะใช้เป็นจุดอ้างอิง

6. ความเร็วในการทำงานของกลไก

ความเร็วในการทำงานของกลไกจะแตกต่างกันไปตามกลไกของเครน:

• ความเร็วในการยกและลดระดับ Vn: อัตราเร็วในการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของน้ำหนักบรรทุกที่กำหนดในสภาวะการทำงานคงที่ วัดเป็นเมตร/นาที
• ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเครนหรือสะพาน VR': ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเครนที่บรรทุกน้ำหนักตามพิกัดบนพื้นผิวหรือรางแนวนอนในสภาวะการทำงานคงที่ วัดเป็นเมตรต่อนาที
• ความเร็วในการเดินทางของรถราง Vt': ความเร็วของรถเข็นที่บรรทุกน้ำหนักตามพิกัดขณะเคลื่อนที่ไปตามรางแนวนอนในสภาวะการทำงานคงที่ วัดเป็นเมตรต่อนาที

7. น้ำหนักบรรทุกของล้อ

น้ำหนักบรรทุกของล้อ คือ แรงกดในแนวดิ่งสูงสุดที่กระทำต่อล้อเครนโดยน้ำหนักของสะพานเอง รวมกับน้ำหนักของรถเข็นและกำลังยกสูงสุดเมื่อรถเข็นอยู่ในตำแหน่งจำกัด ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบกลไกการเคลื่อนที่และราง

8. ประเภทหน้าที่

ระดับความหนักของงานเครนแบ่งตามระดับการใช้งาน—จำนวนรอบการทำงานทั้งหมดตลอดอายุการใช้งานตามที่ออกแบบไว้—และสถานะการรับน้ำหนัก ซึ่งบ่งชี้ถึงความหนักหน่วงของงานเครน รวมถึงปริมาณการใช้งานในช่วงเวลาต่างๆ และความถี่ในการยกน้ำหนักเต็มพิกัด

แหล่งข้อมูลแบ่งประเภทการใช้งานออกเป็น A1–A8 โดยประมาณแล้ว A1–A4 สำหรับงานเบา A5–A6 สำหรับงานปานกลาง A7 สำหรับงานหนัก และ A8 สำหรับงานหนักมากเป็นพิเศษ ตารางที่ 1-4 ในแหล่งข้อมูลแสดงตัวอย่างประเภทการใช้งานของเครน

คำศัพท์ทั่วไปสำหรับโครงสร้างโลหะและส่วนประกอบของเครน

1. โครงสร้างโลหะเครน

โครงสร้างโลหะของเครน หรือที่เรียกว่าโครงสร้างเหล็กของเครน คือโครงสร้างที่สามารถรับน้ำหนักต่างๆ ของเครนได้ ประกอบด้วยแผ่นเหล็กและชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปจากวัสดุโลหะ และประกอบเข้าด้วยกันในรูปแบบโครงสร้างที่กำหนด โดยใช้การเชื่อม การตอกหมุด การขันน็อต และวิธีการเชื่อมต่ออื่นๆ

โครงสร้างโลหะของเครนประกอบด้วยชิ้นส่วนรับน้ำหนัก ชิ้นส่วนไม่รับน้ำหนัก และส่วนเชื่อมต่อ คานหลัก คานปลาย และขาเครนเป็นชิ้นส่วนรับน้ำหนักและต้องคำนวณความแข็งแรง ความแข็งแง และความมั่นคง ทางเดิน ราวกันตก และบันไดเป็นชิ้นส่วนไม่รับน้ำหนัก แหล่งข้อมูลระบุว่าไม่จำเป็นต้องคำนวณความแข็งแรง ความแข็งแง และความมั่นคง แต่ควรพิจารณาความปลอดภัย ความสะดวกในการใช้งาน และหลักการทางสรีรศาสตร์ การเชื่อมต่อส่วนใหญ่ใช้การเชื่อมและการขันน็อต ในขณะที่การตอกหมุดนั้นปัจจุบันไม่ค่อยได้ใช้แล้ว

2. ประเภทโครงสร้างโลหะทั่วไป

โครงสร้างเครนทั่วไป ได้แก่ โครงสร้างสะพาน โครงยก เสา และแขนยก โครงสร้างโลหะของเครนทำจากชิ้นส่วน แผ่น และส่วนต่างๆ ที่ประกอบเป็นชิ้นส่วนพื้นฐาน เช่น คานหลัก คานปลาย และขา ชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านี้ประกอบกันเป็นโครงสร้างเครนพื้นฐาน เช่น สะพาน โครงยก เสา และแขนยก

3. คำศัพท์โครงสร้างและส่วนประกอบทั่วไป

• คานหลัก: ส่วนประกอบรับน้ำหนักหลักของเครนเหนือศีรษะหรือเครนโครงสร้าง ทำหน้าที่รับน้ำหนักที่กำลังยกขึ้น
• ขา: ชิ้นส่วนสนับสนุนของเครนยกแบบโครงสร้างหรือเครนติดรถบรรทุก ที่ช่วยรักษาเสถียรภาพการทำงานโดยรวม
• จิ๊บ: แขนคงที่หรือแขนยืดหดได้ของเครนแบบบูม ใช้สำหรับยกสิ่งของและปรับรัศมีในการทำงาน
• กลไกการยก: กลไกที่ใช้ยกและลดระดับสิ่งของในแนวดิ่ง ประกอบด้วยมอเตอร์ เกียร์บ็อกซ์ ดรัม เบรก ตะขอ และส่วนประกอบอื่นๆ
• กลไกการขับเคลื่อน: กลไกที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายเครนหรือรถเข็นทั้งหมด อาจเป็นแบบติดตั้งบนรางหรือแบบไม่ติดตั้งบนรางก็ได้
• กลไกการหมุน: กลไกที่หมุนแขนเครนรอบแกนตั้ง ซึ่งมักใช้กับเครนติดรถบรรทุก เครนตีนตะขาบ และเครนหอสูง
• เบรค: อุปกรณ์เบรกที่ใช้สำหรับการหยุดรถ การจำกัดความเร็ว และการยึดตรึงเพื่อความปลอดภัย
• สวิตช์จำกัด: อุปกรณ์เพื่อความปลอดภัยที่จำกัดความสูงในการยก ระยะทางในการเคลื่อนที่ หรือมุมการหมุน เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่เกินขอบเขต
• ตัวจำกัดการโอเวอร์โหลด: อุปกรณ์ความปลอดภัยที่ตัดกำลังยกโดยอัตโนมัติเมื่อน้ำหนักที่ยกเกินค่าที่กำหนดไว้

เงื่อนไขการรับน้ำหนักและแรง

1. การโหลดปกติ

ในระหว่างการใช้งานเครนตามปกติ จะเกิดภาระคงที่ขึ้นบ่อยครั้ง ซึ่งรวมถึงภาระจากแรงโน้มถ่วง ภาระเฉื่อยที่เกิดขึ้นเมื่อขับเคลื่อนหรือเบรกทำให้เครนเร่งหรือลดความเร็ว และภาระที่เกิดจากการเคลื่อนที่หรือการเสียรูปของโครงสร้างเหล็กของเครน ควรพิจารณาภาระเหล่านี้เมื่อคำนวณและตรวจสอบความเสียหายจากความแข็งแรง ความไม่เสถียรของความยืดหยุ่น และความเสียหายจากความล้า

สินค้าที่ขนส่งเป็นประจำ ได้แก่:

• แรงกดจากน้ำหนักตัวเอง PG: แรงโน้มถ่วงของโครงสร้างเหล็ก กลไก อุปกรณ์ไฟฟ้า และมวลอื่นๆ ของเครน
• รับน้ำหนักได้สูงสุด PQ: แรงโน้มถ่วงของมวลรวมที่ยกขึ้นเมื่อยกน้ำหนักตามพิกัดที่กำหนด เมื่อกำลังยกสูง น้ำหนักของอุปกรณ์ยกและเชือกลวดควรนำมาพิจารณาด้วย
• แรงเฉื่อยในการเคลื่อนที่แนวนอน PH: แรงเฉื่อยในแนวนอนที่เกิดจากมวลของเครนหรือรถเข็นเองและมวลที่ถูกยกขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ในแนวยาวหรือแนวขวาง และเร่งความเร็วหรือเบรกในระนาบแนวนอน

2. การบรรทุกโดยไม่ได้ตั้งใจ

ภาระที่เกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด คือ ภาระที่ไม่เกิดขึ้นบ่อยนักในระหว่างการใช้งานปกติ แต่อาจเกิดขึ้นได้เป็นครั้งคราว โดยส่วนใหญ่ได้แก่ ภาระประเภทต่อไปนี้:

• แรงด้านข้างในแนวนอนจากการเอียง Ps: แรงที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาตอบสนองของอุปกรณ์นำทาง เช่น ขอบล้อหรือล้อนำทางแนวนอน เมื่อเครนหรือรถเข็นเอียงขณะเคลื่อนที่ตามแนวยาวหรือแนวขวาง
• แรงกดเกรด Pp: แรงต้านที่เกิดขึ้นเมื่อเครนหรือรถเข็นเคลื่อนที่ขึ้นเนินไปตามรางวิ่ง ข้อความต้นฉบับที่ว่า “ไปตามรางวิ่ง” ดูเหมือนจะมีข้อผิดพลาดทางตัวอักษรและจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบทางเทคนิค
• แรงลมขณะใช้งาน Pw: แรงลมสูงสุดที่เครนกลางแจ้งควรทนทานได้ขณะใช้งาน แหล่งข้อมูลยังกล่าวถึงภาระจากน้ำแข็ง หิมะ และอุณหภูมิด้วย

3. สัมภาระพิเศษ

งานยกพิเศษ คือ งานยกที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะพิเศษ เมื่อเครนไม่ได้ทำงานตามปกติหรือใช้งานไม่ได้ โดยส่วนใหญ่ได้แก่ งานยกประเภทต่อไปนี้:

• แรงกระแทกจากการชน Pc: แรงกระทำที่เกิดขึ้นเมื่อเครนสองตัวที่อยู่ติดกันบนรางเดียวกันชนกัน หรือเมื่อเครนชนกับตัวหยุดกันกระแทกที่ปลายราง
• แรงพลิกคว่ำในแนวนอน Psl: ตัวอย่างเช่น ในเครนยกซ้อน หากวัตถุหรืออุปกรณ์ขนถ่ายสินค้าที่เคลื่อนที่อยู่ภายในโครงนำทางยกที่แข็งแรง หรือปลายด้านล่างของโครงนำทางที่แข็งแรงนั้น อาจชนกับสิ่งกีดขวางและก่อให้เกิดแรงในแนวนอนที่พยายามทำให้เครนหรือรถเข็นพลิคว่ำได้
• แรงแผ่นดินไหว PE: แรงกระทำที่เกิดจากแผ่นดินไหวต่อเครนแบบยก
• แรงลมขณะหยุดใช้งาน: แรงลมสูงสุดที่เครนสามารถทนได้ขณะไม่ได้ใช้งาน วัดเป็นหน่วยนิวตัน (N)

อาจเกิดภาระอื่นๆ ในสถานการณ์เฉพาะ เช่น ภาระจากกระบวนการผลิต ภาระความเหนื่อยล้า เป็นแรงกระทำแบบสลับเป็นวัฏจักรที่โครงสร้างได้รับระหว่างการใช้งานเครนซ้ำๆ และส่งผลต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์

เงื่อนไขตัวชี้วัดประสิทธิภาพ

• ความแข็งแรง รวมถึงการตรวจสอบความแข็งแรงต่อความล้า: ความสามารถของชิ้นส่วนในการป้องกันการแตกหักภายใต้แรงภายนอก ความแข็งแรงรวมถึงความแข็งแรงต่อแรงดึงและแรงอัด ความแข็งแรงต่อการดัด ความแข็งแรงต่อแรงเฉือน และความแข็งแรงต่อการรับน้ำหนักหรือแรงบดอัด
• ความแข็ง: ความสามารถในการจำกัดการเสียรูปของชิ้นส่วนภายใต้แรงภายนอก ซึ่งรวมถึงความแข็งแกร่งคงที่ในทิศทางแนวตั้งและแนวนอน ตลอดจนความแข็งแกร่งแบบไดนามิกที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน
• ความเสถียร: ความสามารถในการต้านทานการสูญเสียเสถียรภาพภายใต้แรงภายนอก ซึ่งรวมถึงความสามารถในการต้านทานการพลิคว่ำโดยรวม เสถียรภาพของชิ้นส่วนโดยรวม และเสถียรภาพเฉพาะจุด
• ปัจจัยด้านความปลอดภัย: ระยะเผื่อความปลอดภัยในการออกแบบ ซึ่งในที่นี้กำหนดไว้ว่าเป็นอัตราส่วนระหว่างความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้างกับน้ำหนักบรรทุกจริง ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของกฎหมายที่เกี่ยวข้อง
• ค่าความเค้นที่ยอมรับได้: ค่าความเค้นสูงสุดที่ข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องอนุญาตให้วัสดุโครงสร้างนั้นทนได้

สรุป

คำศัพท์เหล่านี้เป็นพื้นฐานและใช้บ่อยในการออกแบบเครน โดยสนับสนุนการจัดทำแบบร่าง การคำนวณพารามิเตอร์ การอภิปรายข้อเสนอทางเทคนิค และการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบโครงสร้างและการประยุกต์ใช้ข้อกำหนดต่างๆ

ซินดี้

วอทส์แอพพ์: +86 191 3738 6654

อีเมล: cindywang@hndfcrane.com

ฉันชื่อซินดี้ มีประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมเครนมากว่า 10 ปี และมีความรู้ความเชี่ยวชาญอย่างมากมาย ฉันเลือกเครนที่ลูกค้าพอใจมากกว่า 500 ราย หากคุณมีความต้องการหรือมีคำถามเกี่ยวกับเครน โปรดติดต่อฉันได้เลย ฉันจะใช้ความเชี่ยวชาญและประสบการณ์จริงของฉันเพื่อช่วยคุณแก้ปัญหา!