Dźwig, znany również jako dźwig mostowy lub suwnica, to rodzaj maszyny używanej do podnoszenia. Dźwigi są zazwyczaj wyposażone w nawijarkę (zwaną także bębnem linowym), liny stalowe lub łańcuchy i krążki linowe, które można wykorzystać zarówno do podnoszenia i opuszczania materiałów, jak i do poziomego przemieszczania ich. Wykorzystuje jedną lub więcej prostych maszyn, takich jak podnośnik, aby uzyskać przewagę mechaniczną i w ten sposób przenosić ładunki poza normalne możliwości człowieka. Dźwigi są powszechnie stosowane w branży transportowej do załadunku i rozładunku towarów, w budownictwie do przemieszczania materiałów oraz w przemyśle produkcyjnym do montażu ciężkiego sprzętu.
Pierwsze żurawie budowlane zostały wynalezione przez starożytnych Greków i były napędzane przez ludzi lub zwierzęta pociągowe, takie jak osły. Dźwigi te były używane do budowy wysokich budynków. Później opracowano większe dźwigi, w których zastosowano koła z bieżnikiem ludzkim, umożliwiające podnoszenie większych ciężarów. W późnym średniowieczu wprowadzono żurawie portowe do załadunku i rozładunku statków oraz pomocy przy ich budowie – niektóre z nich wbudowano w kamienne wieże, aby zapewnić dodatkową wytrzymałość i stabilność. Najwcześniejsze żurawie były konstruowane z drewna, ale wraz z nadejściem rewolucji przemysłowej dominowały żeliwo i stal.
Przez wiele stuleci energia była dostarczana dzięki wysiłkowi fizycznemu ludzi lub zwierząt, chociaż wciągniki w młynach wodnych i wiatrakach mogły być napędzane wykorzystującą energię naturalną. Pierwszą moc „mechaniczną” zapewniały silniki parowe. Najstarszy dźwig parowy wprowadzono w XVIII lub XIX wieku, a wiele z nich było w użyciu aż do końca XX wieku. Nowoczesne dźwigi zwykle wykorzystują silniki spalinowe lub silniki elektryczne i układy hydrauliczne, aby zapewnić znacznie większy udźwig niż był to wcześniej możliwy, chociaż żurawie ręczne są nadal wykorzystywane tam, gdzie dostarczanie mocy byłoby nieekonomiczne.
Dźwigi występują w ogromnej różnorodności form – każda dostosowana do konkretnego zastosowania. Rozmiary wahają się od najmniejszych żurawi, używanych w warsztatach, po najwyższe żurawie wieżowe, używane do wznoszenia wysokich budynków. Od pewnego czasu minidźwigi wykorzystuje się także do wznoszenia wysokich budynków, aby ułatwić budowę poprzez dotarcie do ciasnych przestrzeni. Wreszcie możemy znaleźć większe pływające dźwigi, zwykle używane do budowy platform wiertniczych i ratowania zatopionych statków.
Projektując żurawie, należy wziąć pod uwagę trzy główne kwestie. Po pierwsze, dźwig musi być w stanie unieść ciężar ładunku; po drugie, dźwig nie może się przewrócić; po trzecie, dźwig nie może pęknąć.
Dźwigi ilustrują użycie jednej lub większej liczby prostych maszyn w celu uzyskania przewagi mechanicznej:
•Dźwignia:
Żuraw balansowy zawiera poziomą belkę obracaną wokół punktu zwanego punktem podparcia. Zasada działania dźwigni pozwala na podniesienie dużego ładunku przymocowanego do krótszego końca belki za pomocą mniejszej siły przyłożonej w przeciwnym kierunku do dłuższego końca belki. Stosunek ciężaru ładunku do przyłożonej siły jest równy stosunkowi długości ramienia dłuższego i krótszego i nazywany jest przewagą mechaniczną.
• Koło pasowe:
Żuraw obrotowy zawiera pochyloną rozpórkę, która podtrzymuje stały blok koła pasowego. Kable są owinięte wielokrotnie wokół nieruchomego bloku i wokół innego bloku przymocowanego do ładunku. Kiedy wolny koniec liny jest ciągnięty ręcznie lub za pomocą maszyny do nawijania, układ kół pasowych wywiera na obciążenie siłę równą przyłożonej sile pomnożonej przez liczbę długości liny przechodzącej pomiędzy dwoma blokami. Ta liczba to zaleta mechaniczna.
• Cylinder hydrauliczny:
Można go wykorzystać bezpośrednio do podniesienia ładunku lub pośrednio do przesunięcia wysięgnika lub belki, na której znajduje się inne urządzenie podnoszące.
Dźwigi, jak wszystkie maszyny, przestrzegają zasady zachowania energii. Oznacza to, że energia dostarczona do obciążenia nie może przekroczyć energii włożonej do maszyny. Na przykład, jeśli układ kół pasowych pomnoży przyłożoną siłę dziesięciokrotnie, wówczas obciążenie przesunie się tylko o jedną dziesiątą przyłożonej siły. Ponieważ energia jest proporcjonalna do siły pomnożonej przez odległość, energia wyjściowa jest w przybliżeniu równa energii wejściowej (w praktyce nieco mniej, ponieważ część energii jest tracona na skutek tarcia i innych nieefektywności).
Ta sama zasada może działać w odwrotną stronę. W przypadku jakiegoś problemu połączenie dużego obciążenia i dużej wysokości może przyspieszyć małe obiekty do ogromnej prędkości. Takie pociski mogą spowodować poważne uszkodzenia pobliskich konstrukcji i ludzi. Żurawie mogą również wchodzić w reakcje łańcuchowe; pęknięcie jednego dźwigu może z kolei zniszczyć pobliskie dźwigi. Żurawie trzeba uważnie obserwować.
