مواصفات واختيار بكرات الرافعة: مطابقة معامل التضاعف مع سرعة الرفع
نقطة رئيسية تُعد مجموعة بكرات الرافعة مكوّنًا محوريًا في آلية الرفع، حيث تعمل على تغيير اتجاه الحبل السلكي ونقل القوة الدافعة. ① معامل تضاعف البكرة م = عدد فروع الحبل السلكي ÷ عدد الأسطوانات المخرجة، ويتراوح المعامل الشائع بين 2 و10؛ ② كلما زاد المعامل زادت سعة الرفع لكن انخفضت السرعة: عند م=2 تبلغ السرعة 8~12م/دقيقة، بينما عند م=8 تنخفض إلى 1.5~3م/دقيقة فقط؛ ③ تُصنع البكرات من فولاذ مصبوب (ZG310-570) أو من النايلون MC؛ ④ تخضع مجموعة بكرات كيلود للصناعات الثقيلة لاختبار حمل ساكن بمقدار 1.5 ضعف الحمولة المقدرة قبل التسليم، مع معالجة أخدود الحبل بالتصلب بالحث الترددي المتوسط.
مواءمة معامل تضاعف البكرة مع سرعة الرفع
يُعد معامل تضاعف البكرة معيار تصميم أساسي في آلية الرفع. فكلما زاد المعامل، زاد عدد فروع الحبل السلكي وتعززت قدرة الرفع، لكن انخفضت سرعة الرفع بالمقابل. ويتطلب اختيار المعامل موازنة دقيقة بين سعة الرفع وكفاءة التشغيل: تستخدم الرافعات الجسرية أحادية العارضة معامل تضاعف يتراوح بين 2 و4، بينما تستخدم الرافعات الجسرية ثنائية العارضة معاملًا بين 4 و8، وقد يصل في الرافعات القنطرية ذات السعة الكبيرة إلى 10. تقوم كيلود للصناعات الثقيلة عند الاختيار بحساب المعامل الأمثل بالاستناد إلى سعة الرفع وارتفاع الرفع ومتطلبات السرعة.
| سعة الرفع(t) | موصى بهمعامل التضاعف | بكرةالكمية | سرعة الرفع(m/min) | طراز الرافعة المناسب |
|---|---|---|---|---|
| 1~5 | 2 | 2 | 8~12 | CD1/MD1رافعة كهربائية |
| 5~16 | 3~4 | 3~4 | 5~8 | LD/نوع LHنوع جسري |
| 20~50 | 4~6 | 5~8 | 3~6 | نوع QDرافعة علوية ذات عارضة مزدوجة |
| 50~100 | 6~8 | 8~12 | 1.5~3 | سعة كبيرةنوع قنطري/المعادن |
| ≥100 | 8~12 | 12~20 | 0.5~1.5 | كبير الحجمالصب/بناء السفن |
هيكل البكرة وأنواع المواد
تُصنَّف بكرات الرافعة من حيث الهيكل إلى بكرة ثابتة (تُثبَّت على جسر الرافعة أو هيكل العربة لتغيير اتجاه الحبل السلكي) وبكرة متحركة (ترتفع وتنخفض مع مجموعة الخطاف لتوفير القوة وزيادة السرعة). تتكوّن البكرة من شفة العجلة والمحور والقضيب نصف القطري وأخدود الحبل. تُصنَع البكرات الكبيرة من الفولاذ المصبوب بشكل متكامل، بينما تُصنَع البكرات المتوسطة والصغيرة من النايلون MC أو حديد الزهر المرن. تُعدّ النسبة بين قطر البكرة D وقطر الحبل السلكي d (D/d) معيار تصميم أساسي يؤثر مباشرةً على عمر الكلال الانحناءي للحبل السلكي.
البكرة من الفولاذ المصبوب (ZG310-570): مقاومة الشد ≥ 570MPa، الصلادة HB 180~220، مقاومة عالية للتآكل والصدمات، تناسب التطبيقات ذات سعة الرفع الكبيرة (≥ 20t) والبيئات عالية الحرارة. بعد المعالجة بالتبريد بالحث الترددي المتوسط لمجرى الحبل، تصل الصلادة إلى HRC 40~45، ويتضاعف العمر الافتراضي. من عيوبها الوزن الذاتي الكبير (حوالي 5 أضعاف بكرة النايلون) وارتفاع تكلفة التصنيع.
بكرة النايلون MC (نايلون مصبوب): الكثافة 1.15g/cm³ فقط (خُمس كثافة الفولاذ المصبوب)، معامل الاحتكاك منخفض (0.08~0.12)، تآكل الحبل السلكي ضئيل (يزيد عمر الحبل بنسبة 30%)، خصائص تشحيم ذاتي جيدة وضوضاء تشغيل منخفضة. درجة حرارة التشغيل من -40 إلى +120 درجة مئوية، وتُستخدم على نطاق واسع في الرافعات الخفيفة والمتوسطة (≤ 20t) والتطبيقات عالية السرعة. تعتمد بكرات النايلون MC من كيلود للصناعات الثقيلة افتراضيًا تركيبة نايلون مشحّم بالزيت، مما يزيد مقاومة التآكل بنسبة 40% مقارنة بالنايلون العادي.
حساب نسبة قطر البكرة ومواءمة الحبل السلكي
ينص معيار ISO 4301 / FEM 1.001 على أن نسبة قطر البكرة D إلى قطر الحبل السلكي d يجب أن تكون D/d ≥ 20 (لفئة التشغيل M5). كلما زادت نسبة D/d، قلّ إجهاد الانحناء في الحبل السلكي وطال عمره الافتراضي. تطبّق كيلود للصناعات الثقيلة معيار D/d ≥ 25، مما يزيد عمر الكلال الانحناءي للحبل السلكي بأكثر من 30%.
[مثال حسابي 1]رافعة كهربائية بسعة رفع 5t، قطر الحبل السلكي المختار d=11mm، المطلوب حساب الحد الأدنى لقطر البكرة.
وفقًا لمعيار ISO 4301 / FEM 1.001: D ≥ 20×11=220mm، يُؤخذ القطر القياسي D=250mm.
وفقًا لمعيار كيلود: D ≥ 25×11=275mm، يُؤخذ D=315mm.
[مثال حسابي 2]رافعة جسرية بسعة 10t، قطر الحبل السلكي d=13mm، قطر البكرة D=400mm، تحقق من نسبة D/d.
D/d=400/13=30.8 > 25 (معيار كيلود)، إجهاد انحناء الحبل السلكي منخفض والعمر الافتراضي طويل.
يجب أيضًا تنسيق قطر البكرة مع قطر الأسطوانة؛ يُؤخذ قطر البكرة عمومًا بنسبة 0.8~1.0 من قطر الأسطوانة لضمان تطابق إجهاد الانحناء للحبل السلكي على كل من البكرة والأسطوانة.
مثال لحساب تعددية البكرة
تعددية البكرة m = عدد فروع الحبل السلكي n ÷ عدد الأسطوانات المخرِّجة z. تؤثر التعددية مباشرةً على سرعة الرفع وشد الحبل السلكي. فيما يلي حساب اختيار نموذجي:
[مثال حسابي 3]رافعة كهربائية أحادية العارضة بسعة 10t، سرعة الرفع المطلوبة ≥ 5m/min. الاختيار المبدئي: قطر الأسطوانة D=300mm، سرعة دوران الأسطوانة n₀=15r/min، إذن سرعة خط الأسطوانة v₀=πDn₀=3.14×0.3×15≈14.1m/min. التعددية المطلوبة m=v₀÷v=14.1 ÷ 5≈2.8، تُؤخذ m=3. سرعة الرفع الفعلية v=14.1 ÷ 3=4.7m/min، وهي تحقق أكثر من 90% من المطلوب (≥5m/min)، وهو مقبول هندسيًا.
[مثال حسابي 4]رافعة جسرية ثنائية العارضة بسعة 32t، تعددية البكرة m=6، عدد فروع الحبل السلكي n=12 (أسطوانة مزدوجة، n=2m). قوة الشد في الحبل السلكي الواحد F=Q ÷ (n×η)=32000 ÷ (12×0.95)≈2807kg≈27.5kN. بناءً على هذه القوة يُختار قطر الحبل السلكي d≈18mm، ثم يُشتق قطر البكرة من معيار D/d≥25: D≥450mm، يُؤخذ القطر القياسي D=500mm.
معايير أخدود الحبل في البكرة ومعدلات التآكل
يؤثر توافق أبعاد أخدود الحبل مع قطر الحبل السلكي مباشرةً على عمر الحبل. خطوة الأخدود p=d+3~5mm، نصف قطر مجرى الحبل R=(0.53~0.56)d، عمق الأخدود h=(0.25~0.4)d. إذا كان الأخدود ضحلًا جدًا، قد ينزلق الحبل عن المجرى؛ وإذا كان عميقًا جدًا، يزداد التآكل بسبب الانضغاط والتشوه.
معايير تقييم تآكل الأخدود: ① يُستبدل الأخدود عندما يصل تآكل العمق إلى 25% من البعد الأصلي؛ ② يُستبدل عندما يصل تآكل سمك الجدار إلى 80% من السماكة الأصلية؛ ③ عند ظهور أخاديد أو تآكل متموج في الأخدود، يُعالج بالخراطة (بحد أقصى ≤1mm لكل عملية)؛ ④ إذا زادت الفجوة بين الأخدود والحبل السلكي عن 2mm بعد التآكل، يلزم الإصلاح. تخضع أخاديد بكرات كيلود للمعالجة بالتبريد بالحث الترددي المتوسط، مما يضاعف العمر الافتراضي مقارنة بالبكرات العادية.
اختيار محمل البكرة وصيانته
يتحمّل محمل البكرة الأحمال الشعاعية وقدرًا صغيرًا من الأحمال المحورية، ويُستخدم عادةً المحمل الكروي ذاتي المحاذاة (سلسلة 2000) أو المحمل الأسطواني الكروي (سلسلة 22200). يُختار طراز المحمل بناءً على قطر البكرة وعرض المحور: البكرات بقطر D=200~315mm تُزوَّد بمحامل 6205~6208، والبكرات بقطر D=400~630mm تُزوَّد بمحامل 6309~6316 أو 22210~22220. في ظروف التشغيل العادية، عمر المحمل ≥ 5000 ساعة.
متطلبات الصيانة: ① إضافة شحم الليثيوم عالي الضغط رقم 2 كل 3 أشهر؛ ② فحص وتنظيف المحامل واستبدال الشحم سنويًا؛ ③ الاستبدال الفوري عند سماع ضوضاء غير طبيعية أو ارتفاع درجة الحرارة > 40 درجة مئوية (فوق درجة الحرارة المحيطة). تتميز محامل بكرات كيلود بهيكل ختم مزدوج (2RS)، مقاوم للغبار والماء، ومناسب للاستخدام الداخلي والخارجي.
نقاط الفحص الروتيني للبكرة
الفحص الروتيني اليومي من قبل المشغّل: ① الفحص البصري لسطح أخدود الحبل بحثًا عن أخاديد تآكل واضحة؛ ② تدوير البكرة للتحقق من سلاسة الدوران وعدم وجود انحشار؛ ③ فحص الأخدود بحثًا عن أجسام غريبة؛ ④ الاستماع لأي ضوضاء احتكاك غير طبيعية أثناء التشغيل (قد يشير الصوت الدوري إلى تآكل غير متساوٍ في الأخدود). الصيانة الشهرية: قياس عمق الأخدود وسمك الجدار وتسجيلهما؛ تنظيف تراكمات الشحوم والأوساخ من سطح الأخدود؛ فحص سلامة ختم المحمل بحثًا عن تلف أو تسرب.
احتياطات الاختيار
الأسئلة الشائعة
س: هل زيادة تعددية البكرة أفضل دائمًا؟
ج: ليس بالضرورة. فزيادة معامل التضاعف تؤدي إلى انخفاض سرعة الرفع وزيادة اهتراء الحبل السلكي نتيجة تكرار الالتفاف. على سبيل المثال، في رافعة بسعة 10 أطنان، تبلغ السرعة 6 م/دقيقة عند معامل تضاعف 3، وتنخفض إلى 3.6 م/دقيقة عند معامل تضاعف 5، أي بفارق كفاءة يصل إلى 40%. يقوم فريق كيلود الفني باختيار الحل الأمثل من خلال الموازنة بين سعة الرفع وكفاءة التشغيل.
س: كيف نختار بين بكرة النايلون وبكرة الفولاذ المصبوب؟
ج: في الظروف العادية (من -20 إلى +80 درجة مئوية)، يُفضَّل استخدام بكرة النايلون MC لخفة وزنها وانخفاض ضوضاءها، كما أنها تطيل العمر الافتراضي للحبل السلكي بنسبة 30%. أما في درجات الحرارة المرتفعة (أكثر من 80 درجة مئوية) أو ظروف الحمل الثقيل والتصادم، فيُنصح باستخدام بكرة من الفولاذ المصبوب. يتوفر كلا النوعين في المخزون لدى كيلود للصناعات الثقيلة.
س: متى يجب استبدال بكرة الرافعة عند اهتراء مجرى الحبل؟
ج: يجب الاستبدال فورًا عندما يصل اهتراء عمق الأخدود إلى 25% من البعد الأصلي، أو عند تشقق جدار الأخدود، أو عند تلف شفة العجلة. تخضع بكرات كيلود للمعالجة بالتبريد بالتصلب بالحث الترددي المتوسط (HRC40~45)، مما يجعل عمرها الافتراضي أكثر من ضعف عمر البكرات العادية.
س: كيف نتعامل مع عدم سلاسة دوران البكرة؟
ج: ابدأ بفحص المحمل للتأكد من عدم نقص الشحم أو تلفه، ثم افحص عمود البكرة للتأكد من عدم انحنائه، وتأكد من خلو أخدود الحبل من أي أجسام غريبة. تتميز مجموعة بكرات كيلود بمحامل ذات هيكل ختم مزدوج، وتكفي عملية التشحيم كل 3 أشهر في ظروف التشغيل العادية.
ما سبق هو الدليل الفني الشامل لاختيار مواصفات مجموعة بكرات الرافعة. توفر كيلود للصناعات الثقيلة السلسلة الكاملة من بكرات الفولاذ المصبوب وبكرات النايلون MC، مع دعم التخصيص حسب الرسومات لمعاملات التضاعف وأقطار البكرات غير القياسية. للاستشارات حول الاختيار، يرجى التواصل مع الفريق الفني في كيلود للحصول على حل مخصص.
