وینچ‌ها را می‌توان به کمک موتور الکتروهیدرولیک یا دستی هدایت کرد. در یک وینچ دستی، از نیروی عضلانی برای به حرکت درآوردن طبل به صورت دورانی توسط میل لنگ استفاده می‌شود. قدرت عضلانی افراد به صورت طبیعی محدودیت‌هایی دارد؛ برخی افراد قوی‌تر از دیگران هستند، اما حداکثر نیرویی که می‌توانند اعمال کنند، متوسطی دارد. به طور میانگین، نیرویی که یک فرد می‌تواند برای چند دقیقه بدون خستگی شدید تحمل کند، بین 10 تا 15 نیوتون است. همچنین یک فرد می‌تواند حدود 25 دور در دقیقه بچرخاند بدون اینکه به شدت خسته شود. بنابراین، تمام وینچ‌های دستی Gebuwin با حداکثر نیروی میل لنگ 15 نیوتون طراحی شده‌اند و میانگین نیرویی که در حداکثر بار وارد می‌شود، 12 نیوتون است. این به این معناست که با وینچ دستی WW7500 می‌توانید وزن معادل 7.5 خودروی فیات پاندا را تنها با 15 نیوتون نیروی عضلانی بلند کنید.
اگر میل لنگ را در فاصله کوتاه‌تری تنظیم کنید، می‌توانید چرخش‌های بیشتری در هر دقیقه به دست آورید، زیرا مسیر حرکت کوتاه‌تری طی می‌شود
انتقال، سرعت و نیرو
بین نیروی فرد و ظرفیت بلند کردن یا کشش مطلوب وینچ دستی تفاوت وجود دارد. بنابراین، باید یک سیستم انتقال بین نیروی فرد (میل لنگ) و درام استفاده شود. در برخی موارد، نیازی به سیستم انتقال نیست زیرا اثر اهرمی می‌تواند نیروی کافی را تبدیل کند. به عنوان مثال، وینچ دنده‌ای TL150 را در نظر بگیرید که فاقد گیربکس است. این به این معناست که میل لنگ مستقیماً با درام در تماس است.
اثر اهرمی
فرمول فیزیکی برای این نیرو به صورت زیر است:
نیرو×بازو=لحظه
این فرمول زمانی کاربرد دارد که نقطه محوری وجود داشته باشد. در مثال زیر، میل لنگ به عنوان بازوی وینچ دستی عمل می‌کند. نیرویی که به آونگ وارد می‌کنیم، 100 نیوتن (معادل حدود 10 کیلوگرم) است و حداکثر طول آونگ 0.325 متر است. بنابراین، لحظه‌ای که نیروی وارد بر پاندول می‌شود برابر با 32.5 نیوتن‌متر است.
اگر طول آونگ را افزایش دهیم، گشتاور افزایش می‌یابد. این نکته بسیار حائز اهمیت است که هنگام تنظیم وینچ، باید به این موضوع توجه ویژه‌ای داشته باشیم.
محاسبه نیرو
برای تعیین نیروی اعمالی بر درام، از فرمول اهرمی استفاده می‌کنیم. در این مثال، نیروی اعمال شده 32.5 نیوتن‌متر است و فاصله بین کابل و مرکز درام (که بازو نامیده می‌شود) 0.0175 متر است. بنابراین:
(نیرو)=0.0175( متر) /32.5 (نیوتن‌متر) =1857نیوتن
این نیروی محاسبه شده نشان می‌دهد که وینچ می‌تواند وزنی معادل 185 کیلوگرم را با 10 کیلوگرم نیروی عضلانی بلند کند، که در عمل به ظرفیت 150 کیلوگرم کاهش می‌یابد.
سرعت وینچ بدون گیربکس
سرعت چرخش وینچ بدون گیربکس، 1 به 1 است، یعنی یک دور چرخش میل لنگ معادل یک دور چرخش درام است. برای وینچ دنده‌ای TL150، محیط درام 12 سانتی‌متر است. یک فرد به طور متوسط می‌تواند آونگ را 25 بار در دقیقه بچرخاند، بنابراین سرعت انتقال معادل 3 متر در دقیقه خواهد بود.
انتقال نیرو با گیربکس
در وینچ‌های دستی با گیربکس، تغییر نسبت چرخ‌دنده‌ها می‌تواند گشتاور یا سرعت را تنظیم کند. برای مثال، با استفاده از یک چرخ دنده کوچک و یک چرخ دنده بزرگ، می‌توان گشتاور بیشتر و سرعت کمتری بدست آورد، یا بالعکس. در صورتی که از نسبت دنده 1 به 10 استفاده کنیم، برای هر دور چرخش میل لنگ، 10 دور درام می‌چرخد که منجر به سرعت 0.30 متر در دقیقه خواهد شد، اما نیروی وارد شده 10 برابر بیشتر خواهد بود.
طبل و کابل
درام یک لوله یا شفت است که کابل را به دور خود می‌پیچاند. مقدار کابل که می‌توان بر روی درام ذخیره کرد، به قطر درام، طول و ضخامت کابل بستگی دارد. در وینچ‌های دستی، می‌توان از کابل فولادی یا طناب مصنوعی استفاده کرد که باید توانایی تحمل نیروی بار را داشته باشد. استانداردها تعیین می‌کنند که کابل باید ضریب ایمنی 3 داشته باشد. به این معنی که اگر بار 500 کیلوگرم باشد، کابل باید توانایی تحمل 1500 کیلوگرم را داشته باشد.
ترمز
ترمز یکی از مهم‌ترین اجزای وینچ دستی است. این سیستم تضمین می‌کند که هنگامی که میل لنگ آزاد می‌شود، بار ثابت باقی بماند. وینچ‌های دستی ما از ترمز فشاری بار استفاده می‌کنند که تنها در صورت وجود بار فعال می‌شود.
محفظه
محفظه یک ساختار فلزی است که تمامی اجزا را در بر می‌گیرد و از آنها در برابر شرایط جوی و استفاده محافظت می‌کند. این محفظه باید قادر به تحمل نیروهایی باشد که در هنگام بلند کردن یا کشیدن بار ایجاد می‌شود. وینچ‌های دستی باید ضریب ایمنی 4 داشته باشند، که نشان‌دهنده قدرت مقاومت در برابر شرایط مختلف است.
سوالات متداول در مورد وینچ دستی و کاربردهای آن
سوال 1: هدف از میل لنگ در وینچ دستی چیست؟
میل لنگ یا همان اهرم دستی در وینچ‌های دستی، وظیفه انتقال نیروی انسانی به حرکت چرخشی درام (طبل) را بر عهده دارد. این نیرو از طریق چرخش میل لنگ، به دستگاه منتقل می‌شود تا بار از روی زمین بلند یا کشیده شود. در وینچ‌های دستی، این میل لنگ می‌تواند به طور مستقیم به درام متصل باشد یا از طریق یک سیستم گیربکس به درام منتقل شود. میزان نیروی وارد شده به میل لنگ و سرعت چرخش آن بستگی به طراحی وینچ دارد.
سوال 2: نیروی وارد شده به میل لنگ چگونه به درام منتقل می‌شود؟
در وینچ‌های دستی، نیروی وارد شده به میل لنگ می‌تواند به طور مستقیم یا از طریق گیربکس به درام منتقل شود. در وینچ‌های بدون گیربکس، نیروی وارد شده توسط میل لنگ به صورت مستقیم به درام منتقل می‌شود. اما در وینچ‌هایی که گیربکس دارند، نیروی وارد شده به میل لنگ ابتدا از طریق چرخ‌دنده‌ها افزایش گشتاور یا تغییر سرعت می‌یابد و سپس به درام منتقل می‌شود. در این حالت، گیربکس قادر است نیروی بیشتری را با سرعت کمتری به درام منتقل کند، که این امر کمک می‌کند تا بارهای سنگین‌تر با تلاش کمتر بلند شوند.
سوال 3: چگونه بازوی اهرمی بر نیروی لازم برای کار کردن با وینچ تاثیر می‌گذارد؟
بازوی اهرمی یا طول اهرم در وینچ به طور مستقیم بر نیروی لازم برای عملیات وینچ تاثیر دارد. به طور کلی، هرچه طول بازوی اهرم بیشتر باشد، نیروی لازم برای حرکت دادن بار کمتر خواهد شد. این امر به دلیل افزایش گشتاور حاصل از طول بیشتر بازو است. گشتاور برابر با نیروی وارد شده ضربدر فاصله نقطه اعمال نیرو از محور دوران است. به همین دلیل، با استفاده از بازوی بلندتر، نیروی کمتری برای جابجایی بار لازم است.
سوال 4: تفاوت بین وینچ‌های دستی با گیربکس و بدون گیربکس چیست؟
وینچ‌های دستی با گیربکس و بدون گیربکس از نظر نسبت گشتاور و سرعت متفاوت هستند. در وینچ‌های بدون گیربکس (که در سیستم‌هایی مانند مدل TL150 استفاده می‌شود)، نسبت حرکت میل لنگ به درام به صورت 1 به 1 است، یعنی هر بار چرخش میل لنگ یک چرخش کامل درام را به دنبال دارد. این نوع وینچ‌ها برای کارهای سبک‌تر و سرعت‌های بالا مناسب هستند. اما در وینچ‌های دستی با گیربکس، سیستم گیربکس به تغییر نسبت بین گشتاور و سرعت کمک می‌کند. با این سیستم، گشتاور بیشتر و سرعت کمتری ایجاد می‌شود، که امکان بلند کردن بارهای سنگین‌تر با نیروی کمتری را فراهم می‌آورد.
سوال 5: گیربکس چگونه بر ظرفیت بلند کردن و سرعت وینچ تاثیر می‌گذارد؟
گیربکس در وینچ‌ها به طور کلی ظرفیت بلند کردن بار را افزایش می‌دهد و در عین حال سرعت بلند شدن بار را کاهش می‌دهد. این سیستم با تغییر نسبت چرخ‌دنده‌ها، نیروی بیشتری را با چرخش کمتر درام تولید می‌کند. به عنوان مثال، اگر نسبت گیربکس 1:10 باشد، به ازای هر 10 بار چرخش میل لنگ، تنها یک بار چرخش درام اتفاق می‌افتد. این کاهش سرعت باعث می‌شود که بارهای سنگین‌تر با نیروی کمتری بلند شوند، اما در عوض زمان بیشتری برای بلند کردن بار نیاز خواهد بود.
سوال 6: اجزای اصلی یک وینچ دستی چیست و چگونه با هم عمل می‌کنند؟
اجزای اصلی وینچ دستی عبارتند از:
- میل لنگ (Crank): این قسمت توسط اپراتور چرخانده می‌شود تا نیرو را به درام منتقل کند.
- درام (Drum): یک سیلندر است که کابل به دور آن پیچیده می‌شود و با چرخش آن، بار از روی زمین بلند یا کشیده می‌شود.
- کابل (Cable): ماده‌ای است که به بار متصل می‌شود و می‌تواند از جنس فولاد یا طناب‌های مصنوعی باشد.
- ترمز (Brake): یکی از ویژگی‌های ایمنی وینچ است که تضمین می‌کند بار پس از آزاد شدن میل لنگ، به طور ناگهانی حرکت نکند.
- گیربکس (Gearbox): چرخ‌دنده‌ها در این قسمت تغییر نسبت گشتاور و سرعت بین میل لنگ و درام را ایجاد می‌کنند و به بالا بردن بارهای سنگین کمک می‌کنند.
سوال 7: سیستم ترمز در وینچ دستی چه عملکردی دارد؟
سیستم ترمز در وینچ دستی برای ایمنی بسیار مهم است. این سیستم باعث می‌شود که در صورت رها کردن میل لنگ، بار متوقف شود و از افتادن یا حرکت ناگهانی آن جلوگیری کند. معمولاً ترمز به صورت خودکار فعال می‌شود و از طریق فشار بار بر روی سیستم ترمز، فعالیت می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود که کار با وینچ‌های دستی در محیط‌های خطرناک و شرایط سخت، ایمن‌تر باشد.
سوال 8: طول کابل و قطر درام چگونه بر عملکرد وینچ تاثیر می‌گذارد؟
طول کابل و قطر درام هر دو بر عملکرد وینچ تاثیر دارند. طول بیشتر کابل به این معنی است که می‌توان بارها را از فاصله‌های دورتر جابجا کرد، در حالی که قطر درام مشخص می‌کند که چقدر کابل می‌تواند بر روی درام پیچیده شود. هرچه درام بزرگتر باشد، می‌تواند بارهای سنگین‌تری را بلند کند، اما در عین حال تعداد بیشتری چرخش میل لنگ برای جابجایی کامل بار نیاز است.
سوال 9: چرا بازوی اهرمی طولانی‌تر ظرفیت بلند کردن وینچ را افزایش می‌دهد؟
بازوی اهرمی طولانی‌تر ظرفیت بلند کردن وینچ را از آن جهت افزایش می‌دهد که گشتاور اعمالی بر درام بیشتر می‌شود. این افزایش گشتاور به اپراتور این امکان را می‌دهد که بارهای سنگین‌تری را با نیروی کمتری بلند کند. این پدیده به عنوان افزایش "مزیت مکانیکی" شناخته می‌شود که طبق اصول فیزیک، به معنای تقسیم نیروی وارد شده بر مسافتی است که بار جابجا می‌شود.
سوال 10: چه موادی برای ساخت وینچ دستی استفاده می‌شود و چرا این مواد انتخاب می‌شوند؟
مواد استفاده شده در ساخت وینچ‌های دستی باید مقاوم و ضد زنگ باشند، به ویژه در شرایط محیطی سخت مانند مناطق مرطوب یا صنعتی. معمولاً از فولاد گالوانیزه، فولاد ضد زنگ یا فلزات پوشش‌داده شده برای جلوگیری از زنگ‌زدگی استفاده می‌شود. طراحی وینچ نیز باید به‌گونه‌ای باشد که تمامی اجزا مانند گیربکس، ترمز و میل لنگ درون یک محفظه مقاوم قرار گیرند تا در برابر فشار و آسیب‌های محیطی محافظت شوند.
دیدگاه خود را بنویسید