크레인

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배경

크레인은 무거운 물건을 들어 올리거나 내리고 수평으로 움직일 수 있는 기계입니다. 크레인은 물건을 들어올릴 수는 있지만 옆으로 이동할 수는 없는 호이스트와 구별됩니다. 크레인은 또한 연속 공정에서 곡물 및 석탄과 같은 벌크 재료를 들어 올리고 이동시키는 컨베이어와 구별됩니다. 크레인이라는 단어는 이 기계의 모양이 같은 이름의 키가 크고 목이 긴 새의 모양과 비슷하다는 사실에서 가져왔습니다.

인간은 고대부터 무거운 물건을 들기 위해 다양한 도구를 사용해 왔습니다. 개발된 기중기의 초기 버전 중 하나는 약 4000년 전에 이집트에서 물을 옮기는 데 처음 사용된 샤두프였습니다. Shaduf는 수직 지지대에서 균형을 이루는 길고 회전하는 빔으로 구성됩니다. 빔의 한쪽 끝에는 무거운 추가, 다른 쪽 끝에는 버킷이 부착되어 있습니다. 사용자는 물통을 아래로 당겨 물을 채운 다음 추가 물통을 위로 당기도록 합니다. 그런 다음 빔이 원하는 위치로 회전되고 버킷이 비워집니다. shaduf는 여전히 이집트와 인도의 시골 지역에서 사용됩니다.

일찍이 1세기에 런닝머신이나 큰 바퀴를 작동시키는 인간이나 동물에 의해 구동되는 크레인이 만들어졌습니다. 이 초기 기중기는 회전하는 베이스에 연결된 붐으로 알려진 긴 나무 빔으로 구성되었습니다. 바퀴나 러닝머신이 드럼에 동력을 공급하고 그 주위에 밧줄이 감겨 있습니다. 로프는 붐 상단의 도르래와 무게를 들어 올리는 고리에 연결되었습니다.

크레인 설계의 중요한 발전은 지브라고 알려진 수평 암이 붐에 추가된 중세 시대에 발생했습니다. 지브는 붐이 회전할 수 있는 방식으로 붐에 부착되어 가동 범위가 증가했습니다. 16세기까지 크레인은 붐을 포함하는 회전하는 하우징의 양쪽에 하나씩 두 개의 트레드밀로 제작되었습니다.

기중기는 증기 기관이 개발된 19세기 중반까지 인간이나 동물의 힘에 계속 의존했습니다. 19세기 말까지 내연 기관과 전기 모터가 크레인에 동력을 공급하는 데 사용되었습니다. 이때까지 대부분의 크레인을 만드는 데 목재 대신 강철이 사용되었습니다.

20세기 전반기에 유럽과 미국의 크레인은 다른 방식으로 발전했습니다. 좁은 도로가 있는 도시에서 대부분의 기중기가 사용되었던 유럽에서는 기중기가 탑의 꼭대기에 붐과 작업자가 있는 높고 가느다란 타워 형태로 건설되는 경향이 있었습니다. 혼잡한 도시에서는 조용한 작동이 중요했기 때문에 이러한 타워 크레인은 널리 보급되었을 때 일반적으로 전기 모터로 구동되었습니다.

미국에서는 크레인이 주거 지역에서 멀리 떨어진 위치에서 자주 사용되었습니다. 크레인은 붐이 트롤리에 연결된 상태로 제작되는 경향이 있어 장소를 쉽게 이동할 수 있습니다. 이 이동식 크레인은 내연 기관으로 구동되는 경향이 있습니다. 1950년대에 더 강한 강철의 가용성과 더 높은 건물에 대한 수요 증가로 인해 소형 트럭에 부착된 매우 긴 붐이 있는 크레인이나 캐터필러 트레드가 있는 크롤러가 개발되었습니다. 다양한 종류의 모바일 크레인과 타워 크레인이 전 세계 건설 현장에서 광범위하게 사용됩니다.

원자재

크레인 제조에 사용되는 가장 중요한 물질은 강철입니다. 강철은 철과 소량의 탄소의 합금입니다. 매우 높은 강도를 요구하지 않는 구조의 경우 탄소강으로 알려진 일반적인 형태의 강철이 사용됩니다. 정의에 따르면 탄소강은 철과 탄소 이외의 원소를 2% 미만으로 포함합니다. 탄소강은 다양한 형태로 존재합니다. 탄소강의 물성을 결정하는 가장 중요한 요소는 탄소의 존재량으로 0.015% 미만에서 0.5% 초과까지 다양합니다.

특히 매우 무거운 물체를 들어 올리도록 설계된 크레인에서 큰 강도가 필요한 구조물의 경우 HSLA(고강도 저합금) 강철로 알려진 다양한 물질이 사용됩니다. HSLA 강은 상대적으로 낮은 수준의 탄소(일반적으로 약 0.05%)를 포함합니다. 그들은 또한 강도를 추가하는 소량의 하나 이상의 다른 요소를 포함합니다. 이러한 원소에는 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐, 티타늄 및 니오븀이 포함됩니다. HSLA 강은 강할 뿐만 아니라 대기 부식에 강하고 탄소강보다 용접에 더 적합합니다.

크레인의 정확한 설계에 따라 제조에 다양한 기타 재료가 사용될 수 있습니다. 이동식 크레인용 타이어는 천연고무 또는 합성고무를 ​​사용합니다. 특정 구조 구성 요소는 청동 및 알루미늄과 같은 다양한 금속으로 제조될 수 있습니다. 전기 부품에는 전선용 구리와 전자 회로용 실리콘 또는 게르마늄과 같은 반도체 요소가 포함될 수 있습니다. 사용될 수 있는 다른 재료로는 세라믹과 강한 플라스틱이 있습니다.

디자인

크레인만큼 다양한 디자인의 기계가 거의 없습니다. 크레인을 건설하기 전에 제조업체는 크레인을 사용할 장소와 들어 올려야 할 무게를 고려해야 합니다. 또한 크레인은 종종 사용자의 요구에 맞게 수정됩니다. 이러한 이유로 두 개의 크레인이 완전히 똑같지 않다고 해도 과언이 아닙니다.

산업용으로 사용되는 크레인은 일반적으로 한 위치에 영구적으로 유지되도록 설계되었습니다. 이러한 크레인은 종종 자동화할 수 있는 반복적인 작업을 수행합니다. 산업용 크레인의 중요한 유형은 브리지 크레인입니다. 다리라고 하는 두 개의 수평 빔에 연결된 트랙을 따라 이동하는 트롤리는 다리 크레인의 이동을 가능하게 합니다. 일반적으로 다리 자체는 한 쌍의 평행 레일을 따라 이동할 수 있으므로 크레인이 큰 직사각형 영역에 도달할 수 있습니다. 교량 기중기는 교량의 한쪽 끝이 중앙 피벗에 의해 지지되고 다른 쪽 끝이 원형 레일 위에서 움직이도록 설계되어 크고 둥근 영역에 도달할 수 있습니다.

오버 헤드 주행 크레인은 레일이지면보다 높은 곳에 위치한 일종의 교량 크레인입니다. 일반적으로 건물의 천장에서 지지되는 오버헤드 주행 크레인은 작업 영역에 방해가 되지 않는 장점이 있습니다.

건설에 사용되는 크레인은 다양한 작업을 수행하는 경우가 많으며 고도로 숙련된 작업자가 제어해야 합니다. 건설 크레인은 이동식 크레인과 타워 크레인으로 구분됩니다. 이동식 크레인은 트럭이나 크롤러에 장착되어 장소를 이동합니다. 굴절식 크레인은 붐의 두 부분 사이에 조인트가 있어 사람의 손가락 마디와 유사한 방식으로 움직일 수 있는 이동식 크레인입니다. 굴절식 크레인은 일반적으로 비교적 짧은 거리에 있는 물체를 들어올리는 데 사용되지만 동작 범위는 넓습니다. 신축식 크레인은 붐의 두 개 이상의 섹션이 확장 및 수축되어 붐의 길이를 변경할 수 있는 이동식 크레인입니다. 신축식 크레인은 굴절식 크레인보다 덜 다목적이지만 일반적으로 더 먼 거리에 있는 더 무거운 물체를 들어올릴 수 있습니다.

타워크레인은 고층 빌딩 건설에 사용됩니다. 그들은 건설이 시작될 때 설치되고 건물이 완성되면 해체됩니다. 건물 외부에 외부 타워크레인이 설치되어 있습니다. 건물의 높이가 증가함에 따라 크레인의 상부를 들어 올리고 그 아래에 새로운 타워 섹션을 추가하여 크레인을 올립니다. 내부 타워크레인이 내부에 설치되어 있습니다. 이동식 크레인. 건물. 건물의 높이가 높아짐에 따라 크레인의 바닥을 건물 내에서 더 높은 높이로 들어 올려 크레인을 올립니다.

제조
프로세스

강철 부품 제작

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1 용강은 철광석과 코크스(석탄을 공기 없이 가열할 때 생성되는 탄소가 풍부한 물질)를 용광로에서 녹인 다음 액체에 산소를 분사하여 대부분의 탄소를 제거하여 만듭니다. 그런 다음 용강을 두꺼운 벽으로 된 크고 두꺼운 철 주형에 붓고 냉각하여 잉곳으로 만듭니다.

2 판, 판재 등의 편평한 제품이나 봉, 봉과 같은 긴 제품을 만들기 위해서는 큰 롤러 사이에 엄청난 압력을 가해 잉곳을 성형한다. 대형 크레인의 격자 붐을 형성하는 데 사용되는 것과 같은 중공 튜브는 강철 시트를 구부리고 긴 측면을 함께 용접하여 만들 수 있습니다. 회전하는 강철 원뿔로 강철 막대를 뚫어 만들 수도 있습니다.

외부 타워 크레인.

3 웨이트 리프팅에 사용되는 케이블은 강선으로 만들어집니다. 철사를 만들려면 먼저 강철을 긴 막대로 압연합니다. 그런 다음 막대는 직경을 원하는 크기로 줄이는 일련의 다이를 통해 당겨집니다. 그런 다음 여러 와이어가 함께 꼬여서 케이블을 형성합니다.

4 Steel이 크레인 제조업체에 도착하여 검사를 받습니다. 필요할 때까지 창고에 보관됩니다. 나중에 크레인으로 조립될 다양한 구성 요소는 다양한 금속 가공 장비를 사용하여 만들어집니다. 선반, 드릴 및 기타 정밀 기계는 필요에 따라 강철을 성형하는 데 사용됩니다.

크레인 조립

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5 필요한 구성 요소로 크레인을 조립합니다. 크레인이 조립 라인을 따라 이동할 때 강철 부품이 용접되거나 볼트로 제자리에 고정됩니다. 이 과정에서 따라야 하는 정확한 절차는 조립되는 크레인의 유형에 따라 다릅니다. 이동식 크레인의 경우 구성 요소가 적절한 유형의 표준화된 트럭 또는 크롤러에 조립됩니다.

6 조립된 크레인은 테스트를 거쳐 배송됩니다. 크레인의 크기와 유형에 따라 하위 섹션으로 나누어 현장에서 조립할 수 있습니다. 또한 특수 대형 트럭으로 통째로 배송될 수도 있습니다.

품질 관리

안전은 크레인 제조 시 고려해야 할 가장 중요한 요소입니다. 크레인을 만드는 데 사용되는 강철은 다음을 위해 검사됩니다. 내부 타워 크레인. 크레인을 약화시킬 구조적 결함이 없는지 확인하십시오. 용접 및 볼트 조인트도 검사됩니다.

미국 정부는 직업 안전 보건국을 통해 특정 크레인이 들어 올릴 수 있는 무게를 제한하는 특정 규정을 설정합니다. 미국 크레인 제조업체 협회는 정부에서 요구하는 수준을 초과하는 자체 안전 표준을 설정합니다. 크레인 내부의 특수 장치는 사용자가 허용된 것보다 더 무거운 중량을 들어 올리려고 시도하는 것을 방지합니다.

완성된 크레인은 모든 구성 요소가 제대로 작동하는지 확인하기 위해 먼저 중량 없이 테스트됩니다. 그런 다음 크레인이 안정성을 잃지 않고 무거운 물체를 들어 올릴 수 있는지 확인하기 위해 무게로 테스트됩니다.

안전은 궁극적으로 크레인의 적절한 사용에 달려 있습니다. 크레인 작업자는 특별히 교육을 받아야 하고 특정 테스트를 통과해야 하며 시각적 또는 물리적 문제에 대해 검사를 받아야 합니다. 크레인은 작업 교대마다 점검해야 하며 매월 모터 및 리프팅 장치를 보다 철저하게 점검해야 합니다. 크레인 운전자는 사고를 피하기 위해 환경의 변화를 인식해야 합니다. 예를 들어, 바람이 많이 부는 조건에서는 크레인을 사용해서는 안 됩니다.

미래

크레인 제조업체는 새로운 기술을 제품에 통합할 수 있는 새로운 방법을 끊임없이 모색하고 있습니다. 미래의 크레인은 작업자가 무거운 물체를 더 정확하게 이동할 수 있도록 하는 컴퓨터 및 비디오 화면으로 안전성과 다용성을 향상시킬 것입니다.

메릴랜드주 게이더스버그에 있는 국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology)의 제임스 S. 알버스(James S. Albus)가 최근에 개발한 특이한 크레인에서 미래의 신호를 볼 수 있습니다. 스튜어트 플랫폼 독립 구동 환경 로봇(SPIDER)은 일반 크레인처럼 보이지 않습니다. 대신, SPIDER는 팔면체(두 개의 4면 피라미드 형태로 함께 연결된 8개의 삼각형으로 구성된 다이아몬드 모양의 입체)와 같은 모양입니다. 6개의 풀리는 SPIDER의 최상위 레벨에서 6개의 케이블을 지원합니다. 케이블은 도구 또는 그립 장치에 부착된 SPIDER의 하위 레벨을 조작합니다. 6개의 케이블을 함께 또는 독립적으로 작동할 수 있으므로 하위 레벨을 모든 방향으로 이동할 수 있습니다. SPIDER는 원하는 위치에서 1mm(0.04인치) 이내로 무거운 물체를 들어올릴 수 있으며 원하는 각도의 0.5도 이내로 유지할 수 있습니다. 스파이더는 자체 무게의 6배까지 들어 올릴 수 있습니다.