نیروی اعمالی از طرف اپراتور به زنجیر جرثقیل دستی

وقتی ظرفیت وزنی (Rated Load) جرثقیل دستی افزایش می‌یابد، اپراتور برای بلند کردن بار به نیروی ورودی (input force) بیشتری نیاز دارد زیرا بار g×m افزایش یافته است. برای مثال اگر یک جرثقیل دستی با نسبت مکانیکی ۱۰:۱ داشته باشیم و بار ۱۰۰۰ کیلوگرم (≈۹۸۱۰ نیوتن) باشد، نیروی ایده‌آل بدون احتساب اصطکاک ≈۹۸۱۰÷۱۰=۹۸۱ نیوتن است. در ظرفیت پایین‌تر مثلاً ۱۰۰ کیلوگرم با همان نسبت، نیروی لازم ≈۹۸٫۱ نیوتن خواهد بود. البته در واقعیت به خاطر اصطکاک، بازده دنده‌ها، و کیفیت زنجیر، مقدار واقعی نیرو ممکن است ۲۰-۴۰ درصد بیشتر از مقدار نظری باشد.

افزایش ظرفیت بار علاوه بر افزایش نیروی کشش زنجیر باعث افزایش تعداد دور زنجیر نیز می‌شود؛ یعنی برای بلند کردن همان ارتفاع، اپراتور باید زنجیر را بیشتر بکشد. بر اساس نسبت دنده و طول زنجیر، میزان جابجایی زنجیر و تعداد کشش‌های دستی کم و بیش متناسب با ظرفیت افزایش می‌یابد، که این امر نیز نیروی مداوم بیشتری از اپراتور طلب می‌کند و خستگی را افزایش می‌دهد.

تاثیر مکانیزم داخلی و نسبت دنده بر میزان نیرو وارده بر زنجیر جرثقیل دستی

مکانیزم داخلی جرثقیل دستی شامل چرخ دنده‌ها، چرخ دنده‌های واسطه، چرخ‌زنجیر (sprocket)، و نسبت دنده (gear ratio) است که بر مزیت مکانیکی (mechanical advantage) تأثیر مستقیم دارد. اگر نسبت دنده مثلاً ۸:۱ باشد، به طور نظری نیروی ورودی ۱/۸ نیروی لازم برای بلند کردن بار خواهد بود (بدون احتساب تلفات). به عنوان مثال با بار ۵۰۰ کیلوگرم (≈۴۹۰۵ نیوتن)، نیروی ورودی ≈۴۹۰۵÷۸ ≈۶۱۳ نیوتن است.

کیفیت ساخت چرخ دنده‌ها، حالت روغن-کاری، اصطکاک داخلی و تلرانس‌های تولیدی باعث تلفات می‌شوند؛ معمولاً بازده کل مکانیزم در جرثقیل دستی بین ۵۵‎٪ تا ۷۵‎٪ است. اگر بازده ۶۰٪ باشد و نیروی نظری طبق نسبت دنده نیاز باشد ۶۱۳ نیوتن، نیروی واقعی تقریباً ۶۱۳÷۰٫۶ ≈۱۰۲۲ نیوتن خواهد بود. لذا یک نسبت دنده بالاتر کمک زیادی به کاهش نیروی لازم می‌کند اما با افزایش تعداد کشش‌ها و زمان بلند کردن همراه است.

تاثیر برند و کیفیت ساخت بر میزان نیرو

برند معتبر معمولاً به معنای بهره‌مندی از مواد با کیفیت بیشتر، دنده و زنجیر دقیق‌تر، تلرانس‌های کوچکتر و قطعات کم اصطکاک‌تر است. این موارد باعث کاهش تلفات مکانیکی و بهبود بازده می‌شوند، لذا نیروی لازم از طرف اپراتور کاهش می‌یابد. به عنوان مثال جرثقیل دستی برند کیتو (KITO) یا تلیتیپیکال برندهای ژاپنی، با پوشش دنده صیقلی و زنجیر دقیق، در شرایط عملیاتی مشابه، نیروی ورودی حدود ۱۰-۲۰٪ کمتر از برندهایی با کیفیت متوسط نیاز دارند.

کیفیت بلبرینگ‌ها، نوع روان‌کننده‌ها، صیقل سطح دنده‌ها و تراش زنجیر نیز مؤثرند. اگر زنجیر دارای تلرانس بالای ساچمه‌ای یا براده باشد، اصطکاک افزایش می‌یابد و نیروی ورودی حتی تا ۳۰-۵۰٪ بیشتر از حالت ایده‌آل ممکن است باشد؛ همچنین مقاومت به سایش و خوردگی در برندهای خوب بالاتر است، که عملکرد نیرو را با گذشت زمان پایدار نگه می‌دارد.

تاثیر شرایط عملیاتی بر میزان نیرو وارده بر زنجیر جرثقیل دستی

شرایط محیطی مثل دما، رطوبت، وجود گرد و غبار یا مواد ساینده، و کلریدها (نمک) بر نیروی لازم اثر مستقیم دارند. دمای پایین باعث سفت شدن روغن یا روان‌کننده و افزایش اصطکاک داخلی می‌شود مثلاً در دمای نزدیک صفر درجه، نیروی ورودی ممکن است ۱۵-۲۵٪ بیشتر از دمای محیطی معمول باشد. در محیط مرطوب یا دارای خوردگی، زنجیر یا چرخ‌دنده ممکن است نقاط زنگ زده یا پوشش خورده از رسوبات داشته باشد که کشش را سخت‌تر می‌کند.

طول زنجیر فولادی و هرگونه پیچیدگی مانند انحناء، گره یا تماس زنجیر با اجسام ثابت نیز مؤثر است؛ کشیدن زنجیر بلندتر یعنی زنجیر بیشتری بین دست اپراتور و چرخ دنده قرار دارد و اصطکاک داخل زنجیر افزایش می‌یابد. همچنین اگر اپراتور مجبور باشد زنجیر را در زاویه بکشد (اصطلاحاً side pull یا شیب)، بخش‌هایی از زنجیر تحمل بار بیشتری یافته و نیروی کشش افزایش می‌یابد. بنابراین انتخاب طول مناسب، روانکاری منظم و طراحی مسیر زنجیر مستقیم اهمیت زیادی دارد.