مواصفات أسطوانة حبل الرافعة: قطر الأسطوانة وطولها وأخدود الحبل
نقطة رئيسية أسطوانة حبل السلك هي المكوّن الأسطواني في آلية الرفع بالرافعة الذي يُلف حوله الحبل السلكي. ① قطر الأسطوانة D ≥ قطر حبل السلك d × 20 (معيار ISO 4301 / FEM 1.001)، وتنفّذ كيلود للصناعات الثقيلة معيار D ≥ d × 25؛ ② سمك جدار الأسطوانة δ ≥ 0.8d وبما لا يقل عن 12 مم؛ ③ يجب أن يبقى حول الأسطوانة 3 لفات أمان على الأقل من الحبل السلكي؛ ④ تصنع أسطوانات كيلود للصناعات الثقيلة من لوح فولاذي Q355B ملفوف وملحوم، وتُعالج أخاديد الحبل بالتصلب بالحث الترددي المتوسط بصلابة HRC40~45.
هيكل الأسطوانة ومواصفاتها الفنية
تتكوّن الأسطوانة من الجسم الرئيسي، وشفتي العجلة الجانبيتين (لوح حماية الحبل)، وأخدود الحبل، ومشبك الحبل. ترتبط الأسطوانة بمحرك مخفّض السرعة عبر قارنة، ويُلَفّ الحبل السلكي حولها وفق تسلسل الأخاديد. يجب أن يتطابق قطر الأسطوانة وطولها وأبعاد أخاديدها بدقة مع قطر حبل السلك وارتفاع الرفع. ينص معيار ISO 4301 / FEM 1.001 على أن قطر الأسطوانة D ≥ d × 20، بينما تطبّق كيلود للصناعات الثقيلة معيار D ≥ d × 25 لإطالة عمر كلال الحبل السلكي. يتحدد الطول الإجمالي L للأسطوانة بالطول الكلي للحبل السلكي وعدد طبقات اللف وخطوة الأخدود معًا.
| قطر حبل السلكd(mm) | قطر الأسطوانةD(mm) | طول الأسطوانةL(mm) | أخدود الحبلخطوةp(mm) | سمك الجدارδ(mm) | مناسب لـارتفاع الرفع(m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 200 | 300~400 | 10 | 12 | ≤12 |
| 11 | 300 | 400~550 | 13 | 14 | ≤18 |
| 13 | 350 | 500~700 | 16 | 16 | ≤24 |
| 15 | 400 | 600~850 | 18 | 18 | ≤30 |
| 17.5 | 500 | 750~1000 | 21 | 20 | ≤36 |
| 21.5 | 600 | 900~1300 | 25 | 22 | ≤42 |
| 26 | 750 | 1100~1600 | 30 | 25 | ≤50 |
| 32 | 900 | 1400~2000 | 36 | 28 | ≤60 |
ملاحظة: يُحسب قطر الأسطوانة D وفقًا للمعادلة D≥d×25، وسماكة الجدار δ وفقًا لـ ≥1.0×d وبحد أدنى 12mm. تُصنع أسطوانات كيلود للصناعات الثقيلة قياسيًا من لوح فولاذي Q355B ملحوم ومشكّل باللف، مع معالجة أخاديد الحبل بالتصلب بالحث الترددي المتوسط.
الحساب الهندسي لقطر وطول الأسطوانة
يُحدد قطر الأسطوانة D وفقًا لمتطلبات معيار ISO 4301 / FEM 1.001 بحيث يكون D≥d×20 (حيث d هو قطر حبل السلك)، بينما تلتزم كيلود للصناعات الثقيلة بمعيار D≥d×25. يعتمد طول الأسطوانة L على الطول الإجمالي لملف الحبل، وعدد طبقات اللف، وخطوة أخدود الحبل.
[مثال حسابي 1]إذا كان قطر حبل السلك d=15mm، وارتفاع الرفع H=24m، وتعددية البكرة m=4، مع الاحتفاظ بـ 3 لفات أمان على الأسطوانة. احسب قطر وطول الأسطوانة.
الحل: ① قطر الأسطوانة D≥25×15=375mm، يُؤخذ القطر القياسي D=400mm.
② خطوة أخدود الحبل p=d+3=18mm.
③ الطول الإجمالي لحبل السلك L₀=H×m+لفات الأمان×πD=24×4+3×3.14×0.4=96+3.77≈100m.
④ عدد لفات الطبقة الواحدة n=L/(p×πD)=100/(0.018×3.14×0.4)≈4422 لفة. إذا كان طول الأسطوانة L=600mm، فإن لفات الطبقة الواحدة=L/p=600/18≈33 لفة، وعدد طبقات اللف المطلوبة=4422/33≈134 طبقة... وهذا غير منطقي بوضوح.
⑤ التصحيح: باستخدام اللف متعدد الطبقات، وبأخذ طول جسم الأسطوانة L=800mm، تكون لفات الطبقة الواحدة=800/18≈44 لفة، وعدد الطبقات المطلوب=πD(L₀/πD)/(L/p)=L₀×p/(πD×L)=100×0.018/(3.14×0.4×0.8)≈1.79 طبقة، يُؤخذ 2 طبقات.
[مثال حسابي 2]رافعة جسرية ثنائية العارضة بسعة 32t، قطر حبل السلك d=21.5mm، ارتفاع الرفع H=30m، تعددية البكرة m=6، قطر الأسطوانة D≥25×21.5=537.5mm، يُؤخذ القطر القياسي D=600mm. خطوة أخدود الحبل p≈25mm، طول الأسطوانة L=1000mm، لفات الطبقة الواحدة=1000/25=40 لفة، عدد الطبقات الفعلي يُحسب بناءً على الطول الإجمالي للحبل، والتصميم يتم بطبقتين.
حساب سماكة جدار الأسطوانة والتحقق من القوة
تُحسب سماكة جدار الأسطوانة δ وفقًا للمعادلة التجريبية δ≥0.8d وبحد أدنى 12mm (حيث d هو قطر حبل السلك). تلتزم كيلود للصناعات الثقيلة بمعيار δ≥1.0d، مما يوفر هامش أمان أكبر. يتطلب الحساب الدقيق لسماكة الجدار مراعاة الضغط الشعاعي وإجهاد الانحناء الناتجين عن لف حبل السلك:
الإجهاد الشعاعي σ=0.5Fₘₐₓ/(δ×p)، حيث Fₘₐₓ هو أقصى شد لحبل السلك.
الإجهاد المسموح [σ]=σₛ/n، مقاومة الخضوع لـ Q355B هي σₛ≥355MPa، ومعامل الأمان n≥1.5، وبالتالي [σ]≤236MPa.
[مثال حسابي 3]إذا كان أقصى شد لحبل السلك Fₘₐₓ=50kN، سماكة جدار الأسطوانة δ=20mm، خطوة أخدود الحبل p=25mm.
σ=0.5×50000/(20×25)=50MPa＜236MPa، القوة مستوفية للمتطلبات.
عملية تصنيع الأسطوانة والفحص
عملية تصنيع أسطوانات كيلود للصناعات الثقيلة: ① تقطيع لوح فولاذي Q355B ② لف اللوح لتشكيل الأسطوانة بواسطة آلة ثني الألواح (استدارة الجسم ≤1mm) ③ لحام اللحام الطولي (لحام قوسي مغمور، سلك اللحام H10Mn2) ④ الفحص غير المتلف للحام (فحص بالموجات فوق الصوتية + فحص بالجسيمات المغناطيسية، مستوى جودة اللحام II مقبول) ⑤ خراطة سطحي الحافة واللسان عند الطرفين ⑥ تشغيل أخدود الحبل (بواسطة مخرطة CNC) ⑦ التصلب بالحث الترددي المتوسط لأخدود الحبل (HRC 40~45، عمق الطبقة المقسّاة ≥2mm) ⑧ تجميع قارنة الأسطوانة ومبيت المحمل ⑨ إجراء اختبار ثابت بالحمولة المقدرة بمقدار 1.5 ضعف لكل أسطوانة قبل التسليم. تُرفق مع كل أسطوانة تقرير فحص اللحام وتقرير فحص الأبعاد.
عيوب اللحام الشائعة في الأسطوانات والوقاية منها: ① شرخ اللحام — درجة حرارة التسخين المسبق ≥100℃ (عندما يكون سمك اللوح >20mm)، مع تبريد بطيء وعزل حراري بعد اللحام؛ ② المسامية — تجفيف قطب اللحام/المساعد، وتنظيف الزيت والصدأ من حافة مشطوفة قبل اللحام؛ ③ عدم الاختراق — ضمان زاوية الحافة المشطوفة وأبعاد الحافة غير المنصهرة، وضبط معاملات اللحام.
قارنة الأسطوانة وهيكل الدعم
تتصل الأسطوانة بعمود الخرج لمخفض السرعة عبر وصلة الأسطوانة. في الرافعات ذات السعة الكبيرة، يُستخدم قارنة تروس محدبة من النوع GIICL في أحد الطرفين (تعويض الإزاحة الزاوية ≤1.5°)، بينما يُستخدم محمل كروي أسطواني في الطرف الآخر للدعم. يجب أن تتحمل وصلة الأسطوانة الأحمال الشعاعية الناتجة عن الوزن الذاتي للأسطوانة وشد حبل السلك، ويتم اختيار الطراز بناءً على حساب عزم الدوران المنقول × معامل أمان 1.5.
[مثال حسابي 4]عزم دوران دخل الأسطوانة T=20000N·m، معامل الأمان 1.5، عزم دوران الاختيار T₀=20000×1.5=30000N·m. بالرجوع إلى جدول طرازات سلسلة GIICL، عزم الدوران الاسمي للطراز GIICL8 هو 31500N·m≥30000N·m، لذلك يُختار قارنة GIICL8 (نطاق قطر فتحة العمود 90~150mm). أسطح أسنان قارنة أسطوانة كيلود للصناعات الثقيلة معالجة بالكربنة والتبريد الفوري بصلادة HRC 58~62، مما يمنحها مقاومة تآكل ممتازة.
احتياطات اختيار الأسطوانة
الأسئلة الشائعة
س: لماذا يجب الاحتفاظ بثلاث لفات أمان على الأسطوانة؟
ج: الغرض من لفات الأمان هو منع مشبك الحبل من تحمل قوة الشد مباشرة. عندما يكون الخطاف في أدنى موضع، تبقى 3 لفات من الحبل السلكي عند المشبك لتوفير احتكاك ممتص للصدمات، مما يمنع انزلاق المشبك. هذا متطلب إلزامي وفقًا لمعيار ISO 4301 / FEM 1.001، وتقوم كيلود للصناعات الثقيلة بوضع علامة حمراء عند موضع المشبك على الأسطوانة للدلالة على موضع لفات الأمان.
س: متى يجب استبدال الأسطوانة عند تآكل أخدود الحبل؟
ج: يجب استبدال الأسطوانة عندما يصل تآكل عمق الأخدود إلى 25% من الأبعاد الأصلية أو عندما يصل تآكل سمك جدار قاع الأخدود إلى 15% من الأبعاد الأصلية. تخضع أخاديد أسطوانات كيلود للصناعات الثقيلة للمعالجة بالتبريد بالحث الترددي المتوسط، مما يجعل عمرها الافتراضي أكثر من ضعف عمر الأسطوانات العادية. إذا لاحظ الفحص اليومي ارتخاء الحبل السلكي داخل الأخدود، أو ضوضاء غير طبيعية، أو تآكلًا مرئيًا على شكل درجات، فيجب إيقاف التشغيل وفحص الأسطوانة فورًا.
س: كيف نتعامل مع الضوضاء غير الطبيعية وتشابك الحبل في الأسطوانة؟
ج: أسباب الضوضاء غير الطبيعية في الأسطوانة: ① تلف المحمل أو نقص التزييت؛ ② خروج الحبل عن مجراه أو التفافه بشكل متقاطع؛ ③ انحراف محورية القارنة؛ ④ شرخ في جسم الأسطوانة. يحدث تشابك الحبل عادةً بسبب زاوية انحراف كبيرة، أو عطل في موجه الحبل، أو تشغيل غير صحيح. توصي كيلود للصناعات الثقيلة بفحص زاوية الانحراف (≤3.5°) وحالة موجه الحبل أولاً، ثم فحص المحمل والقارنة.
س: كيف يتم حساب قطر الأسطوانة؟ وهل يمكن تكبيره؟
ج: قطر الأسطوانة D≥d×20 (الحد الأدنى وفقًا لمعيار ISO 4301 / FEM 1.001). تكبير قطر الأسطوانة يقلل إجهاد انحناء الحبل السلكي ويطيل عمره الافتراضي، ولكنه يقلل سرعة الرفع (السرعة v=πDn، فكلما زاد D زادت السرعة عند نفس سرعة الدوران). يمكن لكيلود للصناعات الثقيلة تخصيص أسطوانات بأقطار غير قياسية، مع إعادة حساب قوة المحرك ونسبة السرعة.
ما سبق هو دليل تقني شامل لمواصفات واختيار أسطوانة حبل السلك في الرافعات. تقدم كيلود للصناعات الثقيلة السلسلة الكاملة من الأسطوانات الملحومة Q355B وخدمات التخصيص، مع دعم الأقطار والأطوال وأبعاد الأخاديد غير القياسية.عند الحاجة حسابات التصميم أو استشارات الاختيار للأسطوانة، يرجى التواصل مع الفريق الفني لكيلود للصناعات الثقيلة.
