هيكل الرافعة الشوكية ومبدأ العمل
سيناقش هذا الموضوع مبدأ عمل الرافعات الشوكية. استنادًا إلى "دليل سلامة الرافعة الشوكية" الذي نشرته شركة Taylor، وهي إحدى الشركات المصنعة للرافعات الشوكية-للخدمة الشاقة في الولايات المتحدة:
معظم الرافعات الشوكية عبارة عن رافعات شوكية متوازنة، مثل الأرجوحة، لذلك يجب أولاً العثور على مركز ثقل الحمولة. يُسمى مركز الثقل هذا بمركز التحميل، ويبلغ طوله نصف طول البليت. على سبيل المثال، إذا كانت أبعاد البليت هي الطول (d) 1000 مم والعرض (w) 1200 مم، فإن مركز التحميل يكون 500 مم.
غالبًا ما يكون مركز التحميل للرافعة الشوكية 500 مم أو 600 مم، لذا لمعرفة مركز التحميل القياسي للرافعة الشوكية، يجب أن تجده في ورقة مواصفات الرافعة الشوكية أو رسم الرافعة الشوكية. تشير حمولة الرافعة الشوكية إلى الحد الأقصى لقيمة الحمولة للرافعة الشوكية لتحميل وتفريغ ومناولة البضائع، وهي مصممة بناءً على القوة الهيكلية لكل جزء، وضغط النظام الهيدروليكي، والاستقرار. يعتمد استقرار الرافعة الشوكية المتوازنة ببساطة على مبدأ الرافعة (الأرجوحة). في ظل الظروف الحرجة، عندما يتم تطبيق قوة صغيرة على جانب الحمولة، فإن الرافعة الشوكية سوف تدور للأمام. في تصميم المركبات، يتم عادةً تعيين عامل أمان يبلغ 1.4 لضمان التشغيل الآمن للرافعات الشوكية. تُظهر منحنيات الحمل العلاقة بين الحمل المسموح به ومركز التحميل؛ إن العمل ضمن نطاق القيم على منحنى الحمل يمكن أن يمنع وقوع الحوادث. يؤثر مركز التحميل بشكل مباشر على وزن الحمولة. لا يؤثر مركز التحميل الأقصر من مركز التحميل القياسي على وزن الحمولة، لكن مركز التحميل الأطول من مركز التحميل القياسي يقلل من وزن الحمولة.
على سبيل المثال، إذا كان مركز تحميل الحمولة 400 مم، ولكن مركز التحميل القياسي هو 500 مم، فلن يتأثر وزن الحمولة. ومع ذلك، إذا كان مركز التحميل 600 مم ومركز التحميل القياسي 500 مم، فسوف ينخفض وزن الحمولة. الرافعات الشوكية التي تعمل بمحرك-، والمعروفة أيضًا باسم الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي، تستخدم الديزل أو البنزين أو غاز البترول المسال كوقود ويتم تشغيلها بواسطة محرك. تتراوح حمولتها من 0.5 طن إلى 45 طن. يتم تصنيفها عمومًا على أنها رافعات شوكية ذات احتراق داخلي متوازنة، ورافعات شوكية للحاويات (تحميل أمامي-)، ورافعات شوكية تحميل جانبية-. يتم تصنيف الرافعات الشوكية عمومًا إلى ثلاثة أنواع: الرافعات الشوكية ذات الموازنة، والرافعات الشوكية للحاويات (تحميل أمامي-)، ورافعات شوكية تحميل جانبية-. تستخدم هذه المحركات محركات الديزل كمصادر للطاقة ولها قدرة تحميل تتراوح من 3.0 إلى 6.0 طن. يتم تثبيت الشوكات على جوانب الرافعة الشوكية، مما يسمح بالتحميل الجانبي المباشر{20}}للبضائع، مما يجعلها تستخدم بشكل أساسي لرفع العناصر الطويلة والرفيعة مثل العصي الخشبية والقضبان الفولاذية.
في حين أن هناك العديد من أنواع الرافعات الشوكية، إلا أنها تتكون جميعها بشكل أساسي من أربعة أجزاء رئيسية: وحدة الطاقة، والهيكل، وأجزاء العمل، والنظام الكهربائي. تؤدي الاختلافات في هيكل وموقع تركيب هذه الأجزاء الأربعة إلى ظهور أنواع مختلفة من الرافعات الشوكية.
الرافعات الشوكية المتوازنة هي النوع الأكثر شيوعًا من الرافعات الشوكية. سنناقش الآن تكوين كل جزء باستخدام هذا النوع من الرافعات الشوكية كمثال.
01 وحدة الطاقة
توفر وحدة الطاقة للرافعة الشوكية الطاقة لأجزاء عمل الرافعة الشوكية لتحميل وتفريغ البضائع وتشغيل الهيكل ذو العجلات. يتم تثبيته بشكل عام في الجزء الخلفي من الرافعة الشوكية ويعمل أيضًا كثقل موازن.
تستخدم الرافعات الشوكية الكهربائية البطاريات ومحركات سلسلة DC. إن خصائص القيادة الخاصة بها هي الأقرب إلى متطلبات خصائص القوة الثابتة الثابتة، كما أن أداء الجر الخاص بها يتفوق على أداء محركات الاحتراق الداخلي. بالإضافة إلى ذلك، فهو يعمل بسلاسة وهدوء، ولا ينبعث منه أبخرة عادم، وسهل الصيانة، وسهل التشغيل؛ تكاليف التشغيل منخفضة، وعمر الخدمة الإجمالي للمركبة طويل. تشمل العيوب: الحاجة إلى معدات الشحن، والاستثمار الأولي المرتفع، ووقت الشحن الطويل (عموما 7-8 ساعات، والشحن السريع 2-3 ساعات)، ووقت العمل المستمر القصير بعد شحن واحد، وقابلية البطارية للصدمات والاهتزاز، مما يتطلب أسطح طرق محددة. نظرًا لقيود سعة البطارية، تكون طاقة المحرك الكهربائي منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة السيارة والقدرة على التسلق. لذلك، تُستخدم الرافعات الشوكية{11}}التي تعمل بالبطارية بشكل أساسي في المستودعات وورش العمل ذات الممرات الضيقة، ومسافات النقل القصيرة، وأسطح الطرق الجيدة، وقدرات الرفع الصغيرة، والتي لا تتطلب سرعة عالية. يمكن استخدام الرافعات الشوكية التي تعمل بالبطارية فقط في مستودعات البضائع القابلة للاشتعال أو الأماكن التي تتطلب هواءً نظيفًا. تُستخدم الرافعات الشوكية التي تعمل بالبطارية أيضًا في مستودعات التخزين البارد حيث يصعب تشغيل محركات الاحتراق الداخلي.
الخصائص الميكانيكية لمحركات الاحتراق الداخلي لا تلبي متطلبات القوة الثابتة والخصائص اللينة للمحركات الرئيسية للرافعة الشوكية؛ تزداد قوة إنتاجها مع زيادة السرعة. ولذلك، يجب أن تكون محركات الاحتراق الداخلي مجهزة بناقلات حركة ميكانيكية، أو محولات عزم الدوران، أو أجهزة نقل هيدروليكية لزيادة عزم الدوران الناتج قبل استخدامها. تتمتع الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي، على عكس الرافعات الشوكية{2}}التي تعمل بالبطارية، بالمزايا الرئيسية التالية: عدم الحاجة إلى شحن المعدات، ووقت تشغيل أطول، وطاقة أعلى، وقدرة أقوى على التسلق، ومتطلبات أقل لسطح الطريق، وانخفاض الاستثمار الأولي. مع طريقة النقل المناسبة، يمكنهم تحقيق أداء الجر المثالي. وتشمل العيوب: الضوضاء والاهتزاز أثناء التشغيل، وأبخرة العادم، والصيانة المتكررة، وارتفاع تكاليف التشغيل، وعمر افتراضي أقصر. ولذلك، فإن الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي تكون متفوقة بشكل عام. بالنسبة للرافعات الشوكية ذات قدرة رفع متوسطة إلى عالية، يفضل استخدام الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي.
من بين الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي، تعد محركات الديزل هي الأكثر شيوعًا، حيث تستخدم جميع الرافعات الشوكية تقريبًا ذات قدرة رفع تصل إلى 3 أطنان أو أكثر محركات الديزل. وذلك لأن محركات الديزل تستهلك كمية أقل من الوقود. ومع ذلك، فإن محركات الديزل ثقيلة نسبيًا، وتصدر ضجيجًا، وتهتز أكثر. يمكن للرافعات الشوكية ذات قدرات الرفع الأصغر استخدام محركات البنزين، وهي أصغر حجمًا وأخف وزنًا، ولكنها تستهلك المزيد من الوقود؛ البنزين باهظ الثمن، ويحتوي عادمه على مكونات أكثر ضررا وهو قابل للاشتعال. وفي بعض البلدان، توجد أيضًا رافعات شوكية تستخدم محركات غاز البترول المسال (LPG)، والتي تتميز بأسعار وقود أقل وتنتج أبخرة عادم أقل.
في السنوات الأخيرة، تزايد استخدام محركات غاز البترول المسال (LPG) كوحدات طاقة في الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي محليًا ودوليًا. العديد منها عبارة عن رافعات شوكية ثنائية الوقود-، قادرة على استخدام البنزين أو الديزل أو غاز البترول المسال كوقود. شهدت ألمانيا معدل نمو سنوي قدره 160% في استخدام الرافعات الشوكية لغاز البترول المسال، ويتزايد العدد أيضًا في الولايات المتحدة واليابان. في الوقت الحالي، هناك احتجاج متزايد ضد تلوث عوادم السيارات. ولذلك، أصبح استخدام محركات غاز البترول المسال أكثر انتشارا في المركبات الصناعية التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي، بما في ذلك الرافعات الشوكية. وذلك لأن استخدام محركات غاز البترول المسال لا يتجنب تلوث الهواء ويقلل المخاطر البيئية فحسب، بل يقلل أيضًا من تآكل المحرك ويطيل عمر المحرك. كما أنه يقلل من تكاليف الوقود.
02 الشاسيه
الهيكل هو آلية العمل المباشرة التي تتحمل وزن البضائع بالكامل وتقوم بمهام مثل الالتقاط والرفع والتكديس. يتكون من جهاز العمل الذي يقوم مباشرة بعمليات التحميل والتفريغ ونظام النقل الهيدروليكي الذي يقوم بتشغيل جهاز العمل. بناءً على التصميم، التصنيع، وظروف العمل المختلفة، فهي تأتي في أشكال هيكلية مختلفة. الشوكات هي مكونات على شكل شوكة- تحمل البضائع مباشرة. يتم تركيبها على حاملة الشوكة عبر الخطافات، ويمكن تعديل المسافة بين الشوكتين وفقًا للاحتياجات التشغيلية ويتم قفلها بواسطة جهاز تحديد المواقع.
إن عربة الشوكة عبارة عن مكون هيكلي ملحوم من ألواح فولاذية، وتتميز بمجموعة أسطوانية. يحتوي الصاري الداخلي على مسارات محززة موجهة رأسياً على جانبه الداخلي. ترتبط عربة الشوكة بالصاري الداخلي بنفس الطريقة، ويمكنها التحرك عموديًا فقط على طول مسارات الساري الخارجي.
الصاري الداخلي عبارة عن هيكل إطاري ملحوم معًا من قسمين محززين يعملان كأعمدة وعوارض. يتصل الجزء السفلي منه بمحور قيادة الرافعة الشوكية (المحور الأمامي). بمساعدة الأسطوانة الهيدروليكية المائلة، يمكن أن يميل الساري بزاوية معينة في الاتجاهين الأمامي والخلفي. تعمل الإمالة للأمام على تسهيل التحميل والتفريغ، بينما تمنع الإمالة للخلف البضائع الموجودة على الشوكات من الانزلاق عندما تتحرك الرافعة الشوكية.
يقع الطرف السفلي من أسطوانة الرفع الهيدروليكية على العارضة المتقاطعة للصاري الخارجي، ويتصل الطرف العلوي بالعارضة المتقاطعة للصاري الداخلي والعجلة المسننة. يتم توصيل أحد طرفي سلسلة الرفع بالجزء السفلي من الصاري الخارجي، ويمر الطرف الآخر فوق العجلة المسننة ويتصل بعربة الشوكة. عندما يتم تزويد الأسطوانة الهيدروليكية بالزيت المضغوط، يتحرك قضيب المكبس لأعلى بسرعة v، مما يدفع العجلة المسننة والصاري الداخلي للارتفاع بنفس السرعة v. ونظرًا لمبدأ البكرة المتحركة، تسحب السلسلة عربة الشوكة لترتفع بسرعة 2 فولت. عندما تصل الأسطوانة الهيدروليكية إلى نهاية شوطها الكامل، يكون الصاري الداخلي في الموضع الأقصى فوق الصاري الخارجي، ويكون حامل الشوكة في الموضع الأقصى فوق الصاري الداخلي. عندما يتم تحرير ضغط الزيت، تنخفض البضائع أو الشوكات والمكونات الأخرى تحت وزنها.
يستخدم نظام التوجيه لجعل الرافعة الشوكية تتحرك في الاتجاه الذي يحدده السائق. يمكن تقسيم أنظمة التوجيه للرافعة الشوكية إلى نوعين حسب الطاقة المطلوبة للتوجيه: أنظمة التوجيه الميكانيكية وأنظمة التوجيه المعزز. الأول يستخدم الطاقة الجسدية للسائق كطاقة توجيه ويتكون من ثلاثة أجزاء: جهاز التوجيه، وآلية نقل الحركة، وآلية التشغيل. هذا الأخير عبارة عن جهاز توجيه يستخدم كلاً من الطاقة الجسدية للسائق وقوة المحرك كطاقة توجيه. في ظل الظروف العادية، يتم توفير جزء صغير فقط من الطاقة اللازمة لتوجيه الرافعة الشوكية من قبل السائق؛ يتم توفير معظمها بواسطة المحرك من خلال جهاز مساعدة التوجيه. ومع ذلك، حتى في حالة فشل جهاز مساعدة التوجيه، يجب أن يظل السائق قادرًا بشكل عام على التعامل مع مهمة التوجيه بشكل مستقل. أثناء تشغيل الرافعة الشوكية، يتناوب التوجيه والسير بشكل متكرر؛ لتقليل عبء العمل على السائق، غالبًا ما تستخدم الرافعات الشوكية ذات الاحتراق الداخلي أنظمة التوجيه المعزز. تشتمل أنظمة التوجيه المعزز شائعة الاستخدام على التوجيه المعزز المتكامل، والتوجيه شبه المعزز -المتكامل، وأجهزة مساعدة التوجيه. نظام الفرامل هو النظام الذي يبطئ أو يوقف الرافعة الشوكية. يتكون من الفرامل وآلية نقل الفرامل.
يمكن تصنيف أنظمة الكبح إلى ثلاثة أنواع وفقًا لمصدر طاقة الكبح: أنظمة الكبح اليدوية، وأنظمة الكبح الكهربائية، وأنظمة الكبح المؤازرة. الأول يستخدم الطاقة الجسدية للسائق كطاقة كبح. تعتمد أنظمة الكبح الآلية بشكل كامل على الطاقة الكامنة في شكل ضغط هواء أو ضغط هيدروليكي يتم تحويله من قوة المحرك؛ الأخير هو مزيج من الاثنين السابقين.
إن التركيب والوظيفة ومبدأ العمل لهيكل الرافعة الشوكية والأجزاء الأخرى يشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في السيارات. لذلك، نظرًا لضيق المساحة، لن يتم التوسع في محتوى مطابق لمحتوى السيارات، في حين سيتم تقديم محتوى مختلف عن محتوى السيارات.
في الرافعة الشوكية المتوازنة، يوجد ثقل موازن في الخلف لموازنة وزن البضائع في المقدمة. توجد وحدة الطاقة للرافعة الشوكية (محرك الاحتراق الداخلي) أو البطارية بشكل عام في الخلف لتوفير التوازن الجزئي.
03 قسم العمل
يتحمل قسم العمل في الرافعة الشوكية وزن البضائع بالكامل ويؤدي مهام مثل الانتقاء والرفع والتكديس. وتتكون من أجهزة العمل التي تقوم مباشرة بعمليات التحميل والتفريغ ونظام النقل الهيدروليكي الذي يقوم بتشغيل أجهزة العمل. نظرًا للتصميم والتصنيع وظروف العمل المختلفة، فهي تتمتع بأشكال هيكلية مختلفة.
الشوكات هي مكونات على شكل شوكة- تحمل البضائع مباشرة. يتم تركيبها على عربة الشوكة عبر الخطافات. يمكن تعديل المسافة بين الشوكتين وفقًا للاحتياجات التشغيلية ويتم قفلها بواسطة جهاز تحديد المواقع.
إن عربة الشوكة عبارة عن مكون هيكلي ملحوم من ألواح فولاذية، وتتميز بمجموعة أسطوانية. يحتوي الصاري الداخلي على مسارات محززة موجهة رأسياً على جانبه الداخلي. ترتبط عربة الشوكة بالصاري الداخلي بنفس الطريقة ولا يمكنها التحرك عموديًا إلا على طول مسارات الساري الخارجي.
الصاري الداخلي عبارة عن هيكل إطاري ملحوم معًا من قسمين محززين يعملان كأعمدة وعوارض. يتصل الجزء السفلي منه بمحور قيادة الرافعة الشوكية (المحور الأمامي). بمساعدة الأسطوانة الهيدروليكية القابلة للإمالة، يمكن أن يميل الساري بزاوية معينة في الاتجاهين الأمامي والخلفي. إن إمالة الصاري للأمام تسهل التحميل والتفريغ، في حين أن إمالته للخلف تمنع البضائع الموجودة على الشوكة من الانزلاق عندما تتحرك الرافعة الشوكية.
يقع الطرف السفلي من أسطوانة الرفع الهيدروليكية على العارضة المتقاطعة للصاري الخارجي، ويتم توصيل الطرف العلوي بالعارضة المتقاطعة للصاري الداخلي والعجلة المسننة. يتم توصيل أحد طرفي سلسلة الرفع بالجزء السفلي من الصاري الخارجي، ويمر الطرف الآخر فوق العجلة المسننة ويتصل بعربة الشوكة. عندما يتم تزويد الأسطوانة الهيدروليكية بالزيت المضغوط، يتحرك قضيب المكبس لأعلى بسرعة v، مما يدفع العجلة المسننة والصاري الداخلي للارتفاع بنفس السرعة v. ونظرًا لمبدأ البكرات المتحركة، تسحب السلسلة عربة الشوكة لترتفع بسرعة 2 فولت. عندما تصل الأسطوانة الهيدروليكية إلى شوطها الكامل، يكون الصاري الداخلي في الموضع العلوي العلوي فوق الصاري الخارجي، وتكون عربة الشوكة في الموضع العلوي العلوي فوق الصاري الداخلي. عندما يتم تحرير ضغط الزيت، تنخفض البضائع أو الشوكات والمكونات الأخرى تحت وزنها.
