هيكل السيارة السفلي مع جهاز دواريُعدّ هذا التصميم أحد التصاميم الأساسية للحفارات لتحقيق كفاءة ومرونة في التشغيل. فهو يجمع بشكل عضوي بين جهاز العمل العلوي (الذراع، الذراع، الجرافة، إلخ) وآلية الحركة السفلية (الجنزير أو الإطارات)، ويتيح الدوران بزاوية 360 درجة من خلال محمل الدوران ونظام الدفع، مما يُوسّع نطاق العمل بشكل كبير. فيما يلي تحليل مُفصّل لتطبيقاته ومزاياه الخاصة:
أولا: التركيب الهيكلي للهيكل السفلي الدوار
1. المحمل الدوار
- محامل كروية أو أسطوانية كبيرة تربط الإطار العلوي (الجزء الدوار) بالإطار السفلي (الهيكل)، وتحمل القوى المحورية والشعاعية وعزم الانقلاب.
- الأنواع الشائعة: محامل كروية ذات صف واحد وأربع نقاط اتصال (خفيفة الوزن)، محامل أسطوانية متقاطعة (ثقيلة).
2. نظام الدفع الدوراني
- المحرك الهيدروليكي: يحرك ترس المحمل الدوار من خلال مخفض لتحقيق دوران سلس (الحل السائد).
- المحرك الكهربائي: يستخدم في الحفارات الكهربائية، مما يقلل من الخسائر الهيدروليكية ويوفر استجابة أسرع.
3. تصميم الهيكل السفلي المعزز
- إطار الهيكل السفلي مصنوع من الفولاذ المقوى لضمان الصلابة الالتوائية والاستقرار أثناء الدوران.
- تتطلب الهياكل السفلية من النوع الذي يشبه الجنزير عادةً مقياس مسار أوسع، في حين يجب أن تكون الهياكل من النوع الذي يشبه الإطار مزودة بأذرع هيدروليكية لموازنة عزم الدوران.
ثانيًا: التحسينات الرئيسية في أداء الحفارات
1. المرونة التشغيلية
- تشغيل بدون عوائق بزاوية 360 درجة: لا حاجة لتحريك الهيكل لتغطية جميع المناطق المحيطة، ومناسب للمساحات الضيقة (مثل البناء الحضري، وحفر خطوط الأنابيب).
- تحديد المواقع بدقة: يتيح التحكم النسبي في سرعة الدوران بواسطة الصمام تحديد موقع الدلو على مستوى المليمتر (مثل تشطيب حفرة الأساس).
2. تحسين كفاءة العمل
- انخفاض تردد الحركة: تحتاج الحفارات ذات الذراع الثابتة التقليدية إلى ضبط المواضع بشكل متكرر، في حين يمكن لهيكل الهيكل السفلي الدوار تبديل وجوه العمل عن طريق الدوران، مما يوفر الوقت.
- إجراءات مركبة منسقة: تعمل التحكم في الدوران وربط الذراع/العصا (مثل إجراءات "التأرجح") على تعزيز كفاءة تشغيل الدورة.
3. الاستقرار والسلامة
- إدارة مركز الثقل: يتم توزيع الأحمال الديناميكية أثناء الدوران من خلال الهيكل السفلي، كما يمنع تصميم الوزن الموازن الانقلاب (مثل الأثقال الموازنة المثبتة في الجزء الخلفي على حفارات التعدين).
- تصميم مضاد للاهتزاز: يتم تخفيف القصور الذاتي أثناء الكبح الدوراني بواسطة الهيكل السفلي، مما يقلل من التأثير الهيكلي.
4. التوسع متعدد الوظائف
- واجهات التغيير السريع: يسمح الهيكل الدوار بالاستبدال السريع للملحقات المختلفة (مثل المطارق الهيدروليكية، والمخالب، وما إلى ذلك)، والتكيف مع السيناريوهات المتنوعة.
- دمج الأجهزة المساعدة: مثل الخطوط الهيدروليكية الدوارة، والملحقات الداعمة التي تتطلب دورانًا مستمرًا (مثل المثاقب).
ثالثًا: سيناريوهات التطبيق النموذجية
1. مواقع البناء
- إنجاز مهام متعددة مثل الحفر والتحميل والتسوية ضمن مساحة محدودة، وتجنب حركة الهيكل المتكررة والاصطدام بالعقبات.
2. التعدين
- حفارات ذات حمولة كبيرة مع هيكل دوار عالي القوة لتحمل الحفر بحمولات ثقيلة والدوران المستمر لفترة طويلة.
3. الإنقاذ في حالات الطوارئ
- دوران سريع لضبط اتجاه العمل، مع استخدام المقابض أو المقصات لإزالة الحطام.
4. الزراعة والغابات
- يسهل الهيكل السفلي الدوار عملية الإمساك بالخشب وتكديسه أو الحفر العميق لحفر الأشجار.
رابعًا: اتجاهات التطور التكنولوجي
1. التحكم الذكي في الدوران
- مراقبة زاوية الدوران والسرعة من خلال وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)، وتقييد الإجراءات الخطيرة تلقائيًا (مثل الدوران على المنحدرات).
2. نظام الدوران الهجين
- تعمل المحركات الكهربائية الدوارة على استعادة طاقة الكبح، مما يقلل من استهلاك الوقود (مثل حفارة Komatsu HB365 الهجينة).
3. التوازن بين خفة الوزن والمتانة
- استخدام الفولاذ عالي القوة أو المواد المركبة لتقليل وزن الهيكل السفلي مع تحسين إحكام غلق المحمل الدوار (مقاوم للغبار والماء).
نقاط الصيانة
- التزييت المنتظم للمحمل الدوار: يمنع تآكل مسار السباق مما يسبب ضوضاء أو اهتزازًا في الهيكل السفلي.
- فحص تحميل البراغي المسبق: قد يؤدي فك البراغي التي تربط المحمل الدوار والهيكل إلى مخاطر هيكلية.
- مراقبة نظافة الزيت الهيدروليكي: يمكن أن يؤدي التلوث إلى تلف المحرك الدوار والتأثير على أداء محرك الهيكل السفلي.
ملخص
هيكل الهيكل السفلي المزود بآلية دوارة هو تصميم مميز يُميز الحفارات عن غيرها من آلات البناء. بفضل آلية "الهيكل السفلي الثابت والجسم العلوي الدوار"، يُحقق وضع تشغيل فعال ومرن وآمن. في المستقبل، ومع انتشار التقنيات الكهربائية والذكية، سيتطور الهيكل السفلي الدوار نحو توفير الطاقة والدقة والمتانة، ليصبح حلقة وصل أساسية في التطوير التكنولوجي للحفارات.