رافعة بوابة دوارة وفق GB/T 29560-2013: معايير التصميم والسلامة

تُعد GB/T 29560-2013 المواصفة القياسية العامة لمنتجات رافعات البوابة الدوارة، وقد صدرت ودخلت حيز التنفيذ في عام 2013. رافعة البوابة الدوارة هي نوع من رافعات البذراع الدوارة التي يمكن لمركبات السكك الحديدية أو مركبات الطرق المرور أسفل هيكلها البوابي. تتميز بأربع آليات عمل رئيسية: آلية الرفع، وآلية تغيير ميل الذراع، وآلية الدوران، وآلية السير. تُستخدم هذه الرافعات على نطاق واسع في عمليات الرفع في محطات الموانئ ومحطات الطاقة وأحواض بناء السفن وأعمال التركيب والبناء. بالمقارنة مع المواصفة الخاصة برافعات الموانئ GB/T 17495، فإن نطاق تغطية هذه المواصفة أوسع، حيث تنطبق على تصميم وتصنيع وقبول جميع أنواع رافعات البوابة الدوارة العامة. تم تصميم وتصنيع رافعات البوابة الدوارة من كيلود للصناعات الثقيلة وفقًا لهذه المواصفة القياسية.

التصنيف حسب النوع الهيكلي والمعايير الأساسية

تصنف المواصفة القياسية رافعات البوابة الدوارة إلى ثلاث فئات رئيسية بناءً على الاستخدام والنوع الهيكلي. النوع الأول: رافعة البوابة الدوارة العامة، وهي مناسبة لعمليات التحميل والتفريغ العامة في محطات الموانئ وساحات البضائع، بسعة رفع مقدرة تتراوح بين 5 و100 طن، وأقصى مدى عمل يتراوح بين 25 و45 مترًا. النوع الثاني: رافعة البوابة الدوارة لمحطات الطاقة، وهي مناسبة لأعمال تركيب وصيانة المعدات في محطات الطاقة الكهرومائية والحرارية، ويمكن أن تصل سعة الرفع إلى أكثر من 200 طن مع مدى عمل أصغر نسبيًا. النوع الثالث: رافعة البوابة الدوارة لبناء السفن، وهي مناسبة لرفع وتجميع أجزاء هيكل السفينة على منصة البناء، وتتميز بسعة رفع كبيرة (100 إلى 500 طن) وارتفاع رفع عالٍ (يمكن أن يصل إلى أكثر من 70 مترًا). كما تحدد المواصفة نوعين هيكليين بناءً على نوع المحمل الدوار: النوع ذو العمود الدوار (حيث يستند الجزء الدوار على هيكل البوابة عبر عمود دوار) والنوع ذو المنصة الدوارة (حيث يتم تركيب الجزء الدوار على منصة دوارة متصلة بهيكل البوابة عبر محمل دوار). يتميز النوع ذو العمود الدوار ببساطة هيكله وقدرته العالية على التحمل، مما يجعله مناسبًا للرافعات البوابة الدوارة الكبيرة. بينما يتميز النوع ذو المنصة الدوارة بهيكل مضغوط ومركز ثقل منخفض، مما يجعله مناسبًا للرافعات البوابة الدوارة المتوسطة والصغيرة.

فيما يتعلق بالمعايير الأساسية، تحدد المواصفة سلسلة سعات الرفع: 5t، 10t، 16t، 25t، 40t، 63t، 100t، 160t، 200t (9 مستويات). كما تحدد سلسلة أقصى مدى عمل: 20m، 25m، 30m، 35m، 40m، 45m، 50m (7 مستويات). بالنسبة لارتفاع الرفع: يتراوح عادة بين 20 و30 مترًا للرافعات المستخدمة في الموانئ، وبين 30 و50 مترًا لمحطات الطاقة، وبين 50 و70 مترًا لأحواض بناء السفن. سرعات الآليات المختلفة: سرعة الرفع من 10 إلى 40 م/دقيقة (بتكوين سرعتين: سرعة منخفضة للحمولة الثقيلة وسرعة عالية للحمولة الخفيفة)، وسرعة تغيير المدى من 30 إلى 60 م/دقيقة، وسرعة الدوران من 1.0 إلى 2.0 دورة/دقيقة، وسرعة السير من 20 إلى 30 م/دقيقة. يجب ألا يقل مستوى تشغيل الرافعة بأكملها عن A6 وآلية الرفع عن A7. يجب أن يفي ارتفاع البناء (الخلوص) لهيكل البوابة بمتطلبات الحد الأقصى لارتفاع المركبات المارة أسفله: لا يقل عن 5.5 متر لمركبات السكك الحديدية، ولا يقل عن 4.5 متر لمركبات الطرق. يجب أن يفي العرض الصافي لهيكل البوابة بمتطلبات عرض المركبات المارة بالإضافة إلى مسافة الأمان على الجانبين.

متطلبات الهيكل المعدني والآليات

يتكون الهيكل المعدني لرافعة البوابة الدوارة من الإطار البوابي (أرجل البوابة + العارضة العرضية السفلية)، والمنصة الدوارة، والإطار على شكل A، وذراع الرافعة، وعارضة توزيع الثقل الموازن. تضع المواصفة متطلبات القوة والصلابة لتصميم المكونات الهيكلية الرئيسية. يجب أن يأخذ حساب مقاومة الإطار البوابي في الاعتبار الأحمال الرأسية (الضغط الناتج عن الوزن الذاتي وحمولة الرفع) والأحمال الأفقية (عزوم الانحناء الناتجة عن حمل الرياح وقوة الطرد المركزي أثناء الدوران). يستخدم ذراع الرافعة عادةً مقطعًا صندوقيًا أو مقطعًا شبكيًا، ويجب إجراء تحليل استقرار غير خطي للأذرع التي يتجاوز طولها 30 مترًا. يجب أن تفي قوة وصلابة الإطار على شكل A بمتطلبات أقصى قوة تشغيلية لآلية تغيير ميل الذراع. يجب أن تتمتع المنصة الدوارة بصلابة الالتواء الكافية ودقة سطح التركيب. يجب حساب ثبات رافعة البوابة الدوارة ضد الانقلاب وفقًا لثلاث حالات تشغيل: حالة العمل (رفع الحمولة المقدرة عند أقصى مدى + حمل الرياح)، وحالة عدم العمل (أقصى حمل رياح + الوزن الذاتي)، وحالة التركيب/التفكيك. يجب ألا يقل معامل الاستقرار لهذه الحالات الثلاث عن 1.4 و1.5 و1.3 على التوالي.

فيما يتعلق بالآليات، تحدد المواصفة متطلبات محددة لآلية الرفع، وآلية تغيير ميل الذراع، وآلية الدوران، وآلية السير. يجب أن تعتمد آلية الرفع تكوين فرامل مزدوجة (فرامل الخدمة + فرامل الأمان) بحيث لا يقل عزم الكبح عن 1.5 ضعف عزم الرفع المقدر. يجب ألا تقل النسبة بين قطر الأسطوانة وقطر حبل السلك (D/d) عن 25 لمستويات التشغيل A7 وما فوق. يُوصى باعتماد طريقة تغيير الميل بالقضيب المسنن أو الطريقة الهيدروليكية لآلية تغيير ميل الذراع، بحيث لا يقل عامل الأمان لقوة قضيب التسنين للميل عن 5. يجب تزويد آلية تغيير ميل الذراع بجهاز تخميد ثنائي الاتجاه لتبطيء الحركة في نهايتي المدى. تعتمد آلية الدوران على مخفض كوكبي لقيادة المحمل الدوار، ويتم اختيار قدرة تحمل المحمل الدوار بناءً على عزم الانقلاب والحمولة المحورية عند أقصى مدى. تعتمد آلية السير وضع القيادة المنفصل، حيث يتم تزويد كل عجلة قيادة بمكبح مستقل. يجب أن يعتمد جهاز الأمان ضد الرياح على مشبك سكة كهربائي مرتبط بمقياس شدة الرياح، بحيث يقوم بتثبيت الرافعة على السكة تلقائيًا عند تجاوز سرعة الرياح التشغيلية المسموح بها.

أجهزة السلامة والمتطلبات الكهربائية للرافعات البورتالية

تتطلب الرافعات البورتالية تكوين أجهزة سلامة أكثر شمولاً مقارنة بالرافعات الجسرية العلوية، نظراً لتعدد آليات عملها (أربع آليات) وبيئة التشغيل المعقدة (محطات الميناء وارتفاع سرعة الرياح). تشمل أجهزة السلامة الأساسية: محدد الحمل الزائد (مع تحديد مزدوج لسعة الرفع والمدى)، ومحدد ارتفاع الرفع (بتكوين مزدوج ميكانيكي وإلكتروني)، ومفتاح حد الخفض، ومحدد تغيير الميلان (مع ضبط منفصل لأقصى وأدنى مدى)، ومحدد الدوران (لتقييد عدد دورات الدوران ومنع التواء الكابل)، ومقياس شدة الرياح (يصدر إنذاراً عند تجاوز سرعة الرياح 16m/s ويقطع طاقة التشغيل تلقائياً عند تجاوز 20m/s)، ومشبك سكة مقاوم للرياح (مشبك سكة كهربائي مرتبط بمقياس شدة الرياح ويُثبَّت تلقائياً عند انقطاع التيار)، وزر إيقاف الطوارئ (موجود في كابينة المشغل وعلى المنصة الدوارة وعلى الأرض). كما تحدد المواصفة القياسية ضرورة تزويد الرافعة البورتالية بجهاز منع التصادم لتجنب تصادم الأذرعة عند عمل عدة معدات في نفس المنطقة.

فيما يتعلق بالنظام الكهربائي، تعتمد طريقة تزويد الطاقة في الرافعة البورتالية على إمداد الطاقة عبر بكرة الكابل — حيث يُمد كابل من صندوق الإمداد الأرضي في الميناء ويتم تلقائياً لفّه وبسطه عبر بكرة الكابل أثناء سير الرافعة. يجب أن تتوافق سرعة لف الكابل مع سرعة سير الرافعة لتجنب شدّ الكابل أو تكدّسه. يستخدم نظام التحكم الكهربائي PLC للتحكم المنطقي في جميع الآليات وتشخيص الأعطال. وتعتمد محركات جميع الآليات على تحكم بالسرعة عبر التردد لتحقيق تسارع سلس وتحكم دقيق. يجب أن تكون كابينة المشغل مجهزة بتكييف وتدفئة للحفاظ على درجة حرارة مناسبة داخلها. يجب ألا يتجاوز تسارع الاهتزاز في كابينة المشغل 0.5m/s². ويجب تزويد غرفة الكهرباء بأجهزة تدفئة وإزالة الرطوبة لمنع التآكل الناتج عن الملح. يجب ألا تقل درجة الحماية للعناصر الكهربائية الخارجية عن IP55. يجب ألا تزيد مقاومة التأريض الوقائي للرافعة البورتالية عن 4Ω، ويجب تزويد محركات جميع الآليات بحماية مستقلة من قصر الدائرة وحماية من الحمل الزائد. كما تشترط المواصفة القياسية تزويد الرافعة بأكملها بجهاز حماية من الصواعق، بحيث لا تزيد مقاومة تأريض مانعة الصواعق عن 10Ω.

طريقة الاختبار وفحص القبول في المصنع

تحدد المواصفة القياسية متطلبات اختبار المصنع واختبار القبول في الموقع للرافعات البورتالية. يجب قبل التسليم إجراء اختبار بدون حمل لكل وحدة على حدة، حيث تعمل جميع الآليات بسرعتها الاسمية لمدة ساعة واحدة متواصلة دون ضوضاء غير طبيعية أو ارتفاع غير طبيعي في درجة الحرارة. وفي اختبار الحمل المقنن (100% SWL)، تُرفع الحمولة المقدرة عند كل مدى نموذجي وتُنفَّذ عمليات الرفع والخفض وتغيير الميلان والدوران بالكامل، مع قياس انحراف طرف الذراع الرئيسي ومسافة انزلاق الفرامل لكل آلية. وفي اختبار الحمل الديناميكي، تُرفع حمولة تعادل 1.1 ضعف الحمولة المقدرة وتُنفَّذ كل حركة بما لا يقل عن 5 مرات بأقصى سرعة للآلية، مع فحص عدم وجود تشوه غير طبيعي في المكوّنات الهيكلية وعدم وجود تشققات في خطوط اللحام. وفي اختبار الحمل الساكن، تُرفع حمولة تعادل 1.25 ضعف الحمولة المقدرة وتُثبَّت عند أقصى مدى لمدة 10 دقائق لقياس التشوه الدائم للهيكل. وفي اختبار استقرار الرافعة بالكامل، يجب ألا تنقلب الرافعة عند رفع حمولة تعادل 1.4 ضعف الحمولة المقدرة عند أقصى مدى. يجب قياس خلوص ترس المحمل الدوار لآلية الدوران وتسجيله قبل التسليم من المصنع، ليكون مرجعاً للفحوصات اللاحقة.

إجراءات الاختبار وفحص القبول

تحدد المواصفة القياسية متطلبات اختبار المصنع واختبار القبول في الموقع للرافعات البورتالية. قبل التسليم، يُجرى اختبار بدون حمل لكل وحدة على حدة، حيث تعمل جميع الآليات بسرعتها الاسمية لمدة ساعة واحدة. وفي اختبار الحمل المقنن، تُرفع الحمولة المقدرة عند كل مدى نموذجي وتُنفَّذ جميع العمليات، مع قياس الانحراف ومسافة انزلاق الفرامل. وفي اختبار الحمل الديناميكي، تُرفع حمولة تعادل 1.1 ضعف الحمولة المقدرة وتُنفَّذ كل حركة بما لا يقل عن 5 مرات. وفي اختبار الحمل الساكن، تُرفع حمولة تعادل 1.25 ضعف الحمولة المقدرة وتُثبَّت عند أقصى مدى لمدة 10 دقائق. وفي اختبار استقرار الرافعة بالكامل، يجب ألا تنقلب عند رفع حمولة تعادل 1.4 ضعف الحمولة المقدرة عند أقصى مدى. يُقاس خلوص ترس المحمل الدوار ويُسجَّل قبل التسليم من المصنع، ليكون مرجعاً للفحوصات اللاحقة.

جدول مقارنة المعلمات الأساسية للرافعة البورتالية

يعرض جدول المقارنة التالي المعلمات الأساسية لتكوين الرافعة البورتالية، لرجوع موظفي الاختيار والتشغيل.

الأسئلة الشائعة