دليل معيار GB/T 36033-2018 لاستقرار الرافعات
GB/T 36033-2018 «الرافعات — متطلبات الاستقرار — المبادئ العامة» هو المعيار الأساسي للتحقق من ثبات الرافعات ضد الانقلاب. يحدد المعيار المتطلبات الأساسية للاستقرار لجميع أنواع الرافعات، ومبادئ الحساب، وظروف الأحمال، ومعايير القبول للاستقرار، وهو مطابق لـ ISO 12210-1:2005 (MOD)، وينطبق على التحقق من تصميم الاستقرار للرافعات الجسرية والقنطرية والبرجية والمتحركة وذات القاعدة البوابية وغيرها.
GB/T 36033-2018 هو المعيار العام لمتطلبات استقرار الرافعات، ويحدد طرق حساب الثبات ضد الانقلاب وشروط التحقق لجميع أنواع الرافعات. يُعد استقرار الرافعة المؤشر الأساسي لسلامة التصميم الكلي، ويرتبط مباشرة بقدرة الرافعة على مقاومة الانقلاب في الظروف الاسمية وحالة عدم العمل.
المبادئ الأساسية لحساب الاستقرار
ينص GB/T 36033-2018 على أن المبدأ الأساسي لحساب استقرار الرافعة هو: تحت تأثير الأحمال المختلفة، تنشأ علاقة توازن بين عزم الانقلاب (Mالانقلاب) وعزم التثبيت (Mالتثبيت). معيار السلامة للاستقرار هو: يجب ألا تقل نسبة عزم التثبيت إلى عزم الانقلاب (أي معامل الاستقرار K) عن عامل الأمان المحدد. تُحسب صيغة معامل الاستقرار كالتالي: K = Mالتثبيت / Mالانقلاب ≥ Kmin (حيث Kmin هو الحد الأدنى لمعامل الاستقرار، وتتراوح قيمته بين 1.25 و1.5 حسب ظروف التشغيل). ينشأ عزم التثبيت من الوزن الذاتي للرافعة (بما في ذلك الثقل الموازن والثقل الإضافي) حول حافة الانقلاب، بينما ينشأ عزم الانقلاب من حمولة الرفع وحمل الرياح وحمل القصور الذاتي وحمل الميلان حول حافة الانقلاب. يجب أن يؤخذ في الحساب أسوأ حالة انقلاب محتملة للرافعة — أي مجموعة الأحمال الأكثر خطورة واتجاه الانقلاب الأكثر ضررًا. يقسم المعيار انقلاب الرافعة إلى نوعين: الانقلاب الكلي (انقلاب الرافعة بالكامل حول حافة الانقلاب) وفقدان الاستقرار الموضعي (مثل ارتفاع أحد أذرع التثبيت أو فقدان استقرار صاري البرج). بالنسبة للرافعات الجسرية والقنطرية، يتم التحقق أساسًا من ثبات الانقلاب في اتجاه حركة الجسر (على طول السكة) والثبات الجانبي (عموديًا على اتجاه السكة).
ظروف الأحمال ومجموعاتها
يحدد المعيار حالات التحقق من الثبات التالية: الحالة الأولى — حالة العمل بدون رياح (ظروف التشغيل العادية): تشمل الأحمال الوزن الذاتي وحمولة الرفع الاسمية وحمل القصور الذاتي (القوة الرأسية الناتجة عن بدء/إيقاف آلية الرفع، والقوة الأفقية الناتجة عن بدء/إيقاف آلية السير). الحد الأدنى لمعامل الاستقرار Kmin = 1.5. الحالة الثانية — حالة العمل مع رياح (التشغيل العادي في ظل وجود رياح): تشمل الأحمال الوزن الذاتي وحمولة الرفع الاسمية وحمل القصور الذاتي وحمل الرياح (ضغط الرياح التشغيلي 250Pa يقابل رياح بسرعة 20m/s من الدرجة 7). الحد الأدنى لمعامل الاستقرار Kmin = 1.33. الحالة الثالثة — حالة عدم العمل مع رياح (تحمل أقصى حمل رياح في حالة التوقف): تشمل الأحمال الوزن الذاتي وحمل الرياح في حالة عدم العمل (في المناطق الداخلية: ضغط رياح 800Pa يقابل سرعة رياح 36m/s؛ في المناطق الساحلية: ضغط رياح 1500Pa يقابل سرعة رياح 50m/s). الحد الأدنى لمعامل الاستقرار Kmin = 1.25. الحالة الرابعة — حالة التركيب/التفكيك: تحدد الأحمال وفقًا لخطة التركيب، والحد الأدنى لمعامل الاستقرار Kmin = 1.25. كما ينص المعيار على: بالنسبة للرافعات المخصصة لنقل المعدن المنصهر، يجب رفع معامل الاستقرار في جميع الحالات بنسبة 10% (أي بضرب المعامل في 1.1).
تحديد حافة الانقلاب
يحدد المعيار بالتفصيل طريقة تحديد حافة الانقلاب لأنواع مختلفة من الرافعات: الرافعة الجسرية — حافة الانقلاب هي خط تماس عجلة الرافعة الجسرية مع السكة. بالنسبة للرافعة الجسرية ذات أربع نقاط ارتكاز (أربع عجلات)، تكون حافة الانقلاب هي محور عجلات الجانب المرتفع (أي الخط الواصل بين العجلتين الأمامية والخلفية على نفس الجانب). نظرًا لأن الرافعة الجسرية مقيدة بالسكة داخل مبنى المصنع، فإن الانقلاب الكلي لا يحدث عادةً — لكن الدراسات تشير إلى أن الانقلاب ما زال ممكنًا في ظل أحمال الرياح القصوى (مثل انهيار مبنى المصنع مما يؤدي إلى إزاحة السكة) أو تحت تأثير الزلازل، لذا يجب على الشركة المصنعة تزويد المستخدم ببيانات الثبات ضد الرياح. الرافعة القنطرية — حافة الانقلاب في اتجاه حركة الجسر هي خط اتصال عجلات السير على جانب واحد من الإطار البوابي، وحافة الانقلاب الجانبية هي خط اتصال سياج حماية الممر على جانب العارضة الرئيسية بأذرع التثبيت (نقطة الارتكاز هي العارضة العرضية السفلية أو قاعدة ذراع التثبيت). تنتج أحمال الرياح على الرافعات القنطرية الخارجية مشكلتي سلامة: مقاومة الانقلاب ومقاومة الانزلاق — يتحكم في الانقلاب معامل الاستقرار، بينما يتحكم في الانزلاق مشبك السكة أو جهاز الإرساء. الرافعة البرجية — حافة الانقلاب هي خط اتصال حافة الأساس الخرساني أو قاعدة أذرع التثبيت مع قاعدة صاري البرج. يُعد استقرار الرافعة البرجية المؤشر الأساسي لسلامة التصميم — لأن الرافعة البرجية ذات مركز ثقل مرتفع ومساحة تعرض للرياح كبيرة، وهي الأكثر عرضة لحوادث الانقلاب بين جميع أنواع الرافعات. تنفذ كيلود للصناعات الثقيلة التحقق من الثبات وفقًا لمعيار GB/T 36033 بدقة في تصميم الرافعات الجسرية والقنطرية.
تدابير مقاومة الانقلاب
التدابير الموصى بها في المعيار لزيادة استقرار الرافعة: زيادة الوزن الذاتي — إضافة ثقل موازن في قاعدة الرافعة أو في موضع الثقل المقابل لزيادة عزم التثبيت. بالنسبة للرافعة البرجية، يُعد التحديد الصحيح لوزن وموقع الثقل الإضافي وسيلة أساسية لضمان الاستقرار. تقليل مساحة التعرض للرياح — تحسين الشكل الهيكلي للرافعة (باستخدام تصميم انسيابي أو هيكل مفرغ) لتقليل قوة حمل الرياح. توسيع المسافة بين أذرع التثبيت — بالنسبة للرافعة المتحركة، تؤدي زيادة المسافة العرضية والطولية بين أذرع التثبيت إلى تحسين معامل الاستقرار الجانبي بشكل ملحوظ (زيادة امتداد أذرع التثبيت بنسبة 10% يمكن أن تزيد معامل الاستقرار بحوالي 15%). تركيب أجهزة مقاومة الانقلاب — تركيب خطافات مقاومة الانقلاب (أجهزة منع القفز عن السكة) على جانبي الرافعة على قضبان، بحيث لا تنفصل العجلات عن السكة حتى في ظل أحمال الرياح القصوى. تقوية الأساس — يجب حساب أبعاد وعمق أساس الرافعة البرجية وفقًا لقدرة تحمل التربة، لضمان عدم انقلاب الأساس نفسه تحت تأثير عزم الانقلاب. احتياطات الاستخدام اليومي — يُحظر تمامًا العمل بالحمل الزائد؛ تجنب البدء المفاجئ والكبح المفاجئ أثناء التشغيل (لأن حمل القصور الذاتي يزيد من عزم الانقلاب)؛ بعد انتهاء العمل، يجب تدوير ذراع الرافعة في اتجاه الريح وتحرير مكبح الدوران (للسماح للذراع بالدوران بحرية مع الرياح لتقليل حمل الرياح)؛ عند وجود إنذار مبكر بالعواصف، يجب اتخاذ تدابير التثبيت مسبقًا.
| ظروف التشغيل | Kmin | متضمنالحمولة | غرض التحقق |
|---|---|---|---|
| عمل بدون رياح | 1.5 | الوزن الذاتي+مقنن+القصور الذاتي | سلامة التشغيل العادي |
| عمل مع رياح | 1.33 | الوزن الذاتي+مقنن+القصور الذاتي+حمل الرياح | عمل مع رياحظروف التشغيلسلامة التشغيل العادي |
| حالة عدم العمل | 1.25 | الوزن الذاتي+متطرفحمل الرياح | مقاومة أقصى الرياح |
| التركيب والتفكيك | 1.25 | الوزن الذاتي+التركيبالحمولة | سلامة عملية التركيب |
الأسئلة الشائعة
س: ما هو المبدأ الأساسي للتحقق من استقرار الرافعة؟
ج: يقوم المبدأ الأساسي لاستقرار الرافعة على توازن العزوم: يجب أن يكون عزم التثبيت (الناتج عن الوزن الذاتي للرافعة) أكبر من عزم الانقلاب (الناتج عن الحمولة المعلقة وحمل الرياح). يُحسب معامل الاستقرار K = عزم التثبيت ÷ عزم الانقلاب، وتشترط المعايير أن تكون قيمة K ≥ 1.15 في حالة العمل وK ≥ 1.25 في حالة عدم العمل (تُحسب وفقًا لأقصى سرعة رياح في المنطقة). بالنسبة للرافعات المتحركة، يجب أيضًا مراعاة ظروف دعم أذرع التثبيت وقدرة تحمل الأرض. يجب إجراء التحقق من الاستقرار باستخدام مجموعة الأحمال الأكثر خطورة — أقصى قدرة رفع + أقصى مدى + حمل الرياح أثناء العمل.
س: ما العوامل التي تؤثر على مقاومة الانقلاب للرافعة؟
ج: تشمل العوامل الرئيسية: 1) الوزن الذاتي للرافعة وموضع مركز الثقل — فكلما زاد الوزن الذاتي وانخفض مركز الثقل، زاد الاستقرار؛ 2) سعة الرفع والمدى — فكلما زادت سعة الرفع والمدى، زاد عزم الانقلاب؛ 3) حمل الرياح — يتناسب ضغط الرياح طرديًا مع مربع سرعة الرياح، وقد يصل حمل الرياح في العواصف إلى 30%~50% من عزم الانقلاب؛ 4) ميل السكة — فكل من الميل الطولي والعرضي للسكة يقللان من عزم التثبيت الفعّال؛ 5) قدرة تحمل الأساس — فهبوط الأرض أو تشوهها يؤدي إلى إمالة الرافعة. وتشترط المعايير أخذ هذه العوامل جميعها في الاعتبار عند حسابات الاستقرار.
س: ما المتطلبات الخاصة لاستقرار الرافعات البرجية؟
ج: نظرًا لارتفاع مركز الثقل وكبر مساحة التعرض للرياح، تكون متطلبات الاستقرار للرافعات البرجية أكثر صرامة: 1) يجب تركيب الثقل الموازن والضغط الإضافي وفقًا لدليل التشغيل، ويُعد نقص الضغط الإضافي السبب الرئيسي لانقلاب الرافعات البرجية؛ 2) في حالة عدم العمل، يجب السماح بحرية دوران الذراع (مع اتجاه الريح) لتقليل حمل الرياح؛ 3) بالنسبة للرافعات البرجية على سكك، يجب أن يفي أساس السكة بمتطلبات قدرة التحمل، وألا يتجاوز ميل ألواح توزيع الأحمال والسكة 1/1000؛ 4) بالنسبة للرافعات البرجية المربوطة، يجب أن تتوافق المسافات بين أجهزة التثبيت وقدرة تحمل نقاط التثبيت مع متطلبات التصميم. توفر كيلود للصناعات الثقيلة تقرير حسابات استقرار كامل مع كل رافعة برجية عند التسليم من المصنع.
س: ما هي إشارات الإنذار المبكر عند ضعف استقرار الرافعة؟
ج: تشمل إشارات الإنذار المبكر لضعف الاستقرار: 1) ميلان غير طبيعي للرافعة بأكملها — يجب إيقاف التشغيل وفحص استواء الأساس والسكة؛ 2) ارتفاع عجلات السير (أو أذرع التثبيت) عن الأرض — وهو مؤشر مباشر على ضعف شديد في الاستقرار؛ 3) إنذار متكرر من محدد عزم الحمل — فهذا يدل على أن ظروف التشغيل تقترب من حد الاستقرار أو تجاوزته؛ 4) زيادة ملحوظة في تأرجح الرافعة أثناء الرياح القوية — يجب توجيه الذراع في اتجاه الريح لتقليل حمل الرياح في أسرع وقت؛ 5) هبوط أو تشقق واضح في أساس السكة — يجب إيقاف العمل فورًا وتقوية الأساس.
