تاريخ الحفارات

تتكون المواد التي تستخرجها الحفارات بشكل رئيسي من التربة والفحم والطمي والصخور بعد تفتيتها. وبالنظر إلى تطور آلات البناء في السنوات الأخيرة، نجد أن تطور الحفارات سريع نسبياً، وقد أصبحت من أهم آلات البناء في المشاريع الهندسية.
الجيل الأول من الحفارات: مع ظهور المحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي، أصبحت الحفارات مزودة بأجهزة كهربائية متطورة ومناسبة، مما أدى إلى ظهور أنواع مختلفة من الحفارات تباعًا. في عام 1899، ظهرت أول حفارة كهربائية. بعد الحرب العالمية الأولى، استُخدمت محركات الديزل أيضًا في الحفارات. وكانت هذه الحفارة الميكانيكية التي تعمل بمحرك ديزل (أو محرك كهربائي) هي الجيل الأول من الحفارات.
الجيل الثاني من الحفارات: مع التوسع في استخدام التكنولوجيا الهيدروليكية، باتت الحفارات مزودة بنظام نقل حركة أكثر تطوراً وكفاءة. ويُعدّ التحول من نظام النقل الميكانيكي إلى النظام الهيدروليكي نقلة نوعية في تكنولوجيا الحفارات. وقد ظهرت أول حفارة هيدروليكية في ألمانيا عام ١٩٥٠. ويُمثل النظام الهيدروليكي ذو النقل الميكانيكي الجيل الثاني من الحفارات.
الجيل الثالث من الحفارات: يُمكّن الانتشار الواسع للتكنولوجيا الإلكترونية، وخاصة تكنولوجيا الحاسوب، الحفارات من امتلاك نظام تحكم آلي، كما يُسهم في تطويرها نحو الأداء العالي والأتمتة والذكاء الاصطناعي. بدأت تقنية الميكاترونيك بالظهور حوالي عام 1965، وتم اعتمادها في الحفارات الهيدروليكية المنتجة بكميات كبيرة حوالي عام 1985، وكان الهدف الرئيسي حينها هو توفير الطاقة. وتُعدّ إلكترونيات الحفارات السمة المميزة للجيل الثالث من الحفارات.
تتكون أجزاء الحفارة بشكل أساسي من جزأين: الأجزاء الميكانيكية والأجزاء الإلكترونية.
1. الأجزاء الميكانيكية هي أجزاء ميكانيكية بحتة لتوفير دعم الطاقة، وتشمل بشكل أساسي المضخات الهيدروليكية، والجرافات، والأذرع، والمسارات، والمحركات، وما إلى ذلك.
2. الملحقات الإلكترونية هي جزء التحكم في قيادة الحفارة، والتي تستخدم لتشغيل الأجزاء الميكانيكية لأداء العمل بشكل معقول، وتشمل بشكل أساسي إصدار الكمبيوتر، ووحدة التحكم في التدفق الهيدروليكي، ومستشعر الزاوية، ومقياس الديزل، والصمام، ومفتاح الإشعال، ومضخة شفط الزيت، وما إلى ذلك.
تُكمّل الأجزاء الميكانيكية ووحدة التحكم الإلكترونية بعضها بعضًا. وتُستخدم وحدة التحكم الإلكترونية لتشغيل وتنسيق عمل كل جزء ميكانيكي بكفاءة. ويتم نقل حالة الجزء الميكانيكي إلى وحدة التحكم الإلكترونية عبر الأجزاء الإلكترونية، وذلك لتنسيق عمل الحفارة بشكل أكثر فعالية لتحقيق أعلى كفاءة تشغيلية.
تُعدّ أداة العمل الجزء الرئيسي من الحفارة الهيدروليكية. تُستخدم بشكل أساسي لحفر التربة أسفل سطح التوقف، ولكنها قادرة أيضًا على حفر التربة أسفل أقصى ارتفاع للقطع. بالإضافة إلى الحفر، وحفر الخنادق، والتحميل، يمكنها أيضًا القيام بأعمال تسوية بسيطة للموقع. تُناسب عملية الحفر هذه التربة من الدرجة الأولى إلى الرابعة، بينما يتطلب الأمر استخدام المطرقة الهيدروليكية أو طريقة التفجير للتربة التي تزيد عن الدرجة الخامسة.
يتكون جهاز العمل الخاص بالحفار الخلفي من ذراع، وعصا، وجرافة، وذراع متأرجح، وقضيب توصيل، وأنابيب هيدروليكية لجهاز العمل بما في ذلك أسطوانة الذراع، وأسطوانة العصا، وأسطوانة الجرافة.