لماذا لا نستطيع التخلص من الاحتكاك فى ميكانيكا المصاعد

فى معظم المنظومات الميكانيكية ينبغى خفض الاحتكاك او التخلص منه تماما للحفاظ على الاله وللحصول على اداء جيد الا ان المنظومة الميكانيكية للمصعد تختلف فى هذا الشأن حيث ينبغى ان يمتلك المصعد قدرا معينا من الاحتكاك بين بعض الاجزاء حيث ان خفض الاحتكاك او انعدامه بين حبال الجر وطارة الماكينة يتسبب حتما فى اضرار جسيمة للمستخدمين وللمنظومة نفسها

لابد ان يراعى فى تصميم المصاعد امتلاكها قدرا معينا من القدرة على الجر وهذا الاخير يتناسب طرديا مع نسبة الاحتكاك بين طارة الماكينة والحبال الفولاذية التى يتم بواسطتها تعليق كلا من الصاعدة وثقل الاتزان وعند وجود هذا القدر سيتمكن النظام من السيطرة على الحمولة اثناء الاقلاع وكذا اثناء الحركة او التوقيف لذا سنتناول فى الفقرات التالية حسابات الجر والعوامل المؤثرة فيه والتى يجب اخذها فى الاعتبار اثناء تصميم المصعد

حسابات الجر

بالنظر الى طارة ماكينة مصعد يمر فوقها حبل فولاذى وبفرض ان T1 هو الشد الواقع على الحبل من ناحية الصاعدة و T2 هو الشد من ناحية الثقل فان الجر المطلوب لاى نظام مصعد يمكن التعبير عنه بالعلاقة T1/T2

حيث ان T1 مجموع الاوزان من ناحية الصاعده بما فيها الصاعدة والحبال والكابل المرن و 125٪ من الحمل المقنن (الركاب ) وسنلاحظ ان اقصى جر يمكن الحصول عليه لمصعد هو علاقة بين معامل الاحتكاك الفعلى بين الحبل ومجرى الطارة بالاضافة الى شكل هذا المجرى وزاوية الاتصال وشكل هذه العلاقة كما فى الصورة التاليه هو  e اس  fΘ حيث e هى الاساس الطبيعى للوغاريتم و f هى معامل الاحتكاك و  Θ هى زاوية الاتصال او التماس بين الحبل والطارة

ومن ثم فان الشرط اللازم تحقيقه حتى لا يفقد المصعد الجر هو T1/T2 X C<e fΘ حيث C ثابت حسابى تتوقف قيمته على التسارع والتباطؤ والذى يمكن تحديد قيمته من العلاقة
(C = (gn + a)/(gn - a
حيث gn هى التسارع بسبب الجاذبية و a هى السرعة المقننه للمصعد
ومما سبق سيتضح لنا ان قيمة اقصى جر ممكن لمصعد ستزيد بزيادة قيمه e اس fΘ وبعد هذه العلاقات الخاصة بالجر يمكننا الان استعراض العوامل المؤثرة على الجر

زاوية الاتصال او التماس

تعرف ايضا بزاوية الالتفاف وهى الزاوية التى يصنعها الحبل مع محيط الطارة وتكون اقصى زاوية يمكن تحقيقها فى نمط الالتفاف المفرد والذى يكون فيه كل حبل يلتف لفه واحدة فقط على الطاره هى 180 درجه ولكن تظهر المشكلة عند اضافة طارة مناولة عندما تكون المسافة بين نقطتى نزول الحبل للصاعدة والثقل اكبر من قطر طارة الماكينه لأن الزاوية ستقل ولكن يمكن التغلب على ذلك بضبط الارتفاع بين مركزى الطارتين والمسافة الافقية بين المركزين سنتمكن من تزويد هذه الزاوية

فى حالات اخرى يمكننا زيادة هذه الزاوية بالاعتماد على نمط الالتفاف المزدوج والذى يكون فيه كل حبل يلتف مرتين على طارة المحرك ولكن ما يعيب هذا النمط هو التعقيد فى الماكينات وارتفاع التكلفة  حيث ان الالتفافات ستحتاج الى ضعف عدد المجارى بالتالى تزويد عرض الطارة كما ان كثرة الانحناءات ستؤثر على الحبال وستقلل من عمرها الافتراضى

قطر الطارة

تلعب النسبة بين قطر الحبل وقطر الطارة دورا مهما فى الجر حيث تشترط معظم المعايير الخاصة باسس تصميم المصاعد ان يكون قطر الطارة يساوى 40 مرة من قطر الحبل حتى نضمن زيادة طول التفاف الحبل على الطارة ونقلل من الاجهادات الواقعة على هذا الجزء من الحبال اثناء مروره على الطارة ولكن مع حتمية هذا الامر الا انه عامل من عوامل ارتفاع تكلفة انتاج الماكينات

شكل مجرى الطارة

يتعبر شكل خراطة مجرى الطارة عامل مهم بالنسبة للجر وهناك 3 اشكال مختلفة وهى خراطة المجرى على شكل حرف U او على شكل U مع احداث قطع او فراغ سفلى او على شكل حرف V

عند خراطة المجرى على شكل حرف U سنلاحظ ان المجرى اعرض وسيستوعب معظم محيط الحبل وسيتحرك الحبل بسلاسة داخله لذلك سيكون للحبل عمر اطول ولن يهلك بسرعة ولكن للأسف لن نحصل على جر مثالى اما مع خراطته على شكل U مع قطع سفلى فان نسبة التصاق الحبل بمحيط المجرى ستقل ولكن الميزة المهمة هنا ان هذا الفراغ السفلى سيؤدى زيادة الجر لان زيادة الجر مرتبطة بزاوية تقوض الحبل مع المجرى فبمجرد تعليق الحمولة على الحبال سيتم التقوض بزاوية من 90 الى 106 درجة وهى زاوية كافية للحصول على الجر بدون ان يلامس محيط الحبل كامل محيط المجرى وبهذا لن تتلف الطارة بسرعة اما مجارى الطارات التى على شكل حرف V فهى الاكثر شيوعا حيث انه ومع اقل ضغط سيتم تعشيق الحبل بالمجرى وتكون زاوية المجرى غالبا مابين 32 الى 40 درجة ويزيد الجر بتقليل هذه الزاوية الا ان هذا يقلل من عمر الحبال

تختلف الضغوط الواقعة على الحبال باختلاف شكل المجرى كما يختلف معه معامل الاحتكاك الفعلى بين الحبل والمجرى وفى ذات الوقت يكون لمعامل الاحتكاك الظاهرى علاقة مباشرة بالضغط على المجرى ومعامل الاحتكاك الفعلى ايضا ومن الملاحظ انه مؤخرا ومع استخدام المجارى المبطنه بالمطاط الصناعى وجد ان الجر يزيد نتيجة زيادة الاحتكاك الا اننا يجب ان نراعى ان الضغط المخصص للحبال لن يزيد عن الضغط الناتج عن وجود كامل الحمل المقنن بالعربة

تلخيص

من العرض السابق يتضح لنا انه يمكن تزويد الجر من خلال المتغيرات التالية :

1. تزويد زاوية الالتفاف او الاتصال بين الحبل والطارة
2. تغيير شكل مجارى الطارة
3. تزويد معامل الاحتكاك الفعلى بين الخامات 

ومع ان المتغيرات السابقة مرتبطه ببعضها البعض لكن يجب الانتباه الى ان التغيير على هذه العوامل جميعا او احدها لن يؤدى الى خفض القيمة النهائية المطلوبة للجر لذا ينبغى ان نكون حذرين بشأن حسابات الجر عند تصميمنا للمصاعد