تحليل معيار GB/T 22437.2-2010 الخاص بالأحمال ومجموعات الأحمال للرافعات المتحركة
📌GB/T 22437.2-2010 «الرافعات — الأحمال ومجموعات الأحمال — الجزء 2: الرافعات المتحركة» هو المعيار الأساسي لتحليل الأحمال في تصميم هياكل الرافعات المتحركة.تحدد هذه المواصفة أنواع الأحمال المختلفة وطرق تجميعها التي يجب أخذها في الاعتبار عند إجراء الحسابات التصميمية للرافعات المتنقلة، مثل الرافعات المركبة على السيارات والرافعات المجنزرة والرافعات الصالحة لجميع أنواع الأراضي، وذلك وفقًا للمعيار ISO 8686-2:2004 (IDT). ويُعد التطبيق الصحيح لتركيبات الأحمال شرطًا أساسيًا لضمان سلامة هيكل الرافعات المتنقلة وفعاليتها الاقتصادية.
تعد GB/T 22437.2-2010 الجزء الثاني من سلسلة المعايير الخاصة بأحمال الرافعات ومجموعات الأحمال، وقد وُضعت خصيصًا لتحديد قواعد تصنيف الأحمال وحساب مجموعاتها وفقًا لخصائص أحمال الرافعات المتنقلة. تتميز الرافعات المتنقلة بظروف تحميل خاصة، مثل ردود فعل أرجل الدعم وتشوه ذراع الرفع، مما يجعل حساب تركيبات الأحمال فيها أكثر تعقيدًا مقارنة بالرافعات العادية. ويقدم هذا المقال تفسيرًا منهجيًا للمعيار.
التحديد القياسي ونطاق التطبيق
تُعد GB/T 22437.2-2010 الجزء الثاني من سلسلة المعايير الخاصة بأحمال الرافعات ومجموعات الأحمال، وهي مخصصة لحساب الأحمال التصميمية الهيكلية للرافعات المتنقلة (بما في ذلك الرافعات الشاحنية، والرافعات المجنزرة، والرافعات الصالحة لجميع أنواع الأراضي، والرافعات ذات الإطارات المخصصة للطرق الوعرة، والرافعات المجنزرة ذات الذراع القابل للتمديد، وغيرها) لحساب أحمال التصميم الهيكلي. يحدد المعيار أنواع الأحمال المختلفة التي قد تتحملها الرافعات المتنقلة خلال عمرها التصميمي، ويحدد معاملات تجميع الأحمال وطرق تجميعها في ظروف التشغيل المختلفة، ويوفر أساسًا موحدًا لحساب قوة وصلابة واستقرار الأجزاء الهيكلية. ينطبق هذا المعيار على الرافعات المتنقلة التي لا تقل سعة الرفع المقدرة لها عن 1 طن، ويشكل مع المعيارين GB/T 22437.1 (الأحكام العامة) وGB/T 3811 (معايير تصميم الرافعات) نظام أحمال متكامل لتصميم هياكل الرافعات.
نظام تصنيف أحمال الرافعات المتنقلة
تصنف المعايير الأحمال التي تتحملها الرافعات المتنقلة حسب طبيعتها إلى الفئات الرئيسية التالية:
الحمولة الرئيسية (P)——بما في ذلك أحمال الرفع (الحمولة التصنيفية، ووزن أدوات الرفع، وكتلة الجزء المعلق من الحبل الفولاذي، وما إلى ذلك)، وحمل الوزن الذاتي (كتلة هيكل الرافعة، وآلياتها، وثقل التوازن، وكابينة السائق، والملحقات)، وحمل الصدمات الناتج عن الرفع (القوة الإضافية في الاتجاه الرأسي التي تؤثر على الهيكل عند تشغيل آلية الرفع وكبحها)، بالإضافة إلى الأحمال الثابتة في حالة عدم التشغيل (مثل ثقل التوازن، والأوزان الثابتة، وما إلى ذلك).
الحمل الإضافي (A)——بما في ذلك أحمال الرياح (في حالتين: حالة التشغيل وحالة العاصفة)، وأحمال درجة الحرارة (الإجهاد الحراري الذي يتعرض له الهيكل الفولاذي نتيجة الفرق في درجة الحرارة المحيطة، ويجب أخذه في الاعتبار عندما يتجاوز الفرق في درجة حرارة مكونات الهيكل 25 درجة مئوية)، وأحمال الثلج والجليد (يجب أخذها في الاعتبار عند استخدام الرافعات في المناطق المعرضة للتجمد)، بالإضافة إلى أحمال المنحدرات (مكونات الحمل الناتجة عن وقوف الرافعة أو عملها على أرض غير مستوية).
الحمولة الخاصة (S)——بما في ذلك أحمال الاختبار (يُتخذ في اختبار الأحمال الثابتة 1.25 ضعف الحمولة المقدرة، وفي اختبار الأحمال المتحركة 1.1 ضعف الحمولة المقدرة)، وأحمال التصادم (قوة التصادم للمخمد)، وأحمال التركيب والفك (الأحمال الناتجة عن عمليات تركيب وفك الرافعة)، بالإضافة إلى أحمال النقل (قوى القصور الذاتي والاهتزازات التي تتعرض لها الرافعة أثناء النقل).
معامل القوة ومعامل الصدمة——نظرًا لتغير حالة تشغيل الرافعات المتنقلة بشكل متكرر، وتكرار حركات الرفع وتغيير مدى الذراع، تحدد المواصفة القيم المحددة لمعامل قوة الرفع (φ₂=1.0~1.4، يتم اختياره وفقًا لفئة سرعة الرفع) ، ومعامل الصدمات أثناء التشغيل (φ₃=1.0~1.4، يتم اختياره وفقًا لفئة سطح الطريق وسرعة التشغيل) وطرق تحديد القيم المحددة لمعامل قوة تغيير الزاوية.
التصنيف حسب سرعة الرفع
الاختيار وفقًا لدرجة جودة الرصيف
ظروف التشغيل القاسية حسب المنطقة
الحمل الديناميكي 1.10 × الحمل المقنن
يجب إدراجها في الحساب
النقل ≤ 5°
أنواع مجموعات الأحمال وتعريف ظروف التشغيل
يحدد المعيار ثلاثة حالات تشغيل أساسية للرافعات المتنقلة ومجموعات الأحمال المقابلة لها:
حالة التشغيل أ — حالة التشغيل العادية(العمل في ظروف خالية من الرياح): تتكون مجموعة الأحمال من P+، والتي تشمل الوزن الذاتي وأحمال الرفع في حالة الحركة المستقرة، بالإضافة إلى أحمال القصور الذاتي مع مراعاة معاملات القوة الحركية عند التشغيل والكبح. تُستخدم حالة التشغيل هذه للتحقق من قوة الهيكل للرافعات المتحركة في حالة عدم التشغيل (الوقوف الساكن) أو في ظروف الرياح الخفيفة. يُتخذ معامل الأمان بقيمة n≥1.22 (بالنسبة لحد الانصياع).
حالة التشغيل ب — حالة التشغيل مع وجود تيار هوائي: مجموعة الأحمال هي P+A، حيث تُضاف أحمال الرياح في حالة التشغيل إلى الحمل الرئيسي. عادةً ما يُسمح بسرعة رياح لا تزيد عن الدرجة 7 (17 م/ث) في حالة تشغيل الرافعة المتنقلة؛ وفي حالة تجاوز هذه السرعة، يجب إيقاف العمل وسحب ذراع الرافعة. تعد حالة التشغيل هذه أكثر حالات الحمل شيوعًا التي تواجهها الرافعات المتحركة، وتُستخدم لحساب مقاومة العناصر الهيكلية الرئيسية مثل نظام الذراع، ومحور الدوران، والأرجل الداعمة، والإطار السفلي. ويُتخذ معامل الأمان بقيمة n ≥ 1.22.
حالة التشغيل C — حالة عدم التشغيل أثناء العاصفة: مجموعة الأحمال هي P + العاصفة A، وتُستخدم لاختبار قدرة الرافعة على مقاومة العواصف في حالة عدم التشغيل (بعد طي الذراع وتثبيته بشكل سليم). يتم تحديد سرعة الرياح العاتية وفقًا للمنطقة التي تُستخدم فيها الرافعة، وعادةً ما تُحسب على أساس أقصى سرعة رياح تُسجل مرة كل 50 عامًا في المنطقة المحلية. في ظروف الرياح العاتية، يُسمح للأجزاء الهيكلية للرافعة المتنقلة بأن تتعرض لتشوه مرن قابل للاستعادة، ولكن لا يُسمح بحدوث تشوه دائم أو فقدان الاستقرار. ويُتخذ معامل الأمان بقيمة n≥1.10 (بالنسبة لحد الخضوع).
| ظروف التشغيل | تكوين الحمولة | ظروف الحمل الهوائي | معامل الأمان | التحقق من الصلاحية |
|---|---|---|---|---|
| A | طبيعي، لا توجد رياح | P (الحمل الرئيسي) | لا ريح | n≥1.22 | الوقوف الساكن/نسيم خفيف |
| B | أجواء العمل | P+A (بما في ذلك حمل الرياح) | ≤7 درجات (17 م/ث) | n≥1.22 | ذراع الرافعة/الدوران/أرجل الدعم |
| C | «Bao Feng» خارج أوقات العمل | P+ العاصفة A | بمعدل مرة كل 50 عامًا | n ≥ 1,10 | مقاومة الانقلاب/مقاومة عدم الاستقرار |
| خاص | تجربة | P×معامل الاختبار | رياح من الدرجة 5 أو أقل | n≥1,05 | اختبار النوع |
ظروف الحمل الخاصة للرافعات المتنقلة
بالمقارنة مع الرافعات الجسرية، تتميز الرافعات المتنقلة بظروف تحميل أكثر تنوعًا:
ظروف عمل ردود فعل أرجل الدعم——تنقل الرافعة المتنقلة وزنها الذاتي والحمولة إلى الأرض عن طريق أرجل الدعم. يجب أن تأخذ حسابات ردود فعل أرجل الرافعة في الاعتبار التغير في موضع الحمولة أثناء عملية الرفع والدوران، مع اختيار الموضع الأسوأ للأرجل لحساب أقصى ضغط على الأرجل، وذلك لاستخدامه في تصميم متانة هيكل الأرجل والنظام الهيدروليكي. وتحدد المعايير معامل تجميع الأحمال المستخدم في حساب ردود فعل أرجل الرافعة.
حالة عزم الانقلاب——هذه هي مجموعة الأحمال الأكثر أهمية بالنسبة للرافعات المتحركة. ويحدد معدل عزم الرفع إلى عزم الاستقرار الناتج عن الوزن الذاتي قدرة الرافعة على مقاومة الانقلاب. تنص المعايير على أنه في حالة التشغيل A وحالة التشغيل B، يجب أن يكون عزم التوازن أكبر من 1.25 ضعف عزم الانقلاب (بدون احتساب الوزن الثاقل) أو 1.15 ضعف (مع احتساب الوزن الثاقل). كما يجب مراعاة تأثير الضغط النوعي للسلاسل على الأرض على استقرار الرافعة المجنزرة.
الحمل الجانبي للذراع التلسكوبي——تتعرض الأجزاء القابلة للتمديد في ذراع الرافعة المتنقلة للتشوه الانحنائي تحت تأثير الحمل، مما يؤدي إلى انحراف الحمولة عن خط الوسط للذراع، وبالتالي توليد عزم انحراف إضافي. تتطلب المعايير إدراج مقدار الانحراف الأفقي لنهاية ذراع الرافعة في حساب تركيبة الأحمال، ويُحدد مقدار الانحراف عادةً بنسبة تتراوح بين 1% و2% من طول ذراع الرافعة.
أحمال النقل والتشغيل——تتحمل الرافعات المتنقلة أحمال الصدمات والاهتزازات الناتجة عن سطح الطريق أثناء السير. تنص المعايير على أن يتراوح معامل صدمات السير بين 1.3 و1.5 (حسب درجة سطح الطريق)، كما يجب مراعاة دور الإطارات في امتصاص الصدمات وتخفيف الاهتزازات في حالة الرافعات المزودة بإطارات. تلتزم شركة كرود للصناعات الثقيلة، في تصميم هيكل الرافعات المتنقلة، بإعداد ملفات طيف الأحمال وفقًا للمعيار GB/T 22437.2 بدقة، وتقوم بإجراء تحليل العناصر المحدودة للتحقق من كل حالة تشغيل قبل تحديد المخطط الهيكلي.
جدول مقارنة مجموعات الأحمال للرافعات المتنقلة
يُدرج الجدول المقارن التالي تكوين المعلمات الأساسية لجدول مجموعات الأحمال للرافعات المتنقلة، كمرجع لمختاري الطرازات ومستخدميها.
| مجموعات الأحمال | معامل الحمولة | قيم المعاملات | ظروف التشغيل المطبقة |
|---|---|---|---|
| المجموعة الأولى | الوزن الذاتي + الحمولة المحددة + الحمل الناتج عن الرياح | φ=1.0 | العمل العادي |
| المجموعة الثانية | الوزن الذاتي + الحمل التجريبي + الحمل الناتج عن الرياح | φ=1.25 | اختبار النوع |
| المجموعة الثالثة | الوزن الذاتي + الحمل الريحي (في حالة التشغيل) | ضغط الهواء حسب المنطقة | حالة العمل |
| المجموعة الرابعة | الوزن الذاتي + الحمل الناتج عن الرياح (في حالة عدم التشغيل) | بمعدل مرة كل 50 عامًا | حالة عدم العمل |
