دليل فحص نظام الكبح في الرافعات وفق معيار GB/T 22414-2008

يعادل المعيار GB/T 22414-2008 المواصفة ISO 12100-3:2002، وهو معيار متخصص لأنظمة الكبح في آليات الرفع بالرافعات. تُعد مكابح آلية الرفع من أهم مكونات الأمان في الرافعة — فهي تتحمل مباشرة مسؤولية كبح الحمولة المعلقة، وأي فشل في الكبح يؤدي إلى سقوط الحمولة ووقوع حوادث خطيرة. ينطبق هذا المعيار على تصميم واختيار وفحص أنظمة الكبح لآليات الرفع في جميع أنواع الرافعات: الجسرية، والقنطرية، والبرجية، والمتحركة.

المتطلبات الأساسية لنظام الكبح

تحدد المواصفة القياسية متطلبات أساسية واضحة لنظام الكبح في آلية الرفع. يجب أن تكون كل آلية رفع مزودة بمكبح، بحيث لا يقل عزم الكبح عن 1.5 ضعف عزم الرفع الاسمي (أي أن عامل أمان الكبح لا يقل عن 1.5). يجب تركيب المكبح على الطرف عالي السرعة لمخفض السرعة (على عمود المحرك)، حيث يتميز الكبح على العمود عالي السرعة بسرعة استجابة أعلى وعزم كبح أقل، مما يسمح باختيار مكبح بحجم أصغر. يجب أن يكون المكبح من النوع المغلق عادةً (كبح عند انقطاع التيار)، أي أن الكبح يتم بقوة الزنبرك والتحرير بقوة كهرومغناطيسية أو هيدروليكية، لضمان تعشيق الفرامل تلقائيًا عند انقطاع مصدر الطاقة. يجب أن يكون خلوص فتح المكبح قابلاً للضبط بشكل متساوٍ، بحيث يتراوح الخلوص بين جانبي وسادات الكبح وعجلة الفرامل ضمن نطاق 0.5~1.0 مم.

كما تحدد المواصفة متطلبات التكيف البيئي للمكبح. يجب أن يعمل المكبح بشكل طبيعي ضمن درجة حرارة محيطة تتراوح بين -20 و+50 درجة مئوية. أما المكابح المستخدمة في بيئة عالية الحرارة (الرافعات المعدنية) فيجب اتخاذ إجراءات عزل حراري لها، بحيث لا تتجاوز درجة حرارة سطح المكبح 150 درجة مئوية. وفي البيئات الرطبة أو التآكلية، يجب معالجة المكبح بمعالجة مضادة للتآكل. يجب أن يكون المغناطيس الكهربائي أو الدافع الهيدروليكي للمكبح مزودًا بجهاز تحرير يدوي — فعند انقطاع التيار الكهربائي أو تعطل المكبح، يمكن إنزال الحمولة ببطء عبر التحرير اليدوي. يجب ألا تتجاوز قوة التشغيل لجهاز التحرير اليدوي 300 نيوتن، ويجب أن يضمن شوط التحرير فتح المكبح بالكامل. يجب فحص مرونة وشوط حبل التحرير اليدوي أو قضيب الشد بشكل دوري، لمنع التصاقه وتعطله نتيجة عدم الاستخدام لفترات طويلة. بعد التحرير اليدوي للمكبح، يجب إعادة الضبط اليدوية إلى حالة الكبح الطبيعية، ويُمنع منعًا باتًا تشغيل آلية الرفع أثناء حالة التحرير.

حساب عزم الكبح والتحقق منه

تحدد المواصفة بالتفصيل طريقة حساب عزم الكبح. يجب أن يحقق عزم الكبح الاسمي Tb لمكبح آلية الرفع: Tb≥1.5×Tl، حيث Tl هو عزم الدوران المكافئ لحمولة الرفع المقدرة على عمود المحرك. Tl=(Q+G0)×D/(2×i×η)، حيث Q هي سعة الرفع المقدرة، G0 هو وزن مجموعة موزع الرفع، D هو قطر الأسطوانة، i هي نسبة سرعة مخفض السرعة، η هي كفاءة الآلية. عامل أمان الكبح 1.5 يعزز متطلبات معيار ISO 4301 / FEM 1.001 — وبالنسبة لفئات التشغيل الأعلى من A6 أو آليات الرفع الهامة، توصي المواصفة برفع عامل الأمان إلى 1.8~2.0. وفي حالة التكوين بفرامل مزدوجة (فرامل الخدمة + فرامل الأمان)، يجب أن يحقق عزم الكبح لكل مكبح على حدة المتطلبات المذكورة أعلاه، لضمان أن أيًا من المكبحين يمكنه تأمين الكبح بأمان إذا تعطل الآخر.

تُعد مسافة انزلاق الفرامل مؤشرًا مباشرًا على أداء الكبح. تحدد المواصفة أنه تحت الحمولة المقدرة، يجب ألا تتجاوز مسافة انزلاق الفرامل بعد تعشيق المكبح سرعة الرفع مقسومة على 65 (أي S≤v/65، حيث v هي سرعة الرفع الاسمية بالمتر/الدقيقة). على سبيل المثال، رافعة بسرعة رفع 8 م/دقيقة، يجب ألا تتجاوز مسافة الانزلاق المسموحة 8/65=123 مم. يجب قياس مسافة انزلاق الفرامل في الحالة الحرارية للمكبح (بعد الوصول إلى التوازن الحراري بالتشغيل المستمر)، لأن معامل الاحتكاك يختلف بين المكبح البارد والمكبح الساخن. يجب تثبيت الحمولة المعلقة قبل تشغيل المكبح أثناء القياس، ويتم أخذ متوسط 3 قياسات متتالية كأساس للقبول. عندما تتجاوز القيمة المقاسة الحد المسموح، يجب البحث في الأسباب من ضبط خلوص الفرامل، وحالة سطح عجلة الفرامل (وجود زيوت أو شحوم)، وإعداد قوة الزنبرك.

نوع المكبح ومتطلبات المواد

تحدد المواصفة القياسية نوع المكبح الموصى به لآلية الرفع، حيث يُفضَّل استخدام فرامل حذائية أو مكبح قرصي. تتميز الفرامل الحذائية ببساطة هيكلها وعزم كبح كبير وسهولة صيانتها، مما يجعلها النوع الأكثر انتشارًا في آليات الرفع بالرافعات حاليًا. أما المكبح القرصي فيتميز بعزم كبح ثابت وأداء تبريد ممتاز وضوضاء كبح منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب ثباتًا عاليًا في الكبح مثل الرفع الدقيق. يجب أن تُصنع أحذية الكبح من مواد احتكاك خالية من الأسبستوس، مثل المواد شبه المعدنية أو المعدنية الملبدة، بمعامل احتكاك يتراوح بين 0.35 و0.45، مع ثبات حراري جيد وعدم انبعاث غبار ضار. يجب ألا يقل مستوى مادة عجلة الفرامل عن ZG340-640 أو فولاذ 45، بصلادة سطح سير تتراوح بين HB280 و320، وعمق طبقة مقسّاة لا يقل عن 3 مم. يجب ألا يتجاوز الانحراف الشعاعي لعجلة الفرامل 0.05 مم، وألا تزيد خشونة سطح السير عن Ra 1.6 ميكرومتر.

أما بالنسبة لنابض الفرامل، فتتطلب المواصفة استخدام زنبرك ضغط حلزوني أسطواني مصنوع من فولاذ 60Si2Mn أو 50CrV، مع معالجة حرارية بالتبريد الفوري والتقسية. يجب ألا يتجاوز انحراف الارتفاع الحر للنابض ±3%، وألا يتجاوز انحراف التشوه تحت حمل التشغيل عن قيمة التصميم ±5%. يجب ألا يحدث تشوه دائم أو كسر إجهاد في النابض بعد 100000 دورة ضغط تحت أقصى حمل تشغيل. يجب أن يوفر المغناطيس الكهربائي أو الدافع الهيدروليكي للمكبح قوة جذب وشوطًا كافيين لفتح المكبح بشكل موثوق عند الجهد المقنن (ضمن نطاق تذبذب -15% إلى +10%). يجب اختيار زيت هيدروليكي للفرامل الدافعة الهيدروليكية وفقًا لدرجة الحرارة المحيطة، حيث يُستخدم زيت هيدروليكي منخفض اللزوجة في البيئات الباردة، وزيت عالي اللزوجة في البيئات عالية الحرارة. يجب أن يكون المكبح مزودًا بآلية تعويض تلقائي أو ضبط يدوي لتآكل الأحذية، بحيث يظل خلوص الفرامل ثابتًا ضمن نطاق لا يتجاوز فيه تآكل الحذاء 50% من سمكه الأصلي.

جدول المقارنة: معاملات نظام الكبح وتكوينه

يلخّص جدول المقارنة التالي المعلمات الأساسية لنظام الكبح في آلية الرفع وفقًا للمواصفة القياسية، ليكون مرجعًا عمليًا للمستخدمين في اختيار المعدات وقبول التركيب والفحص اليومي.

الأسئلة الشائعة