مصطلحات تصميم الرافعات: دليل المبتدئين للمصطلحات الأساسية

تُشكّل مصطلحات تصميم الرافعات أساسًا لقراءة الرسومات الهندسية، وإجراء حسابات التصميم، وتقديم المقترحات الفنية. يُقدّم هذا الدليل المصطلحات الشائعة التي تغطي معايير الرافعات، وفئات التشغيل، والهياكل المعدنية، والأحمال، ومؤشرات الأداء.

مصطلحات تصميم الرافعات الرئيسية: المعايير وفئات التشغيل

تصف معايير آلية الرافعة أداء تشغيل آلات الرفع، وتوفر أساسًا لتصميمها واختيار المعدات. وتراعي فئة تشغيل الرافعة استخدام قدرة الرفع والوقت، بالإضافة إلى عدد دورات العمل.

1. قدرة الرفع المقدرة (GN)

تُعرَّف سعة الرفع المقدرة بأنها الوزن الإجمالي للحمولة أو المواد التي يمكن للرافعة رفعها، بالإضافة إلى ملحقات الرفع القابلة للفصل (باستثناء موزعات الحاويات) أو الملحقات الأخرى مثل الكماشات وأجهزة الرفع الكهرومغناطيسية وعوارض الرفع. بالنسبة للرافعات ذات نصف القطر المتغير، مثل الرافعات البرجية والرافعات الشاحنة والرافعات البوابية، تتغير سعة الرفع المقدرة بتغير نصف قطر العمل. أما سعة الرفع المقدرة الاسمية فهي أقصى سعة رفع مسموح بها في ظل ظروف عمل آمنة عند الحد الأدنى لنصف القطر.

في الاستخدام العادي، تعني "قدرة الرفع" عمومًا قدرة الرفع المقدرة.

لدعم الإنتاج المتسلسل والتوحيد القياسي، تم وضع معيار سلسلة السعة المقدرة (الجدول 1-1). يشير المصدر إلى المعيار GB783-87 ويحدد الوحدة بالطن. بالنسبة لآلات الرفع المصممة حديثًا، يجب أن تتوافق سعة الرفع المقدرة للرافعة وآلية الرفع المساعدة مع قيم سلسلة المعيار. كما يجب أن تتوافق المعدات ذات الأداء الخاص مع قيم سلسلة المعيار، أو أن تبقى قريبة منها قدر الإمكان.

2. امتداد S

بالنسبة لرافعة الجسر، يُعرَّف الامتداد بأنه المسافة الأفقية بين محوري سكتي حركة الرافعة على الجسر. ويُرمز له بالرمز S، مع أن الرمز L كان شائع الاستخدام سابقًا، ويُقاس بالمتر (م). تخضع امتدادات رافعات الجسر الكهربائية لسلسلة معايير وطنية (انظر الجدول 1-2). يوضح الشكل 1-1 امتداد الرافعة. يعتمد امتداد رافعة الجسر على امتداد المبنى Sc؛ وفي سلسلة الامتدادات، تكون الزيادة عادةً 3 أمتار.

الشكل 1-1 يتضمن (أ) مدى الرافعة و (ب) مدى الرافعة ذات السكة المزدوجة.

3. مقياس K

يُعرَّف المقياس، الذي يُسمى أيضًا مسار العجلة، على النحو التالي:

• بالنسبة للعربة الكهربائية، فهي المسافة بين خطي المنتصف لقضبان العربة.
• بالنسبة للرافعة ذات الذراع، فهي المسافة بين محاور القضبان أو بين محاور عجلات التشغيل.

4. قاعدة العجلات ب

قاعدة العجلات، وتُسمى أيضاً تباعد المحاور، هي المسافة بين محاور ارتكاز الرافعة أو العربة على طول اتجاه الحركة الطولية. ويعتمد قياس قاعدة العجلات (B) على ترتيب عجلات الدعم.

5. ارتفاع الرفع H، وعمق الخفض h، ونطاق الرفع D

يحدد المصدر المسافات الرأسية ذات الصلة باستخدام أعلى وأدنى وضعيات العمل لملحق الرفع، ويعطي ما يلي:

D = H + h

في حال عدم وجود عمق للخفض، فإن نطاق الرفع (D) يساوي ارتفاع الرفع (H). يُقاس كل من ارتفاع الرفع وعمق الخفض باستخدام مركز وعاء الخطاف كنقطة مرجعية. أما بالنسبة لملحقات الرفع الأخرى، مثل الكماشات، فتُستخدم أدنى نقطة في الوضع المغلق كنقطة مرجعية.

6. سرعات تشغيل الآلية

تختلف سرعات تشغيل الآلية باختلاف آلية الرافعة:

• سرعة الرفع والخفض Vn: سرعة الإزاحة الرأسية للحمل المقنن في حالة التشغيل المستقرة، مقاسة بالمتر/دقيقة.
• سرعة حركة الرافعة أو الجسر بتقنية الواقع الافتراضي: سرعة حركة الرافعة التي تحمل حمولتها المقدرة على سطح أفقي أو سكة حديدية في حالة تشغيل مستقرة، مقاسة بالمتر/دقيقة.
• سرعة سير الترام Vt': سرعة عربة تحمل حمولتها المقدرة على طول سكة أفقية في حالة تشغيل مستقرة، مقاسة بالمتر/دقيقة.

7. حمولة العجلات

يمثل حمل العجلة أقصى ضغط رأسي يُمارس على عجلات الرافعة نتيجةً لوزن الجسر الذاتي، بالإضافة إلى وزن العربة الذاتي وقدرة الرفع المقدرة عندما تكون العربة في وضعها الأقصى. وهو أساس مهم لتصميم آلية الحركة والسكك الحديدية.

8. فئة الواجب

تُصنّف فئة تشغيل الرافعة وفقًا لفئة الاستخدام - أي إجمالي عدد دورات التشغيل خلال عمرها التصميمي - وحالة الحمولة. ويشير ذلك إلى مدى صعوبة عمل الرافعة، بما في ذلك مدى انشغالها بمرور الوقت وعدد مرات تعاملها مع الأحمال الكاملة.

يقسم المصدر فئات الخدمة إلى A1-A8. ويُقارن تقريبًا بين A1-A4 للخدمة الخفيفة، وA5-A6 للخدمة المتوسطة، وA7 للخدمة الثقيلة، وA8 للخدمة الشاقة جدًا. ويُبين الجدول 1-4 في المصدر أمثلة على فئات خدمة الرافعات.

المصطلحات الشائعة للهياكل والمكونات المعدنية للرافعات

1. هيكل معدني للرافعة

الهيكل المعدني للرافعة، والذي يُسمى أيضاً الهيكل الفولاذي للرافعة، هو هيكل قادر على حمل مختلف أحمال الرافعة. ويتكون من ألواح ومقاطع فولاذية مصنوعة من مواد معدنية، ويتم تجميعها في ترتيب هيكلي محدد باستخدام اللحام والتثبيت بالمسامير والبراغي وغيرها من طرق التوصيل.

تتكون الهياكل المعدنية للرافعات من عناصر حاملة للأحمال، وعناصر غير حاملة، وأجزاء وصل. تُعدّ العوارض الرئيسية، والعوارض الطرفية، والأرجل عناصر حاملة للأحمال، وتتطلب حسابات القوة والصلابة والاستقرار. أما الممرات، والدرابزينات، والسلالم فهي عناصر غير حاملة للأحمال؛ ويشير المصدر إلى أنها لا تتطلب حسابات القوة والصلابة والاستقرار، ولكن ينبغي مراعاة السلامة وسهولة الاستخدام وبيئة العمل. وتُستخدم اللحام والربط بالمسامير بشكل أساسي في الوصلات، بينما نادراً ما يُستخدم التثبيت بالبرشام حالياً.

2. أنواع الهياكل المعدنية النموذجية

تشمل الأنواع الشائعة هياكل الجسور، والرافعات الجسرية، والأبراج، والرافعات المفصلية. تُصنع الهياكل المعدنية للرافعات من عناصر وصفائح ومقاطع تُشكل عناصر أساسية مثل العوارض الرئيسية، والعوارض الطرفية، والأرجل. وتُشكل عناصر مختلفة هياكل الرافعات الأساسية مثل الجسور، والرافعات الجسرية، والأبراج، والرافعات المفصلية.

3. المصطلحات الهيكلية والمكونات الشائعة

• العارضة الرئيسية: العنصر الأساسي الحامل للأحمال في الرافعة العلوية أو الرافعة الجسرية، والذي يحمل حمولة الرفع.
• رجل: عنصر داعم لرافعة جسرية أو رافعة شاحنة يساعد في الحفاظ على استقرار التشغيل العام.
• جيب: ذراع ثابت أو تلسكوبي على رافعة من نوع الجيب يستخدم لرفع الأحمال وضبط نصف قطر العمل.
• آلية الرفع: الآلية التي ترفع وتخفض الأحمال عموديًا، وتتكون من محرك، وعلبة تروس، وأسطوانة، وفرامل، وخطاف، ومكونات أخرى.
• آلية السفر: الآلية التي تحرك الرافعة أو العربة بالكامل؛ وقد تكون مثبتة على سكة حديدية أو غير مثبتة عليها.
• آلية الدوران: الآلية التي تدير ذراع الرافعة حول محور رأسي، وتستخدم عادة في رافعات الشاحنات والرافعات المجنزرة ورافعات الأبراج.
• الفرامل: جهاز فرملة يستخدم للتوقف، وتحديد السرعة، والتثبيت الآمن.
• مفتاح الحد: جهاز أمان يحد من ارتفاع الرفع أو مسافة الحركة أو زاوية الدوران لمنع تجاوز الحركة.
• محدد الحمل الزائد: جهاز أمان يقوم تلقائيًا بقطع قوة الرفع عندما يتجاوز الحمل المرفوع القيمة المقدرة.

شروط التحميل والفرض

1. الأحمال العادية

تتعرض الرافعة لأحمال منتظمة بشكل متكرر أثناء تشغيلها العادي. وتشمل هذه الأحمال أحمال الجاذبية، وأحمال القصور الذاتي الناتجة عن تسارع أو تباطؤ الرافعة عند القيادة أو الكبح، والأحمال الناتجة عن إزاحة أو تشوه الهيكل الفولاذي للرافعة. يجب أخذ هذه الأحمال في الاعتبار عند حساب ومراجعة مقاومة الرافعة، وعدم استقرارها المرن، وفشلها الناتج عن الإجهاد.

تشمل الأحمال المنتظمة ما يلي:

• حمل الوزن الذاتي PG: قوة الجاذبية للهيكل الفولاذي للرافعة، والآليات، والمعدات الكهربائية، والكتل الأخرى.
• حمولة الرفع المقدرة PQ: قوة الجاذبية للكتلة المرفوعة الكلية عند رفع الحمولة المقدرة. وعندما تكون حمولة الرفع كبيرة، يجب احتساب وزن ملحق الرفع وحبل الرفع.
• الحمل القصوري للحركة الأفقية PH: القوة القصور الذاتي الأفقية الناتجة عن كتلة الرافعة أو العربة والكتلة المرفوعة عند التحرك طولياً أو عرضياً والتسارع أو الكبح في مستوى أفقي.

2. الأحمال العرضية

الأحمال العرضية هي أحمال لا تحدث بشكل متكرر أثناء التشغيل العادي، ولكنها قد تحدث من حين لآخر. وتشمل بشكل رئيسي الأنواع التالية:

• الحمل الجانبي الأفقي الناتج عن الانحراف Ps: الحمل الناتج عن رد الفعل التوجيهي في جهاز التوجيه، مثل شفة العجلة أو عجلة التوجيه الأفقية، عندما تنحرف الرافعة أو العربة أثناء الحركة الطولية أو العرضية.
• حمولة الدرجة Pp: المقاومة التي تواجهها الرافعة أو العربة عند صعودها على طول سكة التشغيل. يبدو أن عبارة "على طول سكة التشغيل" في المصدر تحتوي على خطأ نصي وتتطلب مراجعة فنية.
• حمل الرياح أثناء الخدمة Pw: أقصى قوة رياح يجب أن تتحملها رافعة خارجية أثناء التشغيل. ويشير المصدر أيضاً إلى أحمال الجليد والثلج ودرجات الحرارة.

3. الأحمال الخاصة

الأحمال الخاصة هي الأحمال التي تحدث في ظروف استثنائية عندما لا تعمل الرافعة بشكل طبيعي أو تكون خارج الخدمة. وتشمل بشكل رئيسي الأنواع التالية:

• تحميل التصادم على الكمبيوتر الشخصي: الحمل الناتج عن اصطدام رافعتين متجاورتين على نفس السكة، أو عندما تصطدم رافعة بمصد في نهاية السكة.
• حمل الانقلاب الأفقي Psl: على سبيل المثال، في رافعة تكديس، قد يصطدم جسم أو جهاز مناولة الأحمال يتحرك داخل إطار توجيه رفع صلب، أو الطرف السفلي لإطار التوجيه الصلب، بعائق ويولد قوة أفقية تميل إلى قلب الرافعة أو العربة.
• الحمل الزلزالي PE: حمل ناتج عن زلزال ويؤثر على رافعة من نوع الرافعة.
• حمل الرياح خارج الخدمة: أقصى قوة رياح يمكن أن تتحملها الرافعة أثناء توقفها عن العمل، مقاسة بوحدة نيوتن.

قد تحدث أحمال أخرى في حالات محددة، مثل أحمال العمليات. حمل الإجهاد هو حمل دوري متناوب يتعرض له الهيكل أثناء تشغيل الرافعة بشكل متكرر ويؤثر على عمر خدمة المعدات.

مصطلحات مؤشرات الأداء

• القوة، بما في ذلك التحقق من قوة التحمل: قدرة العنصر على تجنب الانهيار تحت تأثير القوى الخارجية. تشمل القوة مقاومة الشد والضغط، ومقاومة الانحناء، ومقاومة القص، ومقاومة التحمل أو السحق.
• صلابة: القدرة على الحد من تشوه العنصر تحت تأثير القوى الخارجية. وتشمل الصلابة الساكنة في الاتجاهين الرأسي والأفقي، بالإضافة إلى الصلابة الديناميكية المتعلقة بالاستخدام.
• استقرار: القدرة على مقاومة فقدان الاستقرار تحت تأثير القوى الخارجية. وتشمل هذه القدرة الإجمالية على مقاومة الانقلاب، واستقرار العناصر الكلية، والاستقرار المحلي.
• عامل الأمان: هامش الأمان المحفوظ في التصميم، والذي يُعرَّف هنا بأنه نسبة قدرة تحمل الهيكل إلى الحمل الفعلي. ويجب أن يفي بمتطلبات الكود المعمول به.
• الإجهاد المسموح به: قيمة الإجهاد القصوى التي يسمح بها الكود المعمول به للمادة الإنشائية لتحملها.

ملخص

تُعد هذه المصطلحات أساسية وشائعة الاستخدام في تصميم الرافعات. وهي تدعم إعداد الرسومات، وحسابات المعلمات، ومناقشات المقترحات الفنية، والدراسة المتعمقة للتصميم الهيكلي وتطبيق القوانين.

سيندي

واتساب: +86 191 3738 6654

بريد إلكتروني: cindywang@hndfcrane.com

أنا سيندي، ولدي 10 سنوات من الخبرة العملية في صناعة الرافعات واكتسبت ثروة من المعرفة المهنية. لقد اخترت الرافعات المرضية لأكثر من 500 عميل. إذا كانت لديك أي احتياجات أو أسئلة حول الرافعات، فلا تتردد في الاتصال بي، وسأستخدم خبرتي وخبرتي العملية لمساعدتك في حل المشكلة!