از گذشته دور تاکنون تجهیزات حمل بار نقش بسزایی در صنعت داشته اند. سابقه تجهیزات حمل بار، تاریخ وسیعی در صنعت دارند. تنوعی از تکنیک های بلند کننده دستی و کمک کننده های مکانیکی توسط انسان ساخته شدند که این تجهیزات حمل بار از قبیل اهرم ها و تسمه ها نمونه هایی ساده و پرکاربرد بودند. رایج ترین تجهیزات حمل بار قلابی شکل، انواع مختلفی از تسمه ها هستند. این وسایل اغلب به صورت اتصال شونده به بار هستند که طبقه بندی آن ها شامل تسمه آهنی ، تسمه های طناب سیمی، تسمه های مش فلزی، تسمه های طناب الیافی و تسمه های تخت مصنوعی است. انواع روش های دستی و کمک های مکانیکی در تمام سوابق توسعه بشریت شرح و نشان داده شده است. سوابق پیشین حاکی از استفاده بسیار از اهرم ها و تسمه های ساده بوده است.
تجهیزات حامل بار، در ابتدا پیشرفت خوبی در مصر باستان و پس از آن در تمدن های یونانی و رومی داشته اند. در ادامه این تجهیزات حامل بار جایگاه ویژه ای در انقلاب صنعتی پیدا کردند و با گام های بزرگ تر در قرن بیستم پیش رفت. رایج ترین تجهیزات حمل بار قلابی شکل انواع مختلفی از تسمه ها هستند. این وسایل اغب به صورت اتصال شونده به بار هستند که طبقه بندی آن ها شامل تسمه های زنجیره ای آلیاژ فولادی، تسمه های طناب سیمی، تسمه های مش فلزی، تسمه های طناب الیافی و تسمه های تخت مصنوعی است.
این نوع تسمه های بلند کننده مانند تسمه آهنی ، معمولا بیشتر از وسایل بلندکننده دیگر نیاز به رسیدگی های ایمنی دارد، زیرا معمولا توسط افراد بدون تخصص به طور ناصحیح به کار می رود. طرز استفاده نادرست تسمه بدین معناست که تسمه بیش از حد بار مجاز به کار رود که باعث فرسایش شدید و آسیب می شود. جهت جلوگیری از اتفاقی مهیب ، مهندسان باید تمام شرایط را برای سیستم تسمه در نظر گرفته و پیش بینی کنند.
در ابتدا زنجیر تسمه ای از آهن کار شده ساخته می شد، معمولا تسمه آهنی با درصد کربن کم ساخته می شوند. به هر حال آلیاژ فولادی برای ساخت تسمه آهنی توصیه می شود. کد آمریکایی ANSI B30.9 ویژگی های زنجیر نام برده، حداقل بار وارد شده و نظارت و تجهیزات برای زنجیر آلیاژ فولادی را ذکر می کند. سازندگان می بایست یک برچسب بادوام برای هر تسمه آهنی بر روی آن بچسبانند
که شامل اندازه، ظرفیت بار و اسم سازنده باشد. در جدول بعد اطلاعات استحکام و مشخصات زنجیر آلیاژ فولاد آورده شده است.
مزایای انواع تسمه آهنی نسبت به تسمه های طناب سیمی، تسمه های مصنوعی تخت و تسمه های طناب سیمی، موقعیت مناسب برای بارهای ناهموار و خشن ، حالت های سایشی و دمای بالا است. به هر حال زنجیر آلیاژ فولادی نباید دمایی بالاتر از 100 درجه فارنهایت پس از دریافت از تولیدکننده گرما داده شود. با توجه به اتصالات تسمه آهنی و تمرکز تنش در اتصالات، در اثر کوچک ترین خطری نسبت به تسمه های طناب سیمی آسیب می بینند.
موسسه استاندارد آمریکا بیشینه مقدار قابل قبول از نظر فرسایش در هر نقطه از هر اتصال زنجیر آلیاژ فولادی را بیان می کند. در جدول زیر بیشینه مقدار قابل قبول خوردگی در هر نقطه از اتصال زنجیر برای تعدادی از اندازه زنجیرهای متداول آورده شده است.
زنجیرها با انواعی از اتصال های انتهایی مجهز می شوند. ساده ترین آن ها شامل حلقه ای، اتصال مستطیل کشیده شده، اتصال گلابی شکل و انواع مختلفی از قلاب های لغزان یا چنگکی هستند. این اتصالات به سهولت قابل دسترس از کارخانه های زنجیرسازی و معمولا ساخته شده از کربن یا آلیاژ فولادی گرما دیده هستند. بدیهی است که اتصال های انتهایی باید از نظر استحکام با زنجیر به کار رفته سازگار باشند. قلاب ها و اتصال های انتهایی متصل شده به تسمه آهنی از طریق جوش دادن و یا اتصال مکانیکی توسط کارخانه سازنده در دسترس است. از لحاظ هزینه، قیمت تسمه آهنی در مقایسه با سایر تسمه ها بیشتر می باشد که این امر به دلیل مواد اولیه گران تر آن می باشد.
تسمه های طناب سیمی مانند تسمه آهنی کاربرد زیادی در تجهیزات باربرداری دارند. این به خاطر نرخ استحکام به وزن بالای آن، انعطاف پذیری خوب، ذخیره سازی قدرت بالا و راحتی در بازرسی از این نوع تسمه هاست. در تمسه های طناب سیمی، اخطار قبل از عیب در اثر پارگی قسمت بیرونی سیم رخ می دهد و برخلاف زنجیر، عیب در یکی از قسمت های تسمه سیمی شکل در تمام وسیله حمل کننده ایجاد نمی کند.
به طور مثال برای یک تسمه طناب سیمی 6*19 ، یک بریدگی در سیم، میزان استحکام تسمه را کمتر از یک درصد کاهش می دهد. به تسمه های طناب سیمی نباید اجازه تاب خوردن داده شود، زیرا باعث ایجاد توزیعی نایکنواخت از بار و ایجاد تنش خمشی در رشته های بیرونی می شود. بعد از این که یک تسمه طناب سیمی پیچانده شود، تغییرات سیم معمولا دائمی می شوند. دلیل بسیاری از مشکلات در تسمه همین موضوع است.
به علت اینکه تسمه های طناب سیمی نیروهای متراکم را تحمل می کنند، آن ها بیشتر از تسمه های زنجیر متحمل بیرون آمدن از یک قلاب نگهداشت باز را دارند. لذا برای نگهداشتن تسمه سیمی باید یک ملاحظه ایمنی در نظر گرفت که معملا با یک زبانه ایمنی این کار انجام می شود. این بدان معنی نیست که تسمه های زنجیره ای هرگز نیاز به زبانه ایمنی برای قلاب مجهز شوند لیکن فقط تسمه های زنجیری احتمال کمتری نسبت به تسمه های طناب سیمی در هنگام شل شدن نیرو و بیرون آمدن تسمه از قلاب را دارند.
طناب سیمی از رشته سیم های به هم تابیده شده ساخته شده اند. در تسمه های طناب سیمی تعداد سیم ها معمولا 19 و 37 و تعداد رشته ها 6 و 7 هستند. رشته های طناب های سیمی پیرامون یک مغزی الیافی یا یک هسته سیمی به شکل طناب در آمده مستقل در می آیند. مغزی مقداری استحکام اضافی فراهم می سازد اما هدف اصلی نگهداشتن شکل و فرم سیم طنابی و کمک کردن به روان ساختن سیم است.
در مدل مغزی مستقل طناب سیمی مستحکم تر و حساس تر به خرابی نسبت به طناب سیمی مغزی الیافی است اما طناب مغزی مستقل انعطاف پذیری کمتری نسبت به طناب مغزی الیافی دارد. سازه رشته ای از تسمه های طناب سیمی همچنین بر انعطاف پذیری و مقاومت سایشی اثر می گذارد. سازه 19*6 انعطاف پذیری کمتری دارد اما مقاومت سایشی آن بیشتر از سازه 37*6 است.
به همین دلیل طناب 6*19 معمولا در قطر پایین تر تسمه های طناب سیمی و سازه 6*37 برای تسمه های طناب سیمی با قطر بزرگ تر توصیه می شود. تسمه های طناب سیمی برابر با قطر یک دایره ای است که آن را احاطه می کنند، بنابراین باید به هنگام استفاده از پرگار جهت اندازه گیری طناب سیمی دقت شود تا از اندازه گیری رشته های مجاور از وسط جلوگیری شود.
تسمه های طناب سیمی با مغزی لیفی باید به طور مداوم از قرار گرفتن در معرض دمای بالاتر از 200 درجه فارنهایت جلوگیری شود. تسمه های طناب سیمی با مغزی مستقل نباید در دمای بالاتر از 400 درجه فارنهایت یا زیر منفی 60 درجه فارنهایت استفاده شوند.
تسمه های مش فلزی مانند تسمه آهنی برای دمای بالا یا کاربردهای ساینده استفاده می شود. آن ها به طور وسیعی در بلند کردن میله و صفحه های فلزی یا وسایلی شبیه که تمایل به بریدن تسمه های تخت مصنوعی یا سیم بکسل را دارند، استفاده می شوند.
تسمه های مش فلزی از فولاد ضد زنگ و کربن ساخته می شود که می توانند در محدوده دمایی از منفی 29 درجه فارنهایت تا 550 درجه فارنهایت بدون کاهش مقدار بار مجاز دوام بیاورند. تسمه های مش فلزی استفاده شده در بارهایی که احتمال آسیب به آن ها وجود دارد و یا سطح نرمی دارند را اغلب با پلی وینیل کلراید آغشته می کنند. استاندارد تسمه های مش فلزی در 3 دسته مختلف شامل کار سنگین، کار متوسط و کار سبک تقسیم بندی می شوند.
هزاران سال پیش بشر برای ساختن انواع طناب ها از موی حیوانات و الیافی از گیاهان مانند موز استفاده می کرد. امروزه طناب های الیافی با دو نوع رایج ساختار، ساخته می شوند. طناب های با ساختار تابیده شده و قیطان باقی شده 2 نوع رایج هستند. از آنجایی که این بحث به تسمه ها پرداخته می شود، فقط طناب های تابیده شده با 3 رشته در این جا بحث می شود. با تابیدن چندین رشته نخ، یک نخ و با تابیدن چندین نخ یک رشته و با تابیدن چندین رشته یک طناب ساخته می شود. طناب های قیطان بافی شده اساسا در مواردی که نیاز به قطر کم است استفاده می شود از قبیل بند رخت، شال و ... این نوع طناب ها در تسمه های بلند کننده کاربرد ندارد.
تسمه های نایلونی در مقابل بازها مقاومند و نباید در معرض اسیدها قرار بگیرند. تسمه های پلی استر در مقابل اسیدها مقاومند و گاهی اوقات در فرو بردن مواد در اسید و برداشتن محلول به کار بسته می شوند. پلی پروپیلن در مقابل بازها و اسیدها مقاوم است اما در حلال های صنعتی نرم می شود. طناب های پلی پروپیلن به محکمی طناب های نایلونی و پلی استری نیستند، اما وزن سبک تر آن به شناور ماندن در آب اجازه می دهد.
تسمه های لوله ای تشکیل شده از الیاف فیلامنتی ممتد، بافته نشده، که به وسیله یک کاور محافظت شده است. تسمه های گرد پلی استری نباید در معرض دمای بیشتر از 90 درجه سانتی گراد یا زیر منفی 40 درجه سانتی گراد قرار گیرند.
انواع تسمه های گرد الیافی شامل
بی انتها: تسمه های گرد الیافی که به صورت ممتد و بدون سر با یک کاور محافظت کننده می باشند.
دوچشمی: تسمه های گرد الیافی که سر و انتهای آن دارای چشمی می باشند. معمولا با یک روکش اضافی بر روی بدنه شکل می گیرد.
چند پایه: تسمه های گرد الیافی دارای چند پایه می باشند.
ظرفیت بار برای تسمه های گرد الیافی که زاویه قرارگیری تسمه را نشان می دهد، متفاوت است.
تسمه های منسوج تخت از الیاف نایلون، پلی استر، پلی پروپیلن و غیره تحت عملیات بافندگی تهیه می شوند. زیرا آن ها نرم و انعطاف پذیر هستند. همچنین آن ها به طور وسیع در صنعت حمل بار با سطح های جلا داده شده و حساس که توسط تسمه های زنجیره ای آلیاژی، طناب های سیمی یا مش فلزی آسیب می بینند استفاده می شوند.
از دیگر مزایای این نوع تسمه ها می توان به ضد تولید جرقه، بی تاثیر در برابر کپک و باکتری، داشتن مشخصه ازدیاد طول در کاستن تاثیر نیروهای شوک دهنده اشاره کرد. وزن سبک تسمه های مصنوعی تخت مزیتی است برای کاربردهایی که نیاز به تعداد زیادی حمل کننده به وسیله کارکنان دارند.
مشهورترین ماده استفاده شده در تسمه های منسوج تخت، نایلون است. نایلون مقاومت شیمیایی خوبی در مقابل بسیاری از مواد شیمیایی دارد اما در محیط های اسیدی و عامل های سفیدگری استفاده نمی شود.
تسمه های تخت نایلونی در دماهای بالاتر از 180 درجه فارنهایت نباید استفاده شود. میزان ازدیاد طول در ظرفیت اسمی حدود 10 درصد مطابق با بیشتر سازندگان است. تسمه های تخت پلی استری به اندازه نایلون و یا پلی پروپیلن ازدیاد طول ندارد. همچنین در جاهایی که نیاز به حداقل میزان ازدیاد طول در تسمه مصنوعی تخت باشد ، استفاده می شود.
به منظور بهتر شدن تسمه های تخت مصنوعی در مقابل مقاومت سایشی و طول عمرشان، آن ها را با مواد مختلفی پوشش می دهند. نایلون و پلی پروپیلن در معرض پرتو فرابنفش مثل نور خورشید و جوش الکتریکی ناسازگار هستند. پوشش دادن تسمه ها به وسیله سازنده، مقاومت در برابر پرتوهای فرابنفش را بهتر می کند. حاشیه های تیز و برنده بر روی مواد بلند شده می تواند سبب بریدن قسمت بیرونی تسمه شود و به طور جدی ظرفیت ایمنی بلند کردن تسمه را کاهش دهد.