دليل اختيار الرافعات الكهربائية: سرعة الرفع وفئة التشغيل
نقطة أساسية تتطلب عملية اختيار الرافعة الكهربائية مطابقة ثلاثة معاملات هندسية رئيسية: سرعة الرفع تُحدد بواسطة سرعة دوران المحرك ونسبة تخفيض السرعة (v=πD₀n/i·m)، ومستوى التشغيل يحدد قيمة قيمة نسبة التشغيل JC (المستوى M3~M4 يختار 25%، والمستوى M5 يختار 40%، والمستوى M6 يختار 60%)، ومعامل تضاعف البكرات يؤثر على التوازن بين قوة شد حبل السلك وسرعة الرفع (عند m=2 تكون السرعة عالية وقوة الشد منخفضة، وعند m=4 تكون السرعة منخفضة وقوة الشد مرتفعة). الطراز CD1 مناسب للمستوى M3~M4، والطراز MD1 مناسب للمستوى M4~M5، والطراز HC مناسب للمستوى M5~M6. يغطي هذا المقال معاملات الاختيار وحساباتها الكاملة لسلسلة 1~20 طن.
الرافعة الكهربائية هي مكون الرفع الأكثر أهمية في الرافعة. تنتج شركة كيلود للصناعات الثقيلة رافعات كهربائية من الطرازات CD1/MD1/HC تغطي سلسلة كاملة من 1 إلى 20 طن، وجميع المنتجات تخضع لاختبار الحمولة واختبار العزل قبل مغادرة المصنع. الطراز CD1 (سرعة واحدة)، والطراز MD1 (سرعتان)، والطراز HC (رافعة صندوقية مربعة) تغطي مستويات تشغيل مختلفة من M3 إلى M6. يتطلب الاختيار الهندسي السليم مطابقة ثلاثة أبعاد في وقت واحد: سرعة الرفع، ومستوى التشغيل، ومعامل التضاعف لمجموعة البكرات، ولا يمكن الاستغناء عن أي منها. يقدم هذا المقال منهجية مطابقة معاملات الاختيار لسلسلة الرافعات الكهربائية الكاملة من منظور التصميم الهندسي، مع إرفاق عملية حسابية كاملة.
للاطلاع على مراجع الأسعار حسب الحمولة وأسئلة وأجوبة الاختيار الأساسية للرافعات الكهربائية، يمكنك الرجوع إلى دليل المعلمات التقنية واختيار رافعة كهربائية 5 طن وأسئلة وأجوبة أسعار الرافعات الكهربائية. للحسابات الهندسية التفصيلية لآلية الرفع (حبل السلك/الأسطوانة/المحرك)، يمكنك الرجوع إلى الحسابات الهندسية لآلية الرفع للرافعة الكهربائية.
مخطط هيكل الرافعة الكهربائية CD1/MD1
مقارنة معاملات الاختيار للرافعات الكهربائية CD1 / MD1 / HC
حساب مطابقة سرعة الرفع
تتحدد سرعة الرفع v للرافعة الكهربائية بواسطة سرعة دوران المحرك n، ونسبة سرعة مخفض السرعة i، وقطر الأسطوانة D₀، ومعامل التضاعف m وفقًا للمعادلة: v=π×D₀×n/(i×m×60). حيث D₀ هو القطر الاسمي للأسطوانة (متر)، وn هي سرعة الدوران الاسمية للمحرك (دورة/دقيقة)، وi هي نسبة سرعة مخفض السرعة (للسلسلة CD1 ذات التروس ثلاثية المراحل حوالي 100~120)، وm هو معامل التضاعف لمجموعة البكرات. يمكن لنفس المحرك مع نسب سرعة مختلفة لمخفض السرعة ومعاملات تضاعف مختلفة تغطية نطاق سرعات من 3.5 م/دقيقة (حمولة ثقيلة وسرعة منخفضة) إلى 8 م/دقيقة (حمولة خفيفة وسرعة عالية).
السرعات القياسية لكل طراز: CD1 بسرعة واحدة 8 م/دقيقة (1~5 طن)، MD1 بسرعتين 8/0.8 م/دقيقة (5 طن) أو 7/0.7 م/دقيقة (10 طن)، HC بسرعتين 3.5/0.35 م/دقيقة (16~20 طن). يمكن أيضًا تجهيز الطراز HC بمحرك متغير التردد لتحقيق تحكم في السرعة بدون درجات من 0.5 إلى 8 م/دقيقة. مبدأ الاختيار: إذا كانت كفاءة المناولة عالية التردد هي الأولوية، فاختر السرعة العالية 8 م/دقيقة؛ وإذا كانت السلامة في التجميع الدقيق للحمولات الثقيلة هي الأولوية، فاختر السرعة المنخفضة 3.5 م/دقيقة؛ وإذا كنت بحاجة إلى كليهما، فاختر MD1 بسرعتين.
مطابقة مستوى التشغيل وقيمة JC
يحدد مستوى التشغيل قيمة دورة التشغيل JC للمحرك (النسبة المئوية لوقت التشغيل خلال دورة عمل واحدة). المستوى M3 (حمولة خفيفة وتردد منخفض) يختار JC=25%، مع وقت توقف ≥ 3 أضعاف وقت التشغيل بعد كل تشغيل متوسط؛ والمستوى M4 (حمولة متوسطة وتردد متوسط) يختار JC=25%؛ والمستوى M5 (حمولة متوسطة إلى ثقيلة) يختار JC=40%؛ والمستوى M6 (حمولة ثقيلة وتردد عالٍ) يختار JC=60%. الطراز CD1 مزود بشكل قياسي بـ JC=25% (مناسب للمستوى M3~M4)، والطراز MD1 مزود بـ JC=25%/40% (مناسب للمستوى M4~M5)، والطراز HC مزود بـ JC=40%/60% (مناسب للمستوى M5~M6).
القدرة الناتجة الاسمية لنفس المحرك عند JC=40% أقل بنسبة 15%~20% من قدرته عند JC=25%، وذلك لأن قيمة JC الأعلى تتطلب سعة حرارية أكبر لتبديد الحرارة. عند الاختيار، لا يجوز أبدًا استخدام محرك بقيمة JC=25% في ظروف تشغيل أعلى من المستوى M5 — فالتشغيل المستمر سيؤدي إلى ارتفاع حرارة المحرك واحتراقه. إذا كنت بحاجة إلى رفع مستوى التشغيل، فيجب اختيار محرك بقدرة أكبر أو التحول إلى الطراز HC (رافعة صندوقية مربعة).
معامل التضاعف وقوة شد حبل السلك
يؤثر معامل التضاعف m مباشرة على التوازن بين قوة شد حبل السلك وسرعة الرفع. عند m=2 (حبلان) تكون قوة الشد F≈(Q+q)/(2×η)، وسرعة الرفع v=2v₀ (v₀ هي السرعة الخطية للأسطوانة)؛ وعند m=4 (أربعة حبال) تكون F≈(Q+q)/(4×η)، والسرعة v=v₀/2. تستخدم الحمولات الصغيرة من 1 إلى 10 طن عادةً m=2، حيث يكون الهيكل بسيطًا والتكلفة منخفضة والسرعة عالية؛ بينما تستخدم الحمولات الكبيرة من 10 إلى 20 طن عادةً m=4، حيث تنخفض قوة الشد على حبل السلك إلى النصف مما يسمح بتقليل قطر الحبل بمقدار 1~2 مواصفات، وتزداد أبعاد مجموعة البكرات والأسطوانة، لكن عمر الكلال الناتج عن انحناء حبل السلك يزداد بنسبة 30%~50%.
تأثير معامل التضاعف على السعر: m=4 يضيف 2~4 بكرات إضافية مقارنة بـ m=2، مما يزيد تكلفة تصنيع مجموعة البكرات بنسبة 10%~15%، لكن انخفاض القطر في حبل السلك يقلل من تكاليف الاستبدال اللاحقة. يتم اختيار قطر حبل السلك وفقًا لشرط قوة الكسر ≥ F×n (المستوى M5 حيث n=5)، وعملية الحساب التفصيلية موضحة في الحسابات الهندسية لآلية الرفع للرافعة الكهربائية.
مقارنة معاملات الاختيار لسلسلة CD1/MD1/HC الكاملة
| الطراز | سعة الرفع(t) | سرعة(m/min) | محرك(kW) | JCالقيمة | فئة التشغيل |
|---|---|---|---|---|---|
| CD1 1t | 1 | 8 | 1.5 | 25% | M3~M4 |
| CD1 2t | 2 | 8 | 3.0 | 25% | M3~M4 |
| CD1 3t | 3 | 8 | 4.5 | 25% | M3~M4 |
| CD1/MD1 5t | 5 | 8/0.8 | 7.5 | 25%/40% | M4~M5 |
| MD1 10t | 10 | 7/0.7 | 13 | 40% | M4~M5 |
| MD1/HC 16t | 16 | 3.5/0.35 | 13 | 40% | M5~M6 |
| MD1/HC 20t | 20 | 3.5/0.35 | 18.5 | 40% | M5~M6 |
عند اختيار الطراز المناسب، يجب الانتباه إلى أن قيم السرعة في الجدول أعلاه تمثل المواصفات القياسية، ويمكن تعديلها وفقًا لاحتياجات العميل من خلال تغيير نسبة السرعة في مخفض السرعة لتحقيق سرعات غير قياسية. تقدم كيلود للصناعات الثقيلة خدمة تخصيص السرعات غير القياسية، حيث تُعاد جميع الحسابات لعامل الأمان للحبل السلكي والسعة الحرارية للمحرك في كل تكوين غير قياسي (على سبيل المثال، خفض سرعة رافعة 5t من 8m/min إلى 5m/min لزيادة قدرة الرفع). كما يمكن تجهيز رافعة HC الصندوقية المربعة بنظام تحكم بالسرعة عبر التردد (يتطلب إضافة محول تردد ومشفر، بزيادة سعر تتراوح حوالي 20% إلى 40%). أي اختيار لسرعة غير قياسية يستلزم إعادة حساب عامل الأمان للحبل السلكي والسعة الحرارية للمحرك.
معايير ذات صلة
• JB/T 10220-2014 — مكبح للرافعات الكهربائية
• JB/T 10218-2014 — محرك دوار مخروطي للرافعات الكهربائية
• JB/T 10219-2014 — مخفض سرعة للرافعات الكهربائية
الأسئلة الشائعة حول اختيار الرافعة الكهربائية
س: كيف أختار بين طراز CD1 وطراز MD1؟
ج: للمناولة العامة اختر CD1 (سرعة واحدة، تكلفة أقل)، ولتحديد المواقع الدقيق اختر MD1 (سرعتان، السرعة البطيئة 0.8m/min للضبط الدقيق). أما رافعة HC الصندوقية المربعة فمناسبة للاستخدام الثقيل عالي التردد (M5~M6)، وهي الأعلى سعرًا ولكنها الأطول عمرًا.
س: هل السرعة الأسرع للرفع أفضل أم الأبطأ؟
ج: يعتمد ذلك على طبيعة الاستخدام. للمناولة عالية التردد (أكثر من مائة عملية يوميًا) اختر السرعة العالية 8m/min لزيادة الإنتاجية. وللتجميع الدقيق للأحمال الثقيلة اختر السرعة المنخفضة 3.5m/min لضمان السلامة. طراز MD1 ثنائي السرعة يجمع بين الاثنين بسرعتي 8/0.8m/min — السرعة العالية للرفع والخفض السريع، والسرعة المنخفضة للضبط الدقيق.
س: ما هي قيمة JC وماذا يحدث إذا اخترتها بشكل خاطئ؟
ج: دورة التشغيل = (زمن التشغيل ÷ (زمن التشغيل + زمن التوقف)) × 100%. طراز CD1 القياسي بدورة تشغيل JC=25% يعني أن المحرك يعمل ≤25% من الدورة الواحدة، ولا يجوز استخدامه في ظروف تشغيل تتجاوز M5. إذا استُخدم CD1 خطأً في ظروف تتطلب M5 (حيث تكون JC المطلوبة 40%)، فسيسخن المحرك ويحترق خلال 30 إلى 60 دقيقة بسبب عدم كفاية التبريد.
س: ما تأثير معامل التضاعف لمجموعة البكرات على السعر وعمر الكلال؟
ج: معامل التضاعف m=4 يضيف 2 إلى 4 بكرات إضافية مقارنة بـ m=2، مما يرفع تكلفة تصنيع مجموعة البكرات بنسبة 10% إلى 15%. لكن قوة شد الحبل السلكي تنخفض إلى النصف، مما يسمح بتقليل قطر الحبل بمقاس أو مقاسين، ويزيد عمر كلال الانحناء للحبل السلكي بنسبة 30% إلى 50%، وبالتالي تنخفض التكلفة الإجمالية للاستخدام. للأحمال الكبيرة (≥10t) يُنصح باختيار m=4.
