الأحمال العرضية للرافعات: 5 حالات تصميم في GB/T 3811-2008

الأحمال العرضية للرافعة هي أحمال لا تحدث بشكل متكرر أثناء التشغيل العادي للرافعة، ولكنها قد تحدث من حين لآخر. وتشمل هذه الأحمال الناتجة عن الرياح أثناء التشغيل، والثلوج، والجليد، وتغيرات درجات الحرارة، وانحراف الرافعة. ولا تُؤخذ هذه الأحمال في الحسبان عادةً عند حساب فشل الإجهاد.

تلخص هذه المقالة خمسة أنواع من الأحمال العرضية للرافعة وطرق حسابها: الحمل الجانبي الأفقي Ps أثناء الانحراف، وحمل التدرج، وحمل الرياح، وحمل الثلج والجليد، والحمل الناتج عن تغيرات درجة الحرارة.

1. الحمل العرضي للرافعة الناتج عن الانحراف: Ps

الحمل الجانبي الأفقي المتولد أثناء انحراف الرافعة هو حمل عرضي ناتج عن رد فعل جهاز التوجيه، مثل بكرة التوجيه أو شفة العجلة، عندما تتحرك رافعة ذات عجلات أو عربة بشكل طولي أو عرضي في حالة مستقرة.

أين:

• ∑P — مجموع أقصى أحمال العجلات: مجموع أقصى أحمال العجلات التي تحدث بشكل متكرر على العجلات المرتبطة بقاعدة العجلات الفعالة على العربة الطرفية من الجانب المعرض للحمل الجانبي.
• λ — معامل الحمل الجانبي الأفقي. يعتمد على النسبة S/B (أو S/a)، حيث S هي طول امتداد الرافعة، وB هي قاعدة عجلات الرافعة، وa هي قاعدة العجلات الفعالة. حدد قيمة λ من الشكل أدناه.

بالنسبة للرافعة متعددة العجلات، يوفر استخدام قاعدة العجلات الفعالة (أ) بدلاً من قاعدة عجلات الرافعة (ب) أساسًا أكثر منطقية لحساب القوة الجانبية الأفقية. ترد مبادئ تحديد قاعدة العجلات الفعالة في البند د.2 من المواصفة القياسية GB/T 3811-2008، الصفحات 134-135.

يوفر برنامج Ps أساسًا نظريًا لفحص تصميم مجموعة العجلات الأفقية. للاطلاع على أعراض التشغيل وأسبابها ذات الصلة، راجع هذا الدليل. تآكل عجلات الرافعة العلوية وانحراف القضبان.

2. حمولة تدرج الرافعة

إن حمل الانحدار للرافعة هو المكون الذي يعمل على طول السطح المائل لمنحدر أو طريق أو سكة حديدية، من وزن الرافعة الذاتي وحمل الرفع المقدر.

1. الرافعات المتنقلة: عند الحاجة إلى إجراء حسابات، يجب مراعاة ظروف الطريق أو الأرض الفعلية.
2. الرافعات المثبتة على السكك الحديدية، بما في ذلك رافعات السكك الحديدية: عندما لا يتجاوز ميل المسار 0.5% (0.29 درجة)، لا يُؤخذ حمل الميل في الاعتبار. وإلا، فيُحسب حمل الميل باستخدام الميل الفعلي.
3. وفقًا لتفاوتات استقامة الجزء العلوي من سكة الرافعة في الجدول 2 من المواصفة القياسية GB/T 10183.1-2018، الرافعات - العجلات ومسارات الحركة والاجتياز - الجزء 1: عاميجب ألا يتجاوز ميل مسار الرافعة العلوية أو الجسرية المثبتة على سكة حديدية 1/1000 لفئة التفاوت 2، أو 0.5/1000 لفئة التفاوت 1 عندما تكون سرعة حركة الرافعة العلوية ≥ 112 م/دقيقة. كما يجب ألا يتجاوز ميل مسار العربة 0.5/1000 لفئة التفاوت 2 أو 1. هذا استنتاج مكافئ ورأي شخصي للمؤلف الأصلي؛ ولم يُعثر على أي شرط عام صريح للميل.
4. رافعة جسرية لبناء السفن: يجب استخدام قضبان ملحومة، ويجب ألا يتجاوز ميل مسار الحركة 1/1000 (GB/T 27997-2026).
5. رافعة الوصول: يجب ألا يتجاوز انحدار الأرض 3% (GB/T 26474-2026).
6. رافعة جسرية للحاويات ذات إطارات مطاطية: يجب ألا يتجاوز ميل الأرض لمسار الحركة 1%، ويجب ألا يتجاوز الميل المحلي 3% (GB/T 14783-2009).

بناءً على هذه المتطلبات، إذا كان تركيب السكة الحديدية في الموقع متوافقًا مع المعيار المطبق، فهل من غير الضروري حساب حمل الميل لرافعة مثبتة على السكة؟ وإذا كان لا بد من حساب حمل الميل، فهل يشير ذلك إلى أن حالة التركيب المحددة لا تتوافق مع المعيار؟ هذه أسئلة طُرحت في المقال الأصلي.

3. حمل الرياح على الرافعة PW

يجب مراعاة أحمال الرياح للرافعات العاملة في الهواء الطلق. يُفترض أن أحمال الرياح هي أحمال ثابتة تعمل في الاتجاه الأفقي الأكثر انحدارًا. حدد ضغط الرياح المحسوب وفقًا لنوع الرافعة ومنطقة التشغيل.

3.1 ضغط الرياح المحسوب

أين:

• p — ضغط الرياح المحسوب، بالنيوتن لكل متر مربع (N/m²).
• Vs — سرعة الرياح المحسوبة، بالأمتار في الثانية (م/ث).

سرعة الرياح المحسوبة هي سرعة هبات الرياح على ارتفاع 10 أمتار فوق التضاريس المفتوحة، معبر عنها كمتوسط سرعة الرياح اللحظية على مدى فترة 3 ثوانٍ.

بالنسبة لحالة التشغيل، تبلغ سرعة هبات الرياح 1.5 ضعف متوسط سرعة الرياح على مدى فترة 10 دقائق.

في حالة عدم الخدمة، تكون سرعة الرياح العاصفة 1.4 ضعف متوسط سرعة الرياح على مدى فترة 10 دقائق.

3.2 حمل الرياح أثناء الخدمة PWⅡ

يمثل حمل الرياح أثناء الخدمة أقصى قوة رياح يجب أن تكون الرافعة قادرة على تحملها أثناء التشغيل.

يُفترض أن ضغط الرياح أثناء التشغيل ثابت على كامل ارتفاع الرافعة، دون مراعاة التغير مع الارتفاع.

عندما يتم استخدام جهاز قياس سرعة الرياح لمنع التشغيل فوق سرعة الرياح المحددة، فإنه يتم تركيبه عادة في أعلى نقطة من الرافعة.

يُقسّم ضغط الرياح المحسوب أثناء التشغيل إلى PⅠ و PⅡ. وتُبيّن الجداول أدناه قيم ضغط الرياح وسرعتها. إذا استخدم المُصنِّع سرعات رياح أو ضغوط رياح مختلفة عن القيم المُجدولة، فيجب ذكر هذه القيم في وثائق تصميم الرافعة وتعليمات التشغيل. عمليًا، تُعتمد المواصفات الفنية للمشروع عادةً.

• يمثل PⅠ ضغط الرياح المحسوب الطبيعي لظروف التشغيل. ويُستخدم لحساب المقاومة لاختيار قدرة المحرك وللتحقق الحراري.
• يمثل PⅡ أقصى ضغط رياح محسوب لظروف التشغيل. ويُستخدم لحساب قوة مكونات الآلية والهياكل المعدنية، وصلابة الهيكل واستقراره، وقدرة التحميل الزائد للمحرك، واستقرار الرافعة بشكل عام ضد الانقلاب، والسلامة من الانزلاق ومقاومة الرياح.

3.3 أحمال الرياح المؤثرة على الرافعة أثناء التشغيل

أين:

• PWⅠ — حمل الرياح العادي أثناء الخدمة الذي يؤثر على الرافعة، بالنيوتن (N).
• PWⅡ — أقصى حمل رياح أثناء الخدمة يؤثر على الرافعة، بالنيوتن (N).
• ج - معامل قوة الرياح.
• PⅠ و PⅡ — ضغطا الرياح المحسوبان أثناء الخدمة، بوحدة نيوتن/م².
• أ - مساحة الجزء الصلب المواجه للريح من مكون الرافعة، عموديًا على اتجاه الريح، بوحدة المتر المربع (م²). وهي تساوي مساحة الجزء الخارجي المواجه للريح أ₀ مضروبة في نسبة الصلابة Φ للوجه المواجه للريح: أ = أ₀Φ.
• θ — الزاوية بين اتجاه الرياح والمحور الطولي للمكون أو سطح الهيكل (θ≤90°)، بالدرجات.

يمثل إجمالي حمل الرياح على هيكل الرافعة مجموع أحمال الرياح المؤثرة على أجزائها الفردية.

1. بالنسبة لمعامل قوة الرياح C، راجع البند 4.2.2.3 من GB/T 3811-2008. وهو يتضمن معاملات قوة الرياح للعناصر الفردية، والهياكل الجمالونية أحادية المستوى، والأبراج الشبكية المربعة.
2. ترتبط مساحة المنطقة المواجهة للريح (A) بمعامل تخفيض الحماية. على سبيل المثال، لحساب مساحة المنطقة المواجهة للريح للعوارض الرئيسية لرافعة جسرية مزدوجة العوارض، يُرجى الرجوع إلى البند 4.2.2.3.6 من المواصفة القياسية GB/T 3811-2008. ويشمل هذا البند تخفيض الحماية لعنصرين، وتخفيض الحماية للعناصر المذكورة في المواصفة القياسية الأصلية، ونسب التباعد، وعوامل أخرى.

للاطلاع على خيارات المعدات العملية بعد تحديد حمل التصميم، راجع KSCRANE دليل اختيار نظام الحماية من الرياح لرافعة الجسر.

3.4 حمل الرياح المؤثر على الحمل المرفوع

أين:

• PWQⅠ — حمل الرياح العادي أثناء الخدمة الذي يؤثر على الحمل المرفوع، بالنيوتن (N).
• PWQⅡ — أقصى حمل رياح أثناء الخدمة يؤثر على الحمل المرفوع، بالنيوتن (N).
• AQ — أقصى مساحة مواجهة للرياح للحمل المرفوع، بالمتر المربع (م²).

عند قيام رافعة برفع أحمال ذات أبعاد وأشكال محددة، يتم تحديد مساحة المنطقة المواجهة للريح من الأبعاد والشكل الجانبي المقابلين. وفي حال عدم معرفة المساحة، يتم تقديرها وفقًا للبند هـ.5 من الملحق هـ في المواصفة القياسية البريطانية GB/T 3811-2008.

4. أحمال الثلج والجليد

يجب مراعاة أحمال الثلوج والجليد في مناطق معينة. كما يجب مراعاة الزيادة في مساحة المنطقة المواجهة للرياح الناتجة عن تراكم الجليد والثلوج.

5. الأحمال الناتجة عن تغيرات درجة الحرارة

هذا القسم نظري ومُقدّم للاسترشاد فقط. لا يُؤخذ الحمل الحراري في الحسبان عادةً. مع ذلك، يجب أخذه في الاعتبار في مناطق مُحدّدة حيث تختلف درجة الحرارة أثناء تركيب الرافعة اختلافًا كبيرًا عن درجة الحرارة أثناء استخدامها، أو بالنسبة للهياكل غير المُحدّدة استاتيكيًا ذات الامتدادات الكبيرة. ومن الأمثلة على ذلك رافعة جسرية ذات ساقين صلبتين وامتداد 30 مترًا أو أكثر. في مثل هذه الحالات، يُولّد التمدد أو الانكماش المُقيّد للعناصر الإنشائية الناتج عن تغيرات درجة الحرارة حملاً. يُمكن أن تستند الحسابات إلى المعلومات ذات الصلة التي يُقدّمها المستخدم.

6. GB/T 45680-2025 لتقييم أحمال الرياح على الرافعات

GB/T 45680-2025، الرافعات - تقييم أحمال الرياح(استفسار عن معايير الرافعات الصينية)يُعدّ هذا المعيار الجديد، وهو الإصدار الأول، معيارًا لحساب أحمال الرياح على الرافعات. وهو عبارة عن تعديل (MOD) للمعيار ISO 4302:2016. وقد صدر في 30 مايو 2025، ودخل حيز التنفيذ في 1 ديسمبر 2025، وينطبق على حساب أحمال الرياح على الرافعات في كل من ظروف التشغيل وظروف التوقف عن التشغيل.

تكون سرعة الرياح أثناء التشغيل هي سرعة الرياح المقاسة عند أعلى نقطة في الرافعة.

للاطلاع على نظرة عامة حول الأجهزة المتاحة المستخدمة بعد تقييم أحمال الرياح، انظر ملحقات جهاز مقاومة الرياح لرافعة جسرية.

كريستال

خبير تصنيع المعدات الأصلية للرافعات

مع 8 سنوات من الخبرة في تخصيص معدات الرفع، ساعدت أكثر من 10,000 عميل في الإجابة على أسئلتهم واهتماماتهم قبل البيع، إذا كانت لديك أي احتياجات ذات صلة، فلا تتردد في الاتصال بي!

واتساب: +86 199 1373 9708

بريد إلكتروني: krystalli@kscranegroup.com