المكونات الهيكلية ووظائف رافعة المغرفة العلوية

تُعدّ رافعات المغرفة العلوية من المعدات الأساسية في مصانع صناعة الصلب، وهي مصممة للتعامل مع المعدن المنصهر ونقله بأمان في ظل ظروف تشغيل قاسية. ويؤثر تصميمها الهيكلي وأنظمة السلامة فيها بشكل مباشر على موثوقية الرفع وسلامة التشغيل. تشرح هذه المقالة المكونات الرئيسية لرافعة المغرفة العلوية ووظيفة كل جزء منها.

مكونات رافعة المغرفة العلوية

أ مغرفة رافعة علوية يتكون بشكل أساسي من أربعة أجزاء رئيسية: الجسر، والعربة (بما في ذلك ذراع التوزيع)، وآلية حركة الرافعة، والمعدات الكهربائية. وتُعتمد أنواع بناء مختلفة وفقًا لمتطلبات التشغيل المختلفة.

يتكون الجسر عادةً من هيكل مزدوج أو رباعي العوارض، يتألف من عوارض رئيسية صندوقية الشكل وعربات طرفية. تُثبّت قضبان على ألواح الحافة العلوية للعوارض الرئيسية لتسير عليها العربة. عند استخدام عوارض رئيسية ضيقة، توضع معدات التحكم الكهربائية على الممر بجانب العوارض الرئيسية؛ أما عند استخدام عوارض رئيسية عريضة، فتُرتّب معدات التحكم الكهربائية عادةً داخل العوارض الرئيسية.

العربة هي المكون الأساسي للرافعة. يحمل الجسر عربة واحدة أو عربتين، إحداهما رئيسية والأخرى مساعدة، وتتحرك العربات بشكل مستقل. تُجهز العربة بآلية رفع وآلية حركة، مع وجود ذراع التوزيع أسفل آلية الرفع. تستخدم آلية حركة العربة إما نظام دفع مركزي أو نظام دفع فردي.

تستخدم جميع آليات حركة الرافعة نظام دفع فردي، بعضها بنظام دفع ثنائي الزوايا وبعضها بنظام دفع رباعي الزوايا.

الأشكال من 2-1 إلى 2-3 أدناه هي أمثلة على بعض نماذج رافعات المغرفة العلوية، والتي يمكن من خلالها فهم خصائص بناء رافعات المغرفة العلوية.

عربة كرين

تتكون العربة بشكل أساسي من ثلاثة مكونات رئيسية: آلية الرفع، وآلية حركة العربة، وهيكل العربة. وتختلف ترتيبات العربة تبعًا لمتطلبات تشغيل الرافعة المختلفة؛ انظر الأمثلة في الأشكال من 2-1 إلى 2-3.

آلية الرفع

تتألف آلية الرفع عمومًا من جهاز تشغيل، ونظام سحب سلكي، وجهاز مناولة الأحمال، وأجهزة حماية. كما يستخدم البعض رافعة كهربائية كآلية رفع مساعدة.

تتضمن وحدة القيادة المحرك، والوصلة، وعمود التعويض، والفرامل، والمخفض، ومكونات أخرى. عند استخدام التحكم التقليدي أو التحكم في سرعة المحرك بتنظيم جهد الجزء الثابت، يكون المحرك من نوع الدوار الملفوف؛ أما عند استخدام التحكم في السرعة بتردد متغير، فيكون المحرك من نوع التردد المتغير. بالنسبة لآلية الرفع الرئيسية المزودة بمجموعتين من وحدات القيادة، في حال تعطل أحد المحركين أو إحدى مجموعتي أجهزة التحكم الكهربائية، يجب أن تتمكن المجموعة الأخرى من إكمال دورة عمل واحدة مع رفع الحمولة المقدرة.

يتضمن نظام الرفع بالحبل السلكي الحبل السلكي، ومجموعة الأسطوانة، ومجموعة البكرة الثابتة، وموازن الحبل السلكي، ومجموعة البكرة المتحركة. عندما تحتوي آلية الرفع الرئيسية على نقطتي رفع، يُستخدم نظام رفع بأربعة حبال؛ وعندما تحتوي على نقطة رفع واحدة، يُستخدم نظام رفع بحبلين.

يتضمن جهاز مناولة الأحمال الخطاف، والموزع غير القابل للفصل (بما في ذلك عوارض الرفع الثابتة المختلفة وخطافات الجسر الثابتة)، والموزع القابل للفصل (بما في ذلك عوارض الرفع القابلة للفصل المختلفة وخطافات الجسر القابلة للفصل).

لأغراض السلامة، زُوِّدت آلية الرفع بمحدد للحمل الزائد، ومحدد لارتفاع الرفع، ومفتاح للسرعة الزائدة. يُعدّ موضع الحد الأعلى لمحدد الارتفاع جهاز حماية مزدوجًا ذا شكلين مختلفين؛ المرحلة الأولى هي عادةً محدد ارتفاع الرفع عند طرف الأسطوانة، والمرحلة الثانية هي مفتاح حد الوزن (المطرقة). ويمكن أيضًا توفير مكبح أمان عند الحاجة.

في آلية الرفع، يتصل المحرك بالمخفض عبر وصلة؛ حيث يقوم عمود المخفض ذو السرعة المنخفضة بتدوير الأسطوانة، التي بدورها تُحرك جهاز مناولة الأحمال عبر نظام سحب الحبل السلكي. وطالما يتم التحكم في دوران المحرك للأمام والخلف، يُمكن رفع جهاز مناولة الأحمال وخفضه.

يختلف تركيب آلية الرفع تبعاً لمتطلبات التشغيل المختلفة. وتُعدّ الأشكال من 2-4 إلى 2-6 بعض الأمثلة على ذلك.

تحتوي آلية الرفع الموضحة في الشكل 2-5 على نقطتي رفع، وتستخدم نظام سحب رباعي الحبال ومجموعتين من وحدات القيادة. يتم توصيل المخفضين عند طرف السرعة العالية بواسطة وصلة، كما تم تركيب مكبح أمان على الأسطوانة.

يحتوي الشكل 2-6 أيضًا على نقطتي رفع، لكن ترتيب نظام الشد ذي الحبال الأربعة يختلف عن ذلك الموجود في الشكل 2-5. فهو يتميز بمجموعة واحدة من وحدة القيادة، ويتم تركيب فرامل أمان على الأسطوانة.

آلية سفر العربة

تتكون آلية حركة العربة بشكل أساسي من جهاز قيادة وجهاز دعم. يتألف جهاز القيادة بشكل رئيسي من المحرك، والمخفض، والفرامل، ومكونات أخرى. أما جهاز الدعم فيشمل العجلات وعوارض موازنة العجلات.

تعتمد آلية حركة العربة على نظام دفع مركزي أو نظام دفع فردي. وتستخدم بعض عربات الرافعات ذات الحمولة الكبيرة عوارض موازنة العجلات لتقليل الحمل عليها.

تستخدم آلية حركة العربة عادةً محركًا لتشغيل مُخفِّض سرعة رأسي، حيث يقوم عموده ذو السرعة المنخفضة بتحريك عجلات القيادة. عندما تستخدم آلية الحركة نظام تحكم تقليدي أو نظام تحكم في السرعة بتنظيم جهد الجزء الثابت، يكون المحرك من نوع الدوار الملفوف؛ أما عند استخدام نظام تحكم في السرعة بتردد متغير، فيكون المحرك من نوع التردد المتغير.

لضمان سلامة حركة العربة، تم تزويدها بمفتاح حدّ الحركة ومخمدات. فعندما تقترب العربة من موضع الحدّ، يعمل مفتاح الحدّ ويتم قطع الطاقة عن آلية الحركة؛ ثم تمتص المخمدات الطاقة المتبقية، ولا تستطيع آلية الحركة إلا السير في الاتجاه المعاكس.

تختلف هياكل حركة العربة باختلاف الظروف. يوضح الشكل 2-7 تصميمًا شائعًا لآلية حركة العربة في رافعات المغارف العلوية ذات الأربع عوارض والأربع مسارات، والتي تستخدم نظام دفع فردي. توجد أيضًا تصميمات أخرى حسب الحالة. يستخدم الشكل 2-8 نظام دفع مركزي، بينما يوضح الشكل 2-9 تصميمًا آخر بنظام دفع فردي. بالنسبة للعربات ذات قدرة الرفع العالية، يمكن إضافة عجلات باستخدام هيكل عارضة موازنة العجلات؛ يوضح الشكل 2-10 أحد أشكال هيكل عارضة موازنة العجلات.

آلية حركة الرافعة

تتألف آلية حركة الرافعة بشكل أساسي من جهاز قيادة الحركة ودعامة الحركة. يتكون جهاز قيادة الحركة بشكل رئيسي من المحرك، والمخفض، والفرامل، ومكونات أخرى. أما دعامة الحركة فتتضمن العجلات وعوارض موازنة العجلات. تستخدم آلية حركة الرافعة في الغالب نظام قيادة فردي، عادةً بمجموعتين أو أربع مجموعات من أجهزة القيادة. في حالة العوارض الرئيسية الضيقة، تُركّب آلية الحركة عادةً على ممر الجسر، بينما في حالة العوارض العريضة، تُركّب آلية الحركة عادةً عند نهايات العوارض الرئيسية من الداخل.

عند استخدام التحكم التقليدي أو التحكم في سرعة تنظيم جهد الجزء الثابت، يكون المحرك من نوع الدوار الملفوف؛ وعند استخدام التحكم في السرعة بتردد متغير، يكون محركًا بتردد متغير.

تم تجهيز الرافعة بمفاتيح حدية ومصدات لمنعها من الوصول إلى حدود المصنع أو الاصطدام بالرافعات المجاورة، وذلك للحد من الأضرار التي قد تلحق بالرافعة وتقليل الإزعاج الذي قد يتعرض له السائق نتيجة الاصطدام. عندما تقترب الرافعة من حدود المصنع أو من رافعة مجاورة، يتم تفعيل المفتاح الحدي ويتم قطع الطاقة عن آلية الحركة؛ ثم يمتص المصد الطاقة المتبقية. عند هذه النقطة، لا يمكن لآلية الحركة إلا أن تتحرك في الاتجاه المعاكس. وتستخدم المصدات عادةً مصدات زنبركية أو هيدروليكية.

بالنسبة لآلية حركة الرافعة التي تحتوي على أربع مجموعات من أجهزة القيادة، يشترط بعض المستخدمين أنه عند تعطل أجهزة القيادة على جانب واحد، يجب أن تكون أجهزة القيادة على الجانب الآخر قادرة على إكمال دورة عمل واحدة أثناء رفع سعة الرفع المقدرة من خلال التبديل الكهربائي.

بالنسبة للرافعات ذات الحمولة الكبيرة، يستخدم نظام دعم الحركة عوارض موازنة العجلات لتقليل الحمل عليها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إضافة عجلات أفقية وفقًا لمتطلبات العقد.

يوضح الشكل 2-11 تصميمًا شائعًا لآلية حركة الرافعة، وهو مثال على استخدام مُخفِّض سرعة أفقي ذي عمودين متوازيين، حيث تكون دعامات الحركة عبارة عن عوارض موازنة العجلات. أما الشكل 2-12 فيوضح مثالًا على استخدام مُخفِّض سرعة رأسي ذي عمودين متوازيين، حيث تكون دعامات الحركة عبارة عن عوارض موازنة العجلات. وتستخدم الرافعات ذات الحمولة الصغيرة النوع الموضح في الشكل 2-13، حيث تكون دعامات الحركة عبارة عن مجموعة عجلات واحدة.

في نظام دعم الحركة، تحتوي الرافعات ذات الحمولة الصغيرة على مجموعتين من العجلات في كل طرف من أطراف العربة، أو يتم تركيب قاعدة العجلات الموضحة في الشكل 2-14 أسفل طرف العربة. أما بالنسبة للرافعات ذات الحمولة الكبيرة، فيتم اختيار عوارض موازنة العجلات المختلفة أو تركيبات منها من الأشكال من 2-15 إلى 2-17 لدعم الأحمال المختلفة.

إطار الجسر

يُعد الجسر الهيكل الرئيسي وقاعدة تثبيت العربة المتحركة وآلية حركة الرافعة والمعدات الكهربائية. ويتكون الجسر بشكل أساسي من العوارض الرئيسية، والعربات الطرفية، والممر، وحامل كابل العربة المتحركة، وقضبان العربة المتحركة، ومنصة الصيانة والسلم، والمنصة، والدرابزين، ومكونات أخرى.

يُعدّ الجسر عنصرًا أساسيًا في رافعة التحميل، إذ يتميّز بقوة وصلابة واستقرار كافيين، بما يتوافق مع المعايير الوطنية ومتطلبات العقد، ويضمن التشغيل السليم للرافعة. ينقسم جسر رافعة التحميل العلوية إلى نوعين: جسر مزدوج العوارض (انظر الشكلين 2-2 و2-3) وجسر رباعي العوارض (انظر الشكل 2-1). يُزوّد الجسر بدرع حراري أسفل لوحة الشفة السفلية للعوارض الرئيسية. بعد اختبار الماكينة بالكامل، وعندما تكون العربة الفارغة في وضعية الحد الأقصى، يجب ألا يقلّ تقوّس العوارض الرئيسية عن 0.7S/1000 (حيث S هو طول امتداد الرافعة)، ويتم ضبط قيمة التقوّس القصوى ضمن نطاق S/10 عند منتصف الامتداد.

بحسب المتطلبات أو الظروف المختلفة، يمكن تصميم العوارض الرئيسية كعوارض ضيقة من النوع الصندوقي ذي السكة المركزية، أو عوارض ضيقة من النوع الصندوقي شبه المنفصلة عن السكة، أو عوارض ضيقة من النوع الصندوقي المنفصلة عن السكة، أو عوارض عريضة من النوع الصندوقي المنفصلة عن السكة. تُزود الصفيحة العلوية للعوارض الرئيسية بقضبان لحركة العربة. ويمكن تثبيت هذه القضبان بواسطة صفائح تثبيت ملحومة أو بواسطة مشابك قضبان مركبة قابلة للتعديل (وفقًا لمتطلبات العقد). عندما تكون العوارض الرئيسية ضيقة، تُركّب المعدات الكهربائية على الممر؛ وعندما لا تسمح درجة الحرارة المحيطة بمتطلبات التشغيل العادية لهذه المعدات، تُوفّر غرفة كهربائية مبردة، وتُجهّز هذه الغرفة بطبقة عازلة للحرارة. أما عندما تكون العوارض الرئيسية عريضة، فتُركّب المعدات الكهربائية عادةً في غرفة كهربائية داخل العوارض الرئيسية. عندما لا تستطيع درجة الحرارة المحيطة تلبية متطلبات التشغيل العادية للمعدات الكهربائية، يتم تجهيز غرفة الكهرباء بتكييف الهواء وطبقة عازلة للحرارة.

تم تزويد جانبي الجسر بمصدات تعمل بالتزامن مع مفاتيح تحديد مدى حركة الرافعة، مما يتيح للرافعة قطع التيار الكهربائي أولاً وإبطاء سرعتها قبل التوقف. زُودت الدرابزينات بأبواب مزودة بأجهزة حماية كهربائية متشابكة. عند فتح أي باب من هذه الأبواب، يتم فصل التيار الكهربائي عن آليات الرافعة ذات الصلة تلقائيًا؛ ولا تعمل هذه الآليات بشكل طبيعي إلا عند إغلاق الباب. يوجد على جانب سكة موصل الطاقة للرافعة واقٍ للسكك وقفص (أو منصة). يمنع واقي سكة الموصل الخطاف أو سلك الحبل من ملامسة سكة موصل الطاقة، بينما يُستخدم القفص (أو المنصة) لتركيب وصيانة أجهزة تجميع التيار. تُسهل منصة صيانة العربة عملية صيانتها.

مقصورة المشغل

كابينة المشغل هي مكان العمل الذي يتحكم فيه المشغل بالرافعة. وهي معلقة أسفل العوارض الرئيسية، وتتميز بكونها هيكلاً مغلقاً ومكيفاً ومعزولاً حرارياً، يوفر رؤية كاملة، مع نافذة رؤية شفافة في الأسفل. الأبواب والنوافذ مصنوعة من إطارات من سبائك الألومنيوم مع زجاج أمان مقسّى. الكابينة مجهزة بمقعد ناعم مريح قابل للتعديل (للأعلى/للأسفل وللأمام/للخلف). تحتوي الكابينة على معدات تحكم كهربائية بأسلاك مخفية، وأجهزة التحكم سهلة التشغيل. يتم توصيل الأجزاء الداخلية والخارجية عبر صناديق طرفية لتسهيل الصيانة. الأرضية مغطاة بحصيرة مطاطية عازلة، مقاومة للهب، وغير موصلة للكهرباء، وغير قابلة للانزلاق. الكابينة مجهزة بجهاز إنذار، وجرس كهربائي، ومطفأة حريق، ومروحة كهربائية، ومكيف هواء مخصص للتدفئة/التبريد، وأجهزة أمان أخرى، بالإضافة إلى أدوات متنوعة ونظام إضاءة. يمكن للسائق مراقبة حالة تشغيل كل آلية في أي وقت لضمان تشغيل الرافعة بأمان. تم وضع حصير مطاطي عازل في كابينة السائق.

غرفة الكهرباء

تقع غرفة الكهرباء داخل العوارض الرئيسية (تُستخدم غرفة الكهرباء في الهياكل ذات العوارض الضيقة، وتقع على ممر العوارض الرئيسية). تُغطى الجدران الداخلية المحيطة بغرفة الكهرباء الرئيسية بطبقة عازلة من مادة عازلة؛ وتُركّب أبواب محكمة الإغلاق في كلا الطرفين؛ ويُزوّد الجزء العلوي من الأبواب بنوافذ زجاجية للمراقبة؛ كما تُزوّد الأبواب بأقفال ومقابض، وتُفتح للخارج.

تتميز غرفة الكهرباء بوظائف العزل الحراري، ومنع الغبار، والتبريد، مما يحول دون انتقال الحرارة والغبار إلى داخلها. ولتمكين فنيي الصيانة من صيانة المعدات الكهربائية بشكل طبيعي، تم تخصيص ممر يزيد عرضه عن 600 مم داخل الغرفة، مع ارتفاع صافٍ لا يقل عن 2.2 متر. وتم وضع حصائر مطاطية عازلة على سطح الممر. كما تم توفير حاجز حماية عازل أمام رف لوحة التوزيع الكهربائية، مع ترك مسافة مناسبة للصيانة بين الحاجز والرف. وتم تركيب مروحة تبريد صناعية خاصة في غرفة الكهرباء الرئيسية، لضمان عدم تأثر المكونات الكهربائية بدرجة الحرارة الخارجية، وبالتالي ضمان عملها بأمان وكفاءة.

من خلال التحليل والشرح البسيطين لرافعة المغرفة العلوية المذكورة أعلاه، تشرح هذه المقالة أشكال ووظائف الهياكل المختلفة لرافعة المغرفة العلوية، بحيث يمكن للقراء اكتساب فهم معين وتصميم بطريقة موحدة في المستقبل، وتجنب بعض الأخطاء والمشاكل غير الضرورية.

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!