دليل شامل لمتطلبات مكابح آلات الرفع وفق معيار GB/T 24810.1-2009

GB/T 24810.1-2009 هو المعيار الأساسي لتصميم واختيار فرامل الرافعات، ويحدد تصنيف الفرامل، وعامل أمان عزم الكبح، ومتطلبات ظروف التشغيل. تُعد الفرامل أهم مكونات السلامة في آلية الرفع للرافعة، وموثوقيتها مرتبطة مباشرة بسلامة عمليات الرفع.

تصنيف الفرامل ونطاق التطبيق

يصنف GB/T 24810.1-2009 الفرامل حسب النوع الهيكلي إلى: فرامل حذائية (توليد عزم الكبح عبر تثبيت حذاء الفرامل بشكل متماثل على عجلة الفرامل، بهيكل بسيط وسهولة في الصيانة، وتُستخدم على نطاق واسع في جميع آليات الرافعات الجسرية والبوابية)، ومكبح قرصي (تثبيت بطانة الاحتكاك محوريًا على قرص الفرامل، بعزم كبح كبير وتبديد حرارة جيد، ومناسب للسرعات العالية وتكرار الكبح)، وفرامل شريطية (توليد عزم كبح احتكاكي عبر لف شريط فولاذي حول عجلة الفرامل، بهيكل مضغوط لكنه يولّد قوة شعاعية عند الكبح، ومناسب للرافعات البرجية القديمة وبعض الرافعات المتحركة). حسب طريقة التحكم، تُقسم إلى فرامل مغلقة عادةً (تُغلق بقوة الزنبرك وتُفتح بقوة كهرومغناطيسية أو هيدروليكية — وهي النوع الأكثر أمانًا واستخدامًا في الرافعات) وفرامل مفتوحة عادةً (تُغلق بقوة التشغيل — تُستخدم فقط في بعض ظروف التشغيل الخاصة).

يشترط المعيار أن تستخدم آلية الرفع في الرافعات فرامل مغلقة عادةً — بحيث تقوم الفرامل بالكبح تلقائيًا وتحافظ على الحمولة عند انقطاع أي مصدر طاقة.

عزم الكبح وعامل الأمان

يحدد المعيار بوضوح الحد الأدنى لعامل أمان عزم الكبح: آلية الرفع — يجب ألا يقل أقصى عزم كبح تشغيلي للفرامل عن 1.5 ضعف عزم الرفع المقدر (العزم الناتج عن الحمولة المقدرة)، وعند استخدام فراملين في الآلية، يجب ألا يقل عزم الكبح لكل فرامل عن 1.25 ضعف عزم الرفع المقدر (أي أن السعة الإجمالية للفرامل المزدوجة ≥ 2.5 ضعف القيمة الاسمية).

آلية السير — يجب ألا يقل عزم كبح الفرامل عن 1.25 ضعف عزم مقاومة السير (بما في ذلك مقاومة الاحتكاك ومقاومة الميل)، مع تلبية متطلبات مسافة الكبح أيضًا.

آلية الدوران — يجب ألا يقل عزم كبح الفرامل عن 1.5 ضعف عزم مقاومة الدوران.

آلية تغيير ميل الذراع — يجب ألا يقل عزم كبح الفرامل عن 1.5 ضعف عزم مقاومة تغيير الميل. بالنسبة لآليات الرفع المخصصة لرفع المعدن المنصهر، يشترط المعيار رفع عامل الأمان إلى 2.0 ضعف، مع تزويدها بفراملين مستقلين (تكوين فرامل مزدوجة). كما يحدد المعيار عدد دورات العمل للفرامل — يجب ألا يقل عدد مرات التشغيل الموثوقة للفرامل خلال عمر التصميم عن 1,000,000 دورة (للفرامل بمغناطيس كهربائي) أو 500,000 دورة (للفرامل الدافعة الهيدروليكية).

ظروف تشغيل الفرامل

يضع المعيار متطلبات واضحة لبيئة عمل الفرامل: درجة الحرارة المحيطة — يجب أن تعمل الفرامل بشكل طبيعي ضمن نطاق درجة حرارة -20°C إلى +40°C (خارج هذا النطاق تتطلب إجراءات خاصة مثل التسخين في درجات الحرارة المنخفضة أو العزل الحراري في درجات الحرارة المرتفعة). الرطوبة المحيطة — يجب ألا تتجاوز الرطوبة النسبية 90% (بدون تكاثف). درجة الحماية — يجب ألا تقل درجة حماية المغناطيس الكهربائي أو الدافع الهيدروليكي للفرامل عن IP54 (مقاوم للغبار ومقاوم لرش الماء). يجب أن يكون موضع تركيب الفرامل مناسبًا للفحص والضبط، ويجب أن يكون من الممكن استبدال بطانة الفرامل دون تفكيك الفرامل بالكامل. يجب تزويد الأجزاء الدوارة المكشوفة من عجلة الفرامل أو قرص الفرامل بغطاء وقائي — لمنع دخول الأجسام الغريبة ولمس الأفراد العرضي. يؤكد المعيار بشكل خاص على تبديد حرارة الفرامل — يجب ألا تتجاوز درجة حرارة سطح عجلة الفرامل (أو القرص) 200°C عند الكبح المتكرر (لبطانات الاحتكاك ذات الأساس الراتنجي) أو 250°C (لبطانات الاحتكاك المعدنية الخزفية)، حيث أن ارتفاع درجة الحرارة قد يؤدي إلى انخفاض حاد في معامل الاحتكاك (ظاهرة التلاشي الحراري).

رافعات كيلود للصناعات الثقيلة مزودة بفرامل مزدوجة في آلية الرفع بشكل قياسي، لتلبية متطلبات السلامة لرفع المعدن المنصهر.

متطلبات ضبط الفرامل

يضع المعيار متطلبات منهجية للضبط اليومي للفرامل: خلوص فرامل — يجب أن يكون الخلوص بين حذاء الفرامل وعجلة الفرامل (في الوضع المفتوح) منتظمًا، وتُحدد قيمة الخلوص لكل جانب وفقًا لقطر عجلة الفرامل — إذا كان قطر عجلة الفرامل ≤200mm يكون الخلوص 0.5~0.8mm، وإذا كان 200~500mm يكون 0.8~1.2mm، وإذا كان ≥500mm يكون 1.2~1.5mm. يجب ألا يتجاوز الفرق في الخلوص بين الجوانب الأربعة 0.1mm (أي يجب أن يكون الخلوص متطابقًا على جانبي حذاء الفرامل وعجلة الفرامل، فالانحراف الكبير يؤدي إلى اهتراء غير متساوٍ للفرامل). ضبط الزنبرك — يتم تحقيق عزم الكبح عن طريق ضبط انضغاط زنبرك الإغلاق، ويجب ضبط انضغاط الزنبرك وفقًا لعلامات المعايرة المحددة من قبل الشركة المصنعة، ويُحظر الحصول على عزم كبح يتجاوز القيمة الاسمية عن طريق الضغط المفرط للزنبرك (الضغط المفرط يؤدي إلى كسر إجهاد مبكر للزنبرك وصدمات كبح).

تراجع حذاء الفرامل — بعد تحرير الفرامل، يجب ضبط تراجع حذاء الفرامل عن عجلة الفرامل إلى الحد الأدنى الذي يسمح بفك الحذاء عن العجلة — فزيادة التراجع تزيد من زمن الاستجابة للفرامل (تأخير الاستجابة)، بينما يؤدي التراجع الأصغر من اللازم إلى احتكاك وسخونة زائدة.

فحص الفرامل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

تشمل بنود فحص الفرامل المحددة في المعيار: اختبار عزم الكبح — يجب إجراء فحص عشوائي لعزم الكبح لكل فرامل قبل التسليم من المصنع (لا يقل الفحص العشوائي عن 10% من نفس الدفعة)، وإذا فشل الفحص العشوائي، يتم فحص جميع الوحدات واحدة تلو الأخرى. اختبار الكلال لنابض الفرامل — بعد 300,000 دورة ضغط تحت أقصى حمولة عمل، يجب ألا يتجاوز التشوه الدائم 1% من الارتفاع الحر. عمر بطانة الفرامل — في الظروف الاسمية، يجب ألا يقل عمر الاهتراء لبطانة الفرامل عن 200,000 دورة كبح.

الأعطال الشائعة وطرق معالجتها: احتكاك المكبح المستمر (عدم قدرة حذاء الفرامل على الانفصال تمامًا عن عجلة الفرامل) — السبب هو صغر شوط الضبط أو قصور شوط الدافع الكهرومغناطيسي/الهيدروليكي، ويجب إعادة ضبط شوط الفصل وشوط الفتح. عزم الكبح غير كافٍ (انزلاق الحمولة) — سببه نقص انضغاط الزنبرك أو تجاوز اهتراء بطانة الاحتكاك الحد المسموح، ويجب ضبط النابض أو استبدال البطانة. ضوضاء الكبح — وجود زيوت أو شوائب على سطح الاحتكاك أو عدم تماس البطانة مع عجلة الفرامل بشكل متساوٍ، ويجب تنظيف السطح أو إعادة تهذيب البطانة.

ارتفاع درجة حرارة المكبح بشكل مفرط — نتيجة تجاوز عدد مرات الكبح المتكرر للتردد التصميمي أو ضعف التبريد، ويجب فحص تكرار الكبح أو إضافة تدابير لتحسين التبريد.

الأسئلة الشائعة