كيفية حساب قدرة الرفع في الكرينات واللوادر والحفارات

تُعدّ حسابات قدرة الرفع من أكثر الجوانب التي يساء فهمها أثناء تشغيل المعدات الثقيلة. فكثير من العاملين في مواقع المشاريع يظنون أن الكرين أو اللودر أو الحفارة يمكنها رفع أي وزن يناسب حجم الدلو أو الخطاف، لكن الحقيقة أن قدرة الرفع تعتمد على مجموعة من العوامل المترابطة مثل شكل المعدة ونظامها الهيدروليكي وتوازنها وثبات الأرض تحتها.

أي تقدير خاطئ أو افتراض سريع قد يؤدي إلى انقلاب المعدات الثقيلة أو فشل النظام الهيدروليكي أو حتى وقوع حوادث خطيرة. لذلك من المهم فهم كيفية حساب قدرة الرفع بدقة لمختلف أنواع المعدات الثقيلة مثل الكرينات واللودرات والحفارات.

ما المقصود بقدرة الرفع في المعدات الثقيلة؟

بشكل مبسط، قدرة الرفع هي أقصى وزن يمكن للمعدات الثقيلة رفعه أو حمله أو تعليقه بأمان دون التأثير على توازنها أو هيكلها. لكن هذا "الحد الأقصى" ليس رقماً ثابتاً، إذ يتغير حسب إعدادات الآلية وطول الذراع وزاوية العمل ونوع الملحقات المستخدمة.

وتُستخدم مصطلحات رئيسية لفهم هذه الحسابات:

• القدرة الإجمالية (Gross Capacity): الوزن الكلي الذي يمكن رفعه بما في ذلك وزن الدلو أو الخطاف وأدوات الرفع.

• القدرة الصافية (Net Capacity): الوزن الفعلي الذي يمكن رفعه بعد خصم وزن الأدوات والملحقات.

عند الحساب، يُفضّل التركيز على القدرة الصافية لأنها تعبّر عن الحمولة الحقيقية التي يمكن للمعدة التعامل معها بأمان.

العوامل التي تؤثر على قوة الرفع

قدرة الرفع لا تعتمد على القوة الهيدروليكية فقط، بل تتأثر بعدة عناصر أساسية، من أبرزها:

• طول الذراع وزاوية الرفع: كلما زاد طول الذراع قلّت قدرة الرفع بسبب ضعف العزم.

• نصف القطر أو مدى الوصول: كلما ابتعد الحمل عن مركز المعدة، انخفض الحد الأقصى للرفع.

• الضغط الهيدروليكي: هو ما يحدد القوة التي يمكن للأسطوانات توليدها.

• الوزن الموازن وثبات المعدة: الوزن الموازن يساعد في الحفاظ على التوازن أثناء الرفع، وأي نقص فيه قد يسبب انقلاب المعدة.

حساب قدرة الرفع في الكرينات

تُقاس قدرة الكرينات من خلال جداول الأحمال (Load Charts) التي توفرها الشركات المصنعة. وتوضح هذه الجداول الحد الأقصى للأوزان المسموح برفعها حسب طول الذراع ومدى العمل ووضع الدعامات (Outriggers).

طريقة قراءة جدول الأحمال:

1. تحديد طول الذراع المستخدم، فذراع بطول 30 متر يختلف عن ذراع بطول 20 متر.

2. معرفة مدى العمل، أي المسافة الأفقية بين مركز الكرين والحمل.

3. تحديد وضع الدعامات، سواء كانت ممتدة بالكامل أو جزئياً أو في وضع الحركة.

4. مطابقة هذه القيم في الجدول لمعرفة الحمولة المسموح بها.

5. تطبيق عوامل التخفيض الناتجة عن الرياح أو ميلان الأرض أو استخدام إضافات مثل الجيب (Fly Jib).

مثلاً، كرين Liebherr LTM 1100 بذراع طوله 30 متر وعلى مدى 20 متر قد تكون قدرته 5,000 كجم. وإذا تم العمل على أرض مائلة بدرجة 3 أو باستخدام ذراع إضافية، قد تنخفض القدرة بنسبة 10 إلى 15%.

عادةً ما تضع الشركات المصنعة هامش أمان بنسبة 25%، أي أن الحمولة المذكورة تمثل 75% من حد الانقلاب لضمان السلامة.

كما تحتوي كثير من الكرينات الحديثة على نظام مؤشر عزم الحمولة (LMI) الذي يحسب الحمولة الفعلية لحظة بلحظة وينبه المشغل عند اقتراب الحد المسموح به.

حساب قدرة الرفع في الشيولات

يُستخدم اللودر عادةً في مناولة المواد وتحميل الشاحنات، وتعتمد قدرته على حمولة الانقلاب (Tipping Load) وقوة الكسر (Breakout Force).

القدرة التشغيلية المقدّرة (ROC) تمثل الحمولة التي يمكن للودر رفعها بأمان دون أن يميل للأمام، وتحسب كالتالي:

• 50% من حمولة الانقلاب للودر المفصلي (في أوروبا)

• 35% من حمولة الانقلاب للودر الانزلاقي (في أمريكا الشمالية)

مثال لودر كاتربيلر 966L

• حمولة الانقلاب = 24,000 كجم

• القدرة المقدّرة = 0.5 × 24,000 = 12,000 كجم

أي أن الودر يستطيع التعامل مع نحو 12 طن في كل دورة تحميل وفق الاختبارات القياسية.

العوامل المؤثرة:

• ارتفاع الذراع وزاوية الدلو.

• حجم الدلو وكثافة المادة (رمل، حصى، طين...).

• ضغط الإطارات وطبيعة الأرض.

على سبيل المثال، لودر كوماتسو WA470-6R تبلغ حمولة الانقلاب فيه نحو 23,000 كجم، وقوة الكسر 19,000 كجم، وهما عاملان أساسيان عند اختيار اللودر المناسب لعمليات الرفع.

تحتوي اللودرات الحديثة على أنظمة وزن مدمجة تعرض وزن الحمولة مباشرة على الشاشة لضمان عدم تجاوز الحد المسموح.

حساب قدرة الرفع في الحفارات

قدرة الحفارات أكثر تعقيداً لأنها تتغير بشكل كبير حسب تكوين الذراع والدراع الإضافي والدلو. وتعتمد الحسابات على القوة الهيدروليكية وثبات المعدة معاً. الصيغة العامة للحساب هي: قدرة الرفع = (الضغط الهيدروليكي × مساحة الأسطوانة × عامل الرافعة) – تأثير وزن المعدة

شرح المكونات:

• الضغط الهيدروليكي يحدد القوة الخارجة من الأسطوانة.

• مساحة الأسطوانة تحدد كمية القوة المنتقلة إلى الذراع.

• عامل الرافعة يعتمد على شكل الذراع ومدى الوصول.

• وزن المعدة يعمل كعامل توازن يؤثر على الثبات.

مثال: حفارة Cat 323D3 عند رفع أنبوب وزنه 4,000 كجم على مدى 6 أمتار قد تظهر نتائج مختلفة:

• من الأمام (فوق الجنزير): 4,500 كجم.

• من الجانب: 2,800 كجم.

الاختلاف سببه انتقال مركز الثقل عند الرفع الجانبي مما يقلل الاستقرار. أما الحفارات الكبيرة مثل فولفو EC550EL فقد تتجاوز قدرتها 20,000 كجم في المدى القصير، وفق معايير ISO 10567 التي تُختبر عند 75% من حمولة الانقلاب.

العوامل التي تؤثر على أداء الرفع

حتى مع تطابق المواصفات الفنية، تختلف قدرة الرفع على أرض الواقع حسب ظروف التشغيل. ومن أبرز المؤثرات:

• حالة النظام الهيدروليكي وجودة الزيت.

• طبيعة الأرض واستقرارها.

• وزن الملحقات مثل الدلو أو القابض.

• سرعة الرياح وحالة الطقس.

• درجة الحرارة التي تؤثر على لزوجة الزيت.

ولهذا السبب تشمل فحوصات مكنة التي تشمل أكثر من 75 نقطة اختبار تدفق الزيت الهيدروليكي باستخدام أدوات مثل Jaltest Link V9 للتأكد من أن النظام يعمل بالضغط والحرارة المثاليين.

إجراءات السلامة أثناء عمليات الرفع

حتى مع الحسابات الدقيقة، تبقى السلامة مسؤولية أساسية للمشغلين. من أهم الإرشادات:

• عدم تجاوز 85% من الحمولة المحددة في ظروف العمل الفعلية.

• استخدام الدعامات أو الأوزان الموازنة حسب تعليمات المصنع.

• التواصل البصري المستمر بين المشغلين وعمال الإشارة.

• استخدام أدوات رفع معتمدة وتجنب الوسائل البديلة غير المضمونة.

• التأكد من استواء الأرض وثباتها قبل العمل.

• فحص الأذرع والمفاصل والخراطيم الهيدروليكية يومياً.

الالتزام بمعايير ISO وOSHA لا يحمي فقط من الحوادث، بل يطيل عمر المعدة ويقلل الضغط على مكوناتها.

اختيار المعدات المستعملة بثقة

عند مقارنة المعدات الثقيلة المستعملة، يوفر موقع مكنة تقارير فحص مفصلة وبيانات تقنية دقيقة مع إمكانية المعاينة الافتراضية، لتضمن أن المعدة التي تختارها تؤدي عملها بكفاءة وأمان في موقع المشروع.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما الفرق بين القدرة المقدّرة والقدرة الفعلية؟

القدرة المقدّرة تُحسب في اختبارات المصنع، بينما تتأثر القدرة الفعلية بعوامل ميدانية مثل ميلان الأرض أو الرياح.

2. هل تؤثر الملحقات على قدرة الرفع؟

نعم، فكل ملحق يضيف وزناً إضافياً يقلل من الحمولة الصافية التي يمكن رفعها بأمان.

3. كم مرة يجب معايرة مؤشرات الحمولة؟

توصي الشركات بالمعايرة كل 6 إلى 12 شهراً، أو مباشرة بعد أي صيانة للنظام الهيدروليكي.

4. ما هامش الأمان المناسب أثناء الرفع؟

يفضّل الحفاظ على هامش أمان بين 20% و25% وعدم رفع أكثر من 80–85% من الحمولة المقدّرة.

5. هل يؤثر حجم الوزن الموازن على قدرة الرفع؟

بالتأكيد، فكلما زاد الوزن الموازن زادت قدرة المعدة على رفع الأحمال، ضمن الحدود التي يحددها المصنع.