حسابات القدرة الحصانية (HP) والمحور لمصعد الدلو

 

لشراء أهم الكتب في صناعة الأسمنت + أكثر من 30 ورقة إكسل متعلقة بصناعة الأسمنت + الكتيبات والملاحظات، انقر هنا الآن

 

القوة الحصانية والحسابات

يُعد المصعد الدلو نظامًا معقدًا يتضمن العديد من المتغيرات التي يجب أخذها في الاعتبار. وكما تمت مناقشته في الفصول السابقة، تشمل هذه المتغيرات حجم الدلو، والمسافة بين الدلاء، والسرعة، والمكونات المختلفة. ومن بين المبادئ الأكثر أهمية، والتي يصعب فهمها أحيانًا، في تصميم المصعد الدلو تحديد حجم المحرك والأعمدة. وتتطلب هذه المكونات دراسة تفصيلية لتحديد أحجامها واختيارها. باستخدام المعلومات الواردة في هذا الفصل، ينبغي للمرء أن يبدأ في اكتساب فهم أساسي للعوامل المختلفة التي تؤثر على تصميم هذه المكونات.

عند تصميم مصعد دلو، هناك متغيرات يجب أخذها في الاعتبار أكثر مما يمكن سرده في هذا المنشور. تتميز العديد من المصاعد الدلوية بارتفاعها الشديد ووزنها الثقيل، وتشكل خطرًا كبيرًا على السلامة في حالة عدم تنفيذها بشكل صحيح. وبالإضافة إلى التصميم السليم للمكونات المذكورة هنا، فإن التصميم السليم للغلاف (الفصل 5) يعد أيضًا أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الناجح والآمن للمصعد الدلو. ونظرًا لخطورة تعطل هذه المكونات الرئيسية وتعقيد التصميم، من المهم دائمًا العمل مع مصنع ذي خبرة في مجال المصاعد الدلوية يمكنه المساعدة في تصميم وتنفيذ مشروع ناجح للمصاعد الدلوية.

تحديد القدرة الحصانية

من أجل تحديد متطلبات الطاقة لمصعد الدلو بدقة، يجب أولاً فهم القوى الداخلية المؤثرة على الوحدة. على الرغم من وجود العديد من المكونات في مصعد الدلو، إلا أنه لا يلزم أخذ سوى الحركة الصاعدة للمنتج المنقول في الاعتبار. ويرجع ذلك إلى أن وزن الحزام والدلاء متوازن تمامًا على جانبي عمود الرأس. ولا يلزم أخذ سوى الاحتكاك الداخلي الناتج عن حركة هذه المكونات في الاعتبار عند حساب متطلبات القدرة الحصانية (HP).

توجد العديد من الطرق المختلفة لحساب القدرة الحصانية (HP) في المراجع التاريخية ووثائق الشركات المصنعة الفردية. تُستخدم الصيغ الواردة أدناه لتحديد متطلبات الطاقة لمصعد الدلو في جميع أنحاء الصناعة. على الرغم من الإشارة إلى المصاعد الدلوية التي تعمل بنظام الحزام والبكرة، فإن مبادئ التصميم الواردة في هذا الفصل تنطبق أيضًا على المصاعد الدلوية التي تعمل بنظام العجلة المسننة والسلسلة.

الحساب الأساسي للطاقة هو قياس القوة على مسافة معينة خلال فترة زمنية معينة.

 

 

حيث:
P = الطاقة
F = القوة
D = المسافة
T = الزمن

في المصعد الدلو، يمكن حساب متطلبات الطاقة مباشرةً باستخدام هذه الصيغة.

 

 

 

حيث:
P = الطاقة اللازمة لنقل المنتج
W = وزن المادة التي يتم رفعها
H = ارتفاع الرفع
T = الزمن
C = الحصان (HP) المطلوب للتغلب على الاحتكاك في النظام.

تنشأ خسائر الاحتكاك في النظام بشكل أساسي من العوامل التالية:

• عدم كفاءة المحرك
• انزلاق الحزام على البكرة الأمامية
• انزلاق السلسلة على العجلات المسننة
• احتكاك المحامل
• الحفر بواسطة دلاء المصعد في قاعدة المصعد

عند تصميم المصاعد الدلوية الصغيرة نسبيًا، قد تكون خسائر الحفر هي الأهم بين هذه العوامل. أما عند تصميم المصاعد الدلوية الأطول ذات المحركات الأكبر حجمًا، فعادةً ما يتم التركيز على عدم كفاءة المحرك.

 

الشكل 4.01 – حفر الجرافات

يمكن تقدير خسائر الحفر باستخدام طريقة التكافؤ الطولي. تُستخدم هذه الطريقة لحساب خسارة القدرة الحصانية الناتجة عن الاحتكاك بسبب حفر الدلاء للمواد أثناء مرورها حول البكرة الخلفية، ويتم حسابها بضرب «عامل التكافؤ الطولي» أو Leq في قطر بكرة القاعدة وإضافته إلى ارتفاع الرفع (H) للرافعة الدلوية. يتراوح Leq عادةً بين 5 و15 ويعتمد على التطبيق. استشر مورد المصعد الدلو التابع لـ CEMA للحصول على معلومات إضافية حول هذا العامل.

الشكل 4.02 – محرك مركب على عمود المصعد الدلو

 

تنعكس عدم كفاءة المحرك وفقدان الاحتكاك الأخرى التي تزداد بشكل متناسب مع حجم المحرك من خلال عامل الكفاءة Ceff. تتراوح قيمة Ceff بين 1.1 و1.3 اعتمادًا على تكوين المحرك وعوامل أخرى. لاحظ أن عدم كفاءة المحرك غير مدرجة لأن هذه الصيغ تُستخدم لتحديد حجم المحرك. تشمل تصنيفات قوة المحرك بالحصان (HP) أوجه عدم الكفاءة الكامنة فيها. مرة أخرى، استشر مورد المصعد الدلو للحصول على مزيد من المعلومات.

باستخدام المعادلة 4.02، وبالتعويض بمعدل التدفق الوزني للمصعد الدلو وإضافة حدود خسائر الاحتكاك، يمكن استنتاج المعادلة التالية.

 

 

حيث:
P = الطاقة (حصان)
G = معدل التدفق الوزني (رطل في الساعة)
DH = ارتفاع التفريغ (قدم)
d = قطر بكرة الذيل (قدم)
Leq = معامل تكافؤ الطول (قدم)
Ceff = معامل الكفاءة (بدون أبعاد)

باستخدام الصيغة أعلاه، يمكن حل المثال التالي لإيجاد القدرة بالحصان.

المثال 4.1:
يرغب أحد العملاء في نقل 100,000 رطل في الساعة من الرمل إلى ارتفاع 105 أقدام. حدد القوة الحصانية المطلوبة.

الحل:
المعطيات:
المعدل (G) = 100,000 (رطل في الساعة)
ارتفاع التفريغ (DH) = 105 (قدم)
قطر البكرة الخلفية = 2 (قدم)
معامل التكافؤ الطولي (Leq) = 7 (مفترض)
معامل الكفاءة (Ceff) = 1.15 (مفترض)

 

 

تصميم العمود الرئيسي

 

 

يجب تصميم قطر عمود الرأس للرافعة الدلوية مع مراعاة الأحمال التي يتحملها وكذلك العواقب المترتبة على تعطله. نظرًا لأن عمود الرأس يدعم وزن الحزام والدلاء والمواد التي يتم رفعها، فإن كسر عمود الرأس قد يؤدي إلى إطلاق طاقة كامنة كبيرة. في المصاعد الأكبر حجمًا، قد يكون كسر عمود الرأس كارثيًا. وبالإضافة إلى المخاوف المتعلقة بالسلامة، فإن استبدال عمود الرأس المكسور أمر صعب؛ حيث يجب دعم الحزام والدلاء ومحرك الدفع المثبت على العمود أثناء استخراج عمود الرأس المكسور واستبداله. في المصاعد الكبيرة، يتطلب ذلك عادةً استخدام رافعة. ونظرًا للأهمية الحاسمة لهذا المكون، يُوصى بتطبيق معامل أمان كبير.

فيما يلي الحسابات