Žerjav, znan tudi kot mostni žerjav ali mostni žerjav, je vrsta stroja, ki se uporablja za dvigovanje. Žerjavi so običajno opremljeni z navijalko (imenovano tudi boben za žično vrv), žičnimi vrvmi ali verigami in snopiči, ki se lahko uporabljajo za dvigovanje in spuščanje materialov ter za njihovo vodoravno premikanje. Uporablja enega ali več preprostih strojev, kot je dvigalo, da ustvari mehansko prednost in tako premakne bremena, ki presegajo običajne zmožnosti človeka. Žerjavi se običajno uporabljajo v transportni industriji za nakladanje in razkladanje tovora, v gradbeništvu za premikanje materialov in v predelovalni industriji za sestavljanje težke opreme.
Prve gradbene žerjave so izumili stari Grki, poganjali pa so jih ljudje ali tovorne živali, kot so osli. Ti žerjavi so bili uporabljeni za gradnjo visokih zgradb. Kasneje so razvili večja žerjava, ki so uporabljala človeška tekalna kolesa, kar je omogočalo dvigovanje težjih bremen. V visokem srednjem veku so bili uvedeni pristaniški žerjavi za nakladanje in razkladanje ladij ter pomoč pri njihovi gradnji – nekateri so bili vgrajeni v kamnite stolpe za dodatno moč in stabilnost. Najzgodnejši žerjavi so bili izdelani iz lesa, vendar sta lito železo in jeklo prevzela prednost s prihodom industrijske revolucije.
Dolga stoletja so moč pridobivali s fizičnim naporom ljudi ali živali, čeprav je dvigala v vodnih mlinih in vetrnicah lahko poganjala izkoriščena naravna moč. Prvo "mehansko" moč so zagotovili parni stroji, najzgodnejši parni žerjav je bil uveden v 18. ali 19. stoletju, mnogi pa so ostali v uporabi tudi v poznem 20. stoletju. Sodobni žerjavi običajno uporabljajo motorje z notranjim zgorevanjem ali elektromotorje in hidravlične sisteme, da zagotovijo veliko večjo dvižno zmogljivost, kot je bilo mogoče prej, čeprav se ročna žerjava še vedno uporabljajo tam, kjer bi bilo zagotavljanje moči neekonomično.
Žerjavi obstajajo v ogromno različnih oblikah – vsaka je prilagojena določeni uporabi. Velikosti segajo od najmanjših strelnih žerjavov, ki se uporabljajo v delavnicah, do najvišjih stolpnih žerjavov, ki se uporabljajo za gradnjo visokih zgradb. Nekaj časa se mini žerjavi uporabljajo tudi za gradnjo visokih zgradb, da bi olajšali gradnjo z doseganjem ozkih prostorov. Končno lahko najdemo večje plavajoče žerjave, ki se običajno uporabljajo za gradnjo naftnih ploščadi in reševanje potopljenih ladij.
Pri načrtovanju žerjavov so trije glavni vidiki. Prvič, žerjav mora biti sposoben dvigniti težo tovora; drugič, žerjav se ne sme prevrniti; tretjič, žerjav ne sme počiti.
Žerjavi ponazarjajo uporabo enega ali več preprostih strojev za ustvarjanje mehanske prednosti:
•Vzvod:
Ravnotežni žerjav vsebuje vodoravni nosilec, ki je zasukan okoli točke, imenovane oporišče. Načelo vzvoda omogoča, da se težko breme, pritrjeno na krajši konec nosilca, dvigne z manjšo silo, ki deluje v nasprotni smeri na daljši konec nosilca. Razmerje med težo bremena in uporabljeno silo je enako razmerju dolžin daljše in krajše roke in se imenuje mehanska prednost.
• Škripec:
Žerjav s krakom vsebuje nagnjeno oporo, ki podpira fiksni blok škripca. Kabli so večkrat oviti okoli fiksnega bloka in okrog drugega bloka, pritrjenega na breme. Ko prosti konec kabla potegnete ročno ali z navijalnim strojem, sistem škripcev prenese silo na obremenitev, ki je enaka uporabljeni sili, pomnoženi s številom dolžin kabla, ki poteka med obema blokoma. Ta številka je mehanska prednost.
• Hidravlični cilinder:
To se lahko uporablja neposredno za dvig tovora ali posredno za premikanje kraka ali nosilca, ki nosi drugo dvižno napravo.
Žerjavi, tako kot vsi stroji, upoštevajo načelo ohranjanja energije. To pomeni, da energija, dovedena bremenu, ne more preseči energije, vložene v stroj. Na primer, če sistem škripcev pomnoži uporabljeno silo z deset, se obremenitev premakne le za eno desetino uporabljene sile. Ker je energija sorazmerna sili, pomnoženi z razdaljo, ostane izhodna energija približno enaka vhodni energiji (v praksi nekoliko manj, ker se nekaj energije izgubi zaradi trenja in drugih neučinkovitosti).
Isti princip lahko deluje tudi obratno. V primeru težave lahko kombinacija velike obremenitve in velike višine pospeši majhne predmete do ogromne hitrosti. Takšni izstrelki lahko resno poškodujejo bližnje strukture in ljudi. Žerjavi lahko pridejo tudi do verižne reakcije; zlom enega žerjava lahko uniči bližnje žerjave. Žerjave je treba skrbno opazovati.
