ปั้นจั่น
ปั้นจั่น (crane) เป็นเครื่องมือกลที่ใช้ในการยกและเคลื่อนย้ายวัสดุแข็งขนาดใหญ่สำหรับงานก่อสร้างอาคารและโครงสร้าง และสำหรับงานขึ้นของลงของทั่ว ๆ ไป ปั้นจั่นจะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ ส่วนของเครื่องยก (hoisting machinery) และส่วนของเสาหรือแขนยกหรือคาน เครื่องยกหรือชุดกว้านจะประกอบด้วยดรัมซึ่งจะถูกขับเคลื่อนโดยกำลังจากเครื่องยนต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้า โดยดรัมจะกว้านสลิงขึ้นลงโดยผ่านชุดรอกต่าง ๆ
ปั้นจั่นที่ใช้งานในการยกและเคลื่อนย้ายวัสดุในปัจจุบันมีหลายชนิดและประเภทซึ่งพอ ที่จะแบ่งตามลักษณะต่าง ๆ ได้คือ
1. แบ่งตามลักษณะของการเคลื่อนที่ของเสา หรือแขนยก หรือคาน
ซึ่งจะแบ่งเป็น
1.1 traveling crane ประกอบด้วยคานซึ่งปลายทั้งสองของคานจะเป็นลูกล้อที่เคลื่อนที่ไปบนราง โดยปกติแล้วจะเป็นรางซึ่งยกสูงสำหรับชุดกว้านหรือเครื่องยกก็จะเคลื่อนที่ไปมาได้ ในแนวของคานตามรูปที่ 12.9 ปั้นจั่นชนิดนี้ส่วนใหญ่จะใช้งานยกภายในอาคาร

1.2 gantry crane เป็นปันจั่นซึ่งปรับปรุงมาจาก traveling crane เพื่อจะนำไปใช้ งานภายนอกอาคาร ตัวคานจะมีขาสองด้านซึ่งขาก็จะมีลูกล้อที่จะใช้เลื่อนไปบนรางหรือเลื่อนไปบนพื้น ส่วนชุดกว้านหรือเครื่องยกก็จะเคลื่อนที่ไปมาได้เช่นเดียวกับ traveling crane และชุดกว้านโดยทั่วไปก็จะเป็นแบบกว้านไฟฟ้า สำหรับขนาดเล็กอาจจะเป็นกว้านแบบใช้คนดึงหรือ ใช้คนหมุนก็ได้

1.3 rotory crane ปั้นจั่นแบบนี้อาจจะมีแขน (boom) ยื่นออกไป ปลายด้านล่างของ แขนยกจะยึดติดกับแกนหรือแท่นที่หมุนได้รอบตัว ซึ่งแท่นหมุนนี้อาจจะยึดติดตายกับพื้นหรือเป็นชนิดที่เคลื่อนที่ได้ หรือเป็นชนิดที่ยึดติดกับตัวรถก็ได้ สำหรับชุดกว้านก็จะเป็นแบบขับเคลื่อนด้วยกำลังจากเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้า หรือเป็นกว้านแบบใช้คนดึงหรือใช้คนหมุนก็ได้
1.4 jib crane เป็นปั้นจั่นที่รวมเอาการทำงานบางส่วนของ gantry crane และ rotary crane เข้าด้วยกัน โดยที่คานยกจะอยู่ในแนวระดับ ชุดกว้านจะเคลื่อนที่ได้ในแนวคาน สำหรับตังคานจะยึดติดกับสลักหรือแท่นที่หมุนได้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่หมุนรอบตัว

2. แบ่งตามลักษณะของแท่นหรือตัวรองรับ
ซึ่งจะแบ่งเฉพาะ rotary crane โดยจะแบ่งเป็น
2.1 ชนิดที่ติดตั้งบนรถล้อยางที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ (rubber tire carrier mounted crane) ซึ่งโดยปกติแล้วก็จะเป็นแบบที่ขับเคลื่อนทั้ง 4 ล้อ สามารถเคลื่อนที่ไปได้ในที่ขรุขระ และสามารถแบ่งออกเป็น rough terrain cranes สำหรับใช้งานในที่ขรุขระ และเป็นแบบ indistrial cranes สำหรับใช้งานในโรงงาน
2.2 ชนิดที่ติดตั้งบนรถบรรทุก (truck mounted crane) เป็นปั้นจั่นที่ออกแบบมาสำหรับติดตั้งบนรถบรรทุกที่มีขายในท้องตลาดทั่ว ๆ ไป หรือออกแบบสำหรับติดตั้งบนรถบรรทุกที่ ออกแบบขึ้นมาเอง รถปั้นจั่นแบบนี้เหมาะที่จะใช้งานในที่เรียบและสามารถเคลื่อนย้ายไปในที่ต่าง ๆ ได้รวดเร็ว

2.3 ชนิดที่ติดตั้งบนรถตีนตะขาบ (crawler mounted crane) เป็นปั้นจั่นที่ติดตั้งบนรถตีนตะขาบเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ไปได้ในที่ลุ่มแต่ความเร็วในการเคลื่อนที่จะตํ่า และการเคลื่อน ย้ายไปในที่ต่าง ๆ จะทำได้ยากคือจะต้องใช้รถลากจูงในการเคลื่อนย้าย

3. แบ่งตามลักษณะของแขนยก
ซึ่งจะแบ่งเฉพาะ rotary crane เช่นกัน โดยจะแบ่งเป็น
3.1 knuckleboom หรือ articulating boom crane เป็นปั้นจั่นที่มีแขนยกที่ทำเป็นชิ้น ๆ และเชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อที่หักตัวได้ โดยปกติแล้วจุดที่หักตัวได้นี้มีประมาณ 1-2 จุด ปั้นจั่นชนิดนี้ส่วนมากเป็นปั้นจั่นชนิดที่ใช้ติดตั้งกับรถบรรทุกที่มีขายทั่วไปในท้องตลาด

สำหรับลักษณะการใช้งานนั้นจะเหมาะสมกับการใช้งานในการขึ้นของและลงของจากกระบะของตัวรถที่ติดปั้นจั่นเอง
3.2 telescoping boom crane เป็นปั้นจั่นที่มีแขนยกที่ยืดออกได้โดยแขนยกจะสวมกันอยู่ จะยืดออกทีละช่วงหรือชั้น โดยทั่วไปแล้วแขนยกจะทำเป็น 3-4 ชั้นสวมกันอยู่ แขนยกแบบนี้ จะไม่มีจุดหัก แต่จะยกขึ้นลงได้ที่จุดของแกนหมุน สำหรับลักษณะงานที่ใช้นั้นจะเหมาะสมกับงานก่อสร้างหรือเคลื่อนย้ายวัสดุทั่ว ๆ ไป

3.3 fixed boom เป็นปั้นจั่นที่มีแขนยกตายตัว คือไม่สามารถยืดออกได้และไม่มีจุดที่หัก การใช้งานของปั้นจั่นนี้จะจำกัดกว่าปั้นจั่นที่มีแขนยกสองแบบแรก แขนยกของปั้นจั่นแบบนี้อาจจะเป็นท่อนเหล็กหรือเป็นโครงเหล็กที่ประกอบขึ้นจากเหล็กหลาย ๆ ชิ้นก็ได้

ความสามารถในการทำงานของปั้นจั่นก็คือ ขนาดนํ้าหนักสูงสุดที่ปั้นจั่นจะยกและเคลื่อนย้ายได้ สำหรับ rotary crane ความสามารถในการทำงานจะแสดงถึงขนาดนํ้าหนักสูงสุดที่ปั้นจั่น จะยกและเคลื่อนย้ายได้ที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของแขนยก ความสามารถในการทำงานของ rotary crane นี้จะขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญ 2 ประการ คือการทรงตัว (stability) ของตัวรถหรือตัวแท่น และความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ทำส่วนต่าง ๆ ของปั้นจั่น (strength of material)
1. การทรงตัวของตัวรถหรือตัวแท่น ก็คือสภาวะที่ตัวรถหรือตัวแท่นไม่เคลื่อนที่หรือไม่พลิกเอียงเมื่อยกน้-หนัก ซึ่งสำหรับปั้นจั่นแบบ rotary crane แล้วในการยกนํ้าหนักจะเป็นการยกนํ้าหนักขึ้นลงในแนวดิ่ง ซึ่งไม่ทำให้ตัวรถหรือตัวแท่นเคลื่อนที่ ดังนั้นการทรงตัวก็จะ

คำนึงถึงเฉพาะการพลิกเอียงของตัวรถเมื่อยกนํ้าหนักเท่านั้น สภาวะที่ตัวรถหรือตัวแท่นไม่พลิกเอียง ก็คือสภาวะทีตัวรถหรือตัวแท่นสมดุล (equilibrium) ซึ่งหมายความว่าโมเมนต์ซึ่งเกิดจากแรงต่าง ๆ ที่กระทำต่อตัวรถหรือตัวแท่นจะมีค่ารวมกันแล้วเป็นศูนย์ สามารถเขียนเป็นสมการได้คือ
= 0
= ผลรวมของโมเมนต์ที่เกิดจากแรงต่างๆที่กระทำต่อตัวรถหรือตัวแท่น
ความสามารถในการทำงานของปั้นจั่นเมื่อคำนึงถึงการทรงตัวของตัวรถหรือตัวแท่น ในที่นี้ก็หมายถึงน้ำหนักสูงสุด (w1) ที่รถปั้นจั่นจะยกขึ้นได้ โดยที่ตัวรถจะไม่พลิกเอียง ซึ่งตาม รูปที่ 12.19 ถ้านํ้าหนักที่ยก (w1) มากเกินไป รถปั้นจั่นจะพลิกเอียงรอบแกน A-A
ดังนั้นถ้าคิดโมเมนต์รอบแกน A-A ในสภาวะที่ตัวรถสมดุล สำหรับนํ้าหนักที่ยก w1 มากที่สุดก็คือสภาวะสมดุลที่แรงกระทำของพื้นที่ล้อหลังเป็นศูนย์ซึ่งจะได้

สำหรับแกนหมุนของรถปันจั่นแบบ rotory crane เนื่องจากปั้นจั่นแบบนี้สามารถทำงานได้รอบตัวหรือ 360 องศา ทำให้แกนหมุนหรือจุดหมุนนั้นเปลี่ยนไปตามตำแหน่งของปั้นจั่นขณะทำงาน โดยจุดหมุนของรถปั้นจั่นก็คือจุดที่ยางหรือขาหยั่ง (outrigger) ที่ใกล้นํ้าหนักที่ยกมากที่สุด
2. ความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ทำส่วนต่าง ๆ ของปั้นจั่น ความแข็งแรงของวัสดุจะขึ้นอยู่กับชนิดขนาดและรูปร่างของวัสดุ วัสดุชิ้นใด ๆ จะมีความแข็งแรงพอเพียงก็ต่อเมื่อมีแรงมากระทำต่อวัสดุชิ้นนั้น แล้ววัสดุชิ้นนั้นสามารถรับแรงที่มากระทำนั้นได้ โดยไม่แตกหัก งอ หรือ บิดเบี้ยว
ตารางแสดงขีดความสามารถในการทำงานของปั้นจั่นสำหรับปั้นจั่นแบบ rotary crane และใช้แขนยกแบบยืดออกได้นั้นจะขึ้นอยู่กับการทรงตัวของตัวรถหรือแท่นและความแข็งแรงของวัสดุที่ใช้ทำส่วนต่าง ๆ ดังกล่าวแล้วข้างต้น ซึ่งตารางแสดงขีดความสามารถในการทำงาน จึงต้องกำหนดด้วยรายละเอียดต่าง ๆ คือ
1. ตารางขอบเขตของการทำงาน (range diagram) ซึ่งเป็นตารางแสดงถึงขอบเขตของการทำงานของรถปั้นจั่น โดยทั่วไปจะเขียนเป็นกราฟ เช่น รูปที่ 12.20 แกนตั้งจะเป็นความสูงของขอเกี่ยว (hook elevation) หรือความสูงในแนวดิ่งของแขนยกนั่นเอง ซึ่งจะเป็นค่าแสดง ถึงความสามารถในการยกของขึ้นสูงในแนวดิ่ง สำหรับแกนนอนเป็นระยะรัศมีของการทำงาน หรือระยะห่างในแนวนอนเมื่อวัดจากแกนหมุน แกนหมุนในที่นี้ก็คือแกนผ่านจุดศูนย์กลางของแท่นหมุนระยะห่างในแนวนอนนี้ก็จะแสดงถึงความสามารถในการยกของที่อยู่ไกลจากแกนหมุนได้มากน้อยเพียงใด

สำหรับรายละเอียดขอบเขตของการทำงานนั้นก็จะแสดงขอบเขตคือความสูงของขอเกี่ยว และระยะห่างในแนวนอนที่มุมเอียงของแขนยกต่าง ๆ กัน และที่ความยาวของแขนยกต่าง ๆ กัน ตารางขอบเขตของการทำงานนี้จะแสดงรายละเอียดของรถปั้นจั่นเมื่อไม่ยกนํ้าหนัก แต่ถ้ายกนํ้าหนัก แล้วแขนยกจะงอเล็กน้อยทำให้มุมเอียงของแขนยกที่ระยะห่างในแนวนอนเท่ากับในตารางขอบเขต ของการทำงานจะผิดไปจากแสดงไว้ คือมุมเอียงของแขนยกจะเพิ่มขึ้น
2. ตารางแสดงนํ้าหนักที่สามารถยกได้ ตารางนี้โดยทั่วไปจะมีอยู่ 4 ตารางคือ
2.1 ตารางแสดงนํ้าหนักที่สามารถยกได้เมื่อขาหยั่งยืดออกหมด สำหรับการทำงาน รอบตัว จะแสดงถึงนํ้าหนักที่สามารถยกได้ที่ความยาวของแขนยกขนาดต่าง ๆ และที่ระยะรัศมีของการทำงานระยะต่าง ๆ
2.2 ตารางแสดงนํ้าหนักที่สามารถยกได้เมื่อขาหยั่งยืดออกหมดเฉพาะการทำงานด้านหน้า ของรถปั้นจั่น จะแสดงถึงนํ้าหนักที่สามารถยกได้ที่ความยาวของแขนยกขนาดต่าง ๆ และที่ระยะ รัศมีของการทำงานระยะต่าง ๆ เช่นกัน แต่สำหรับการทำงานด้านหน้าของรถปั้นจั่นนี้จะสามารถยกนํ้าหนักได้มากขึ้น เพราะนํ้าหนักของตัวรถจะช่วยถ่วงไม่ให้เกิดการพลิกเอียงได้มากกว่า การทำงานด้านข้าง
2.3 ตารางแสดงนํ้าหนักที่สามารถยกได้เมื่อไม่ใช้ยาหยั่ง ซึ่งเรียกว่า on rubber capacities ตารางนี้จะแสดงถึงนํ้าหนักที่สามารถยกได้ที่รัศมีของการทำงานระยะต่าง ๆ โดยจะแยกเป็นความสามารถเมื่อรถปั้นจั่นหยุดอยู่กับที่ และเมื่อรถปั้นจั่นเคลื่อนที่ไป ซึ่งความสามารถนี้ก็จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแขนยกและขนาดของยางด้วย
2.4 ตารางแสดงนํ้าหนักที่สามารถยกได้เมื่อต่อแขนออกไป (jib capacities) จะแสดงถึงนํ้าหนักที่สามารถยกได้ที่มุมของแขนยกและที่มุมของแขนต่อที่ทำกับแขนยกต่าง ๆ กัน
3. ตารางแสดงบริเวณของการทำงาน (lifting-area diagram) ซึ่งจะกำหนดบริเวณ ต่าง ๆ ของการทำงาน โดยแบ่งเป็นด้านหน้า ด้านหลัง และด้านข้าง รวมถึงตำแหน่งกึ่งกลางด้านหน้า