बुनियादी क्रेन इतिहास और यांत्रिक सिद्धांत

क्रेन, जिसे ब्रिज क्रेन या ओवरहेड क्रेन के रूप में भी जाना जाता है, एक प्रकार की मशीन है जिसका उपयोग उठाने के लिए किया जाता है। क्रेन आम तौर पर एक वाइन्डर (जिसे तार रस्सी ड्रम भी कहा जाता है), तार रस्सियों या चेन और शीव्स से सुसज्जित होते हैं, जिनका उपयोग सामग्री को उठाने और कम करने और उन्हें क्षैतिज रूप से स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। यह यांत्रिक लाभ पैदा करने के लिए होइस्ट जैसी एक या अधिक सरल मशीनों का उपयोग करता है और इस प्रकार भार को मानव की सामान्य क्षमता से परे ले जाता है। क्रेन का उपयोग आमतौर पर परिवहन उद्योग में माल की लोडिंग और अनलोडिंग के लिए, निर्माण उद्योग में सामग्रियों की आवाजाही के लिए और विनिर्माण उद्योग में भारी उपकरणों के संयोजन के लिए किया जाता है।

पहली निर्माण क्रेन का आविष्कार प्राचीन यूनानियों द्वारा किया गया था और उन्हें मनुष्यों या गधों जैसे बोझ उठाने वाले जानवरों द्वारा संचालित किया जाता था। इन क्रेनों का उपयोग ऊंची इमारतों के निर्माण के लिए किया जाता था। बाद में बड़ी क्रेनें विकसित की गईं, जिनमें मानव चलने वाले पहियों का उपयोग किया गया, जिससे भारी वजन उठाने की अनुमति मिली। उच्च मध्य युग में, जहाजों को लोड करने और उतारने और उनके निर्माण में सहायता करने के लिए हार्बर क्रेन की शुरुआत की गई थी - कुछ को अतिरिक्त ताकत और स्थिरता के लिए पत्थर के टावरों में बनाया गया था। शुरुआती क्रेनें लकड़ी से बनाई जाती थीं, लेकिन औद्योगिक क्रांति के आने के साथ कच्चा लोहा और स्टील ने इसकी जगह ले ली।

कई शताब्दियों तक, बिजली की आपूर्ति मनुष्यों या जानवरों के शारीरिक परिश्रम से की जाती थी, हालाँकि पनचक्कियों और पवन चक्कियों में उत्तोलन को प्राकृतिक शक्ति द्वारा संचालित किया जा सकता था। पहली 'यांत्रिक' शक्ति भाप इंजनों द्वारा प्रदान की गई थी, सबसे प्रारंभिक भाप क्रेन 18वीं या 19वीं सदी में पेश की गई थी, जिनमें से कई 20वीं सदी के अंत तक उपयोग में रहीं। आधुनिक क्रेन आमतौर पर पहले की तुलना में बहुत अधिक उठाने की क्षमता प्रदान करने के लिए आंतरिक दहन इंजन या इलेक्ट्रिक मोटर और हाइड्रोलिक सिस्टम का उपयोग करते हैं, हालांकि मैन्युअल क्रेन का उपयोग अभी भी किया जाता है जहां बिजली का प्रावधान अलाभकारी होगा।

क्रेन विभिन्न प्रकार के रूपों में मौजूद हैं - प्रत्येक को एक विशिष्ट उपयोग के अनुरूप बनाया गया है। आकार कार्यशालाओं के अंदर उपयोग किए जाने वाले सबसे छोटे जिब क्रेन से लेकर सबसे ऊंचे टॉवर क्रेन तक होते हैं, जिनका उपयोग ऊंची इमारतों के निर्माण के लिए किया जाता है। कुछ समय के लिए, ऊंची इमारतों के निर्माण के लिए मिनी क्रेन का भी उपयोग किया जाता है, ताकि तंग स्थानों तक पहुंचकर निर्माण को सुविधाजनक बनाया जा सके। अंत में, हम बड़े तैरते हुए क्रेन पा सकते हैं, जिनका उपयोग आम तौर पर तेल रिग बनाने और डूबे हुए जहाजों को बचाने के लिए किया जाता है।

क्रेन के डिज़ाइन में तीन प्रमुख विचार हैं। सबसे पहले, क्रेन को भार उठाने में सक्षम होना चाहिए; दूसरा, क्रेन गिरनी नहीं चाहिए; तीसरा, क्रेन टूटनी नहीं चाहिए।

यांत्रिक लाभ पैदा करने के लिए क्रेन एक या अधिक सरल मशीनों के उपयोग का वर्णन करते हैं:

•लीवर:

एक बैलेंस क्रेन में एक क्षैतिज किरण होती है जो एक बिंदु के चारों ओर घूमती है जिसे फुलक्रम कहा जाता है। लीवर का सिद्धांत बीम के छोटे सिरे से जुड़े भारी भार को बीम के लंबे सिरे के विपरीत दिशा में लगाए गए छोटे बल द्वारा उठाने की अनुमति देता है। भार के भार और लगाए गए बल का अनुपात लंबी भुजा और छोटी भुजा की लंबाई के अनुपात के बराबर होता है, और इसे यांत्रिक लाभ कहा जाता है।

• चरखी:

जिब क्रेन में एक झुका हुआ स्ट्रट होता है जो एक निश्चित चरखी ब्लॉक का समर्थन करता है। केबलों को निश्चित ब्लॉक के चारों ओर और लोड से जुड़े दूसरे ब्लॉक के चारों ओर कई बार लपेटा जाता है। जब केबल के मुक्त सिरे को हाथ से या वाइंडिंग मशीन द्वारा खींचा जाता है, तो पुली प्रणाली भार पर एक बल लगाती है जो कि दो ब्लॉकों के बीच से गुजरने वाली केबल की लंबाई की संख्या से गुणा किए गए लागू बल के बराबर होता है। यह संख्या यांत्रिक लाभ है.

• हाइड्रोलिक सिलेंडर:

इसका उपयोग सीधे भार उठाने के लिए या अप्रत्यक्ष रूप से जिब या बीम को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है जो किसी अन्य उठाने वाले उपकरण को ले जाता है।

सभी मशीनों की तरह क्रेन भी ऊर्जा संरक्षण के सिद्धांत का पालन करती हैं। इसका मतलब यह है कि लोड को दी गई ऊर्जा मशीन में डाली गई ऊर्जा से अधिक नहीं हो सकती। उदाहरण के लिए, यदि एक चरखी प्रणाली लागू बल को दस से गुणा करती है, तो भार लागू बल के दसवें हिस्से तक ही आगे बढ़ता है। चूंकि ऊर्जा दूरी से गुणा किए गए बल के समानुपाती होती है, आउटपुट ऊर्जा को लगभग इनपुट ऊर्जा के बराबर रखा जाता है (व्यवहार में थोड़ा कम, क्योंकि कुछ ऊर्जा घर्षण और अन्य अक्षमताओं के कारण खो जाती है)।

वही सिद्धांत विपरीत दिशा में भी कार्य कर सकता है। किसी समस्या की स्थिति में, भारी भार और अधिक ऊंचाई का संयोजन छोटी वस्तुओं को जबरदस्त गति तक बढ़ा सकता है। ऐसे प्रक्षेप्यों से आस-पास की संरचनाओं और लोगों को गंभीर क्षति हो सकती है। क्रेनें भी श्रृंखलाबद्ध प्रतिक्रियाओं में शामिल हो सकती हैं; एक क्रेन के टूटने से आस-पास की क्रेनें बाहर जा सकती हैं। क्रेनों पर सावधानीपूर्वक नजर रखने की जरूरत है।