الرافعة هي آلة قادرة على رفع وخفض الأشياء الثقيلة وتحريكها أفقياً، تتميز الرافعات عن الرافعات التي يمكنها رفع الأشياء ولكن لا يمكنها تحريكها جانباً، وتتميز أيضاً عن الرافعات التي ترفع وتحرك المواد السائبة مثل الحبوب والفحم في عملية مستمرة، استخدم البشر مجموعة متنوعة من الأجهزة لرفع الأشياء الثقيلة منذ العصور القديمة، كانت إحدى أقدم نسخ الرافعة التي تم تطويرها هي الشادوف والتي استخدمت لأول مرة لنقل المياه في مصر.
مواد أولية لصناعة الرافعات:
أهم مادة تستخدم في صناعة الرافعات هي الفولاذ وسبيكة من الحديد وكمية صغيرة من الكربون، بالنسبة للهياكل التي لا تتطلب قوة عالية، يتم استخدام شكل شائع من الفولاذ يعرف باسم الفولاذ الكربوني، بحكم التعريف يحتوي الفولاذ الكربوني على أقل من 2٪ من العناصر بخلاف الحديد والكربون، يوجد الفولاذ الكربوني في مجموعة متنوعة من الأشكال؛ العامل الأكثر أهمية في تحديد خصائص الفولاذ الكربوني هو كمية الكربون الموجودة والتي تتراوح من 0.015٪ إلى أكثر من 0.5٪.
بالنسبة للهياكل التي تتطلب قوة كبيرة لا سيما في الرافعات المصممة لرفع الأشياء الثقيلة جداً، يتم استخدام مجموعة متنوعة من المواد المعروفة باسم الفولاذ عالي القوة منخفض السبائك (HSLA)، يحتوي الفولاذ (HSLA) على مستويات منخفضة نسبياً من الكربون، وعادةً يكون 0.05٪، تحتوي أيضاً على كمية صغيرة من عنصر أو أكثر من العناصر الأخرى التي تضيف قوة، تشمل هذه العناصر الكروم والنيكل والفاناديوم والموليبدينوم والتيتانيوم والنيوبيوم.
إلى جانب كونه قوي فإنّ فولاذ (HSLA) مقاوم للتآكل في الغلاف الجوي وهو أكثر ملاءمة للحام من الفولاذ الكربوني، اعتماداً على التصميم الدقيق للرافعة يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد الأخرى في التصنيع، يستخدم المطاط الطبيعي أو الصناعي في صناعة إطارات الرافعات المتحركة، وقد يتم تصنيع مكونات هيكلية معينة من معادن مختلفة مثل البرونز والألمنيوم.
تصميم الرافعات:
يوجد عدد قليل من الآلات في مجموعة متنوعة من التصميمات مثل الرافعات، قبل إنشاء الرافعة يجب على الشركة المصنعة النظر في الموقع الذي ستستخدم فيه والوزن الذي ستحتاج إلى رفعه، بالإضافة إلى ذلك غالباً ما يتم تعديل الرافعات لتناسب احتياجات المستخدم، لهذه الأسباب ليس من المبالغة القول إنه لا توجد رافعتان متماثلتان تماماً، عادة ما يتم تصميم الرافعات المستخدمة للأغراض الصناعية للبقاء بشكل دائم في مكان واحد.
غالباً ما تؤدي هذه الرافعات مهام متكررة يمكن تشغيلها تلقائياً، عادة يمكن تحريك الجسر نفسه على طول زوج من القضبان المتوازية، مما يسمح للرافعة بالوصول إلى منطقة كبيرة مستطيلة، يمكن أيضاً تصميم رافعة جسرية بحيث يتم دعم أحد طرفي الجسر بمحور مركزي بينما يتحرك الطرف الآخر على سكة دائرية، مما يسمح بالوصول إلى منطقة دائرية كبيرة.
غالبًا ما تؤدي الرافعات المستخدمة في البناء مجموعة متنوعة من المهام، ويجب أن يتحكم فيها مشغلون ذوو مهارات عالية، تنقسم رافعات البناء إلى رافعات متحركة ورافعات برجية، حيث تُركب الرافعات المتحركة على شاحنات أو زواحف للتنقل من مكان إلى آخر، الرافعة المفصلية هي رافعة متحركة يوجد فيها مفصل بين قسمين من ذراع الرافعة، مما يسمح لها بالتحرك بطريقة تشبه مفصل الإصبع البشري.
كيفية تصنيع الرافعات:
صنع مكونات الصلب:
يصنع الفولاذ المصهور عن طريق صهر خام الحديد وفحم الكوك (مادة غنية بالكربون تنتج عندما يتم تسخين الفحم في غياب الهواء) في الفرن ثم يتم إزالة معظم الكربون عن طريق نفخ الأكسجين في السائل، ثم يُسكب الفولاذ المصهور في قوالب حديدية كبيرة سميكة الجدران، حيث يبرد إلى سبائك، من أجل تشكيل منتجات مسطحة مثل الألواح أو المنتجات الطويلة مثل القضبان والقضبان، يتم تشكيل السبائك بين بكرات كبيرة تحت ضغط هائل.
يمكن تصنيع الأنابيب المجوفة ، مثل تلك المستخدمة في تشكيل أذرع الرافعات الكبيرة عن طريق ثني صفائح الفولاذ ولحام الجوانب الطويلة معاً، يمكن أيضاً صنعها عن طريق ثقب قضبان الصلب بمخروط فولاذي دوار، أما الكابلات المستخدمة في رفع الأثقال مصنوعة من أسلاك فولاذية، لتصنيع الأسلاك يتم أولاً لف الفولاذ في قضيب طويل، ثم يتم سحب القضيب من خلال سلسلة من القوالب التي تقلل قطرها إلى الحجم المطلوب، ثم يتم لف العديد من الأسلاك معاً لتشكيل الكابل.
الصلب يصل إلى الشركة المصنعة للرافعة ويتم فحصه يتم تخزينها في المستودع حتى الحاجة إليها، كما يتم تصنيع العديد من المكونات المختلفة التي سيتم تجميعها لاحقاً في الرافعات باستخدام مجموعة متنوعة من معدات تشغيل المعادن، يتم استخدام المخارط والمثاقب والآلات الدقيقة الأخرى لتشكيل الفولاذ حسب الحاجة.
تجميع الرافعة:
يتم تجميع الرافعة من المكونات الضرورية، أثناء تحرك الرافعة على طول خط التجميع يتم لحام المكونات الفولاذية أو تثبيتها في مكانها، حيث تختلف الإجراءات الدقيقة المتبعة خلال هذه العملية اعتماداً على نوع الرافعة التي يتم تجميعها، بالنسبة للرافعة المتنقلة يتم بعد ذلك تجميع المكونات في شاحنة قياسية أو زاحف من النوع المناسب، ويتم اختبار وشحن الرافعة المجمعة.
مراقبة الجودة:
تعتمد السلامة في النهاية على الاستخدام الصحيح للرافعة، يجب أن يكون مشغلو الرافعة مدربين تدريباً خاصاً ويجب أن يجتازوا اختبارات محددة ويجب فحصهم بحثاً عن أي مشاكل بصرية أو جسدية، يجب فحص الرافعة في كل وردية عمل مع إجراء فحص شامل للمحرك وجهاز الرفع شهرياً، كما يجب أن يكون مشغلو الرافعة على دراية بالتغيرات في البيئة من أجل تجنب الحوادث، على سبيل المثال لا ينبغي استخدام الرافعات في ظروف الرياح الشديدة.
المستقبل:
يبحث المصنعون باستمرار عن طرق جديدة لدمج التكنولوجيا الجديدة في منتجاتهم، ستعمل الرافعات المستقبلية على تحسين السلامة والتنوع مع أجهزة الكمبيوتر وشاشات الفيديو التي ستسمح للمشغلين بنقل الأشياء الثقيلة بدقة أكبر، يمكن رؤية علامات المستقبل في رافعة غير عادية طورها مؤخراً (James S. Albus) من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
يتشكل سبايدر على شكل ثماني الوجوه (مادة صلبة على شكل ماسة تتكون من ثمانية مثلثات مرتبطة ببعضها البعض على شكل هرمين رباعي الجوانب)، ست بكرات تدعم ستة كبلات من المستوى العلوي لجهاز سبايدر، تعالج الكابلات المستوى السفلي من (SPIDER) والذي يتم توصيله بأدوات أو أجهزة قبضة.
يمكن تشغيل الكابلات الستة معاً أو بشكل مستقل، مما يسمح بتحريك المستوى السفلي في جميع الاتجاهات. يمكن لـ (SPIDER) رفع الأشياء الثقيلة إلى حدود 0. 04 في (1 مم) من المكان المطلوب، واحتفظ بها في حدود نصف درجة من الزاوية المرغوبة. يمكن أن يرفع سبايدر ما يصل إلى ستة أضعاف وزنه.
