أسباب تلف سير التوقيت

تلف سير التوقيت

يمكن استبدال شداد سير التوقيت في نفس وقت استبدال السير نفسه، وهذا أمر شائع. في بعض المحركات التي يُشغّل فيها سير التوقيت مضخة التبريد، تُستبدل مضخة التبريد عادةً أيضًا. من أكثر أسباب تلف سير التوقيت شيوعًا انفصال طبقات أليافه أو تلف أسنانه. يؤدي تلف الأسنان إلى ترك جزء من السير ينزلق عليه ترس القيادة. أما انقطاع سير التوقيت، نظرًا لطبيعة أليافه عالية الشد، فهو أمر غير شائع. قد يتآكل سير التوقيت تدريجيًا بفعل الأوساخ والشوائب التي تختلط بالزيت والشحم، مما يؤدي إلى تلفه قبل الأوان.

يُعدّ شدّ حزام التوقيت الصحيح عاملاً حاسماً في إطالة عمره. فإذا كان الحزام مرتخياً جداً، فإنه سيهتزّ بشدة، وإذا كان مشدوداً جداً، فإنه سيصدر صوتاً مزعجاً ويُحمّل محامل التروس ضغطاً زائداً. وفي كلتا الحالتين، يتقصّر عمر الحزام بشكل كبير. كما قد يتعطل جهاز شدّ الحزام، بالإضافة إلى الحزام نفسه. ومن الأعطال الأخرى التي قد تحدث تلف محامل التروس والبكرات الوسيطة، والتي بدورها تُؤدي إلى خروج الحزام عن مساره.

أسباب تلف سير التوقيت

تشمل الأسباب المختلفة لتعطل أحزمة التوقيت ما يلي:

فشل عدم المحاذاة

يُعدّ عدم المحاذاة أحد الأسباب الرئيسية لتعطل سير التوقيت. وينتج هذا عن تآكل غير متساوٍ أو مفرط للأسنان، أو عن ضعف الشد، أو عن انحراف السير عن مساره. ولزيادة عمر سير التوقيت، احرص دائمًا على فحص ومحاذاة الأعمدة وبكرات التوقيت، مما يوفر عليك الكثير من وقت التوقف.

الحمل الزائد

يُعدّ الحمل الزائد سببًا رئيسيًا لقص أسنان سير التوقيت. كما يُمكن أن يُؤدي الحمل الزائد أو الصدمات إلى تآكل غير متساوٍ ومفرط للأسنان، فضلًا عن فشلها تحت تأثير الشد. ولحلّ هذه المشكلة، يجب إعادة تصميم نظام نقل الحركة.

حزام غير مشدود

يحدث التذبذب، وهو انزلاق أسنان سير التوقيت، نتيجةً لعدم شدّه بشكل كافٍ. يؤدي عدم الشد الكافي إلى تآكل مفرط أو غير متساوٍ للأسنان، وإلى ضوضاء زائدة في المحرك. لضبط الشد الصحيح لسير التوقيت، استخدم مقياس الشد.

هيكل محرك ضعيف

إذا كان هناك اهتزاز مفرط في نظام الدفع، أو إذا كانت أحزمة التوقيت متمددة، فقد يكون هناك ضعف في بنية نظام الدفع. لحل هذه المشكلة، حاول تقوية بنية نظام الدفع.

بكرات تالفة أو مهترئة

يقل عمر سير التوقيت بسبب تلف أو تآكل البكرات. فإذا تآكلت أسنان البكرات، فإنها تتسبب في تآكل السير أو تلفه. وقد يتعرض السير للقطع أو الخدوش. لذا، من المهم فحص البكرات التي تظهر عليها علامات التآكل واستبدالها.

أسباب تعطل أحزمة التوقيت

تتعدد أسباب أعطال سير التوقيت، وقد يكون تحديد سبب العطل تحديدًا أمرًا صعبًا. يهدف هذا التقرير إلى تعريف وتوضيح وتحديد أسباب أعطال سير التوقيت الشائعة، مما يُمكّننا من تطبيق التدابير الوقائية والتصحيحية المناسبة.

التآكل الطبيعي وتلف الأحزمة: بعد سنتين إلى ثلاث سنوات من التشغيل، يصبح تلف الحزام أمرًا طبيعيًا عندما يصل السلك الأساسي إلى عمر الإجهاد. بعد التشغيل لفترات طويلة، يمثل تلف الحزام نتيجة وصول السلك الأساسي إلى عمر الإجهاد نمطًا مثاليًا للتلف. يوضح الشكل 1 نمط كسر غير منتظم ومسنن بزاوية 45 درجة، وهو نمط نموذجي للتلف الناتج عن الإجهاد الطبيعي في السلك الأساسي للحزام.

قد تتعرض أسنان حزام التوقيت للتلف، ولكن هذا لا يُعدّ عطلاً مثالياً. أثناء التشغيل لفترات طويلة، ومع احتفاظ الحزام بحجمه وشكله الأصليين، يحدث تآكل في الأسنان. تتسبب الألياف المكشوفة من طبقة نسيج الحزام في ظهور الأسنان خشنة ومتآكلة، كما هو موضح في الشكل 2. لا تتطلب أحزمة التوقيت التي تعمل لمدة سنتين إلى ثلاث سنوات أي إجراءات تصحيحية إضافية. يختلف عمر حزام التوقيت بشكل كبير تبعاً للتطبيق وعوامل موضوعية مختلفة. تشمل العوامل المؤثرة: قدرة نقل الطاقة، والبيئة، وشدّ الحزام عند التركيب، وتوافق الحزام مع البكرة، ومعايير جودة البكرة، وحتى طريقة قص الحزام وتغليفه ونقله وتركيبه.

فشل انبعاج سير التوقيت: يظهر فشل انبعاج سير التوقيت عادةً على شكل اصطفاف مستقيم لألياف اللب على طول سطح الكسر، كما هو موضح في الشكل 3. يحدث هذا النوع من الفشل عندما تنحني ألياف لب السير إلى قطر صغير للغاية. يؤدي الانحناء المفاجئ إلى تعريض ألياف لب السير لإجهاد هائل، مما يتسبب في انحنائها وتلفها، وبالتالي تقليل قوة شد السير. يُعدّ فشل انثناء السير أكثر أنواع الفشل شيوعًا، ويرتبط عادةً بتشغيل السير بشكل غير صحيح، أو عدم كفاية شد التركيب، أو صغر قطر البكرة، أو وجود أجسام غريبة داخل البكرة.

تشمل أسباب انبعاج سير التوقيت نتيجة التشغيل غير السليم ما يلي: التخزين غير السليم، والتغليف غير السليم، والتعامل غير السليم قبل وأثناء تركيب السير. قد يستمر السير الذي يعمل تحت شد غير كافٍ في تخطي الأسنان حتى يصل إلى مستوى شد مقبول، وهي ظاهرة تُعرف باسم الشد الذاتي.

تُلاحظ ظاهرة الشد الذاتي بوضوح عند الطرف المرتخي لحزام التوقيت أو عند نقطة دخول أسنان الحزام في مجرى البكرة. عند حدوث الشد الذاتي، تبرز أسنان حزام التوقيت من مجرى البكرة حتى يُجبرها الشد المتزايد عند الطرف المشدود على العودة إلى المجرى. عند عودة الحزام إلى مجرى البكرة، غالبًا ما يتسبب ذلك في انحناء مفاجئ وشديد عند نقطة التلامس بين حزام التوقيت والبكرة. قد يُؤدي هذا الانحناء إلى تلف الأسلاك الداخلية للحزام، ويُعرف هذا النوع من تلف الأسلاك الداخلية بالانثناء. إذا لم يكن الشد على الجانب المشدود كافيًا لإعادة أسنان الحزام إلى مجرى البكرة، فسوف يتخطى الحزام بعض الأسنان، مما قد يُؤدي أيضًا إلى انثناء أو تلف أسنان حزام التوقيت.

عندما يتعشق سير التوقيت مع بكرة ذات قطر أصغر من اللازم، قد يتلف قلب السير أو يتسبب في انبعاجها. كما أن أقطار البكرات وبكرات الشد الأصغر من الحد الأدنى المحدد، ووجود بكرات شد بين السير والبكرات، أو حتى ثني السير يدويًا بزاوية حادة، كلها عوامل قد تؤدي إلى انبعاج السير.

قد تتسبب الأجسام الغريبة التي تدخل نظام القيادة في انثناء الحزام. تُحدث هذه الأجسام زوايا حادة بين حزام التوقيت والبكرة، مما يؤدي إلى انحناء السلك الأساسي عند تلك النقطة. كما أن محاولة ثني الحزام على البكرة بالقوة باستخدام الأدوات قد تُتلفه. بعد التلف الناتج عن الأجسام الغريبة أو استخدام أدوات غير مناسبة أثناء التركيب (مثل المفكات)، قد لا يتعطل الحزام فورًا، ولكن سيقل عمره الافتراضي الإجمالي.

أحمال الصدمات: عندما تتجاوز أحمال عزم الدوران المتقطعة أو الدورية التي تتطلبها المعدات المُدارة المستويات الطبيعية، فإن أحمال الصدمات هذه تتجاوز القوة التي يتحملها حزام التوقيت نفسه، مما يؤدي إلى أحمال صدمات داخل نظام القيادة. وهذا غالبًا ما يُسرّع من تلف حزام التوقيت. يمكن لأحزمة V التقليدية تخفيف أحمال الصدمات من خلال الانزلاق اللحظي، ولكن يجب على أحزمة التوقيت نقل جميع الأحمال.

قد تتسبب أحمال الصدمات الشديدة في تشقق قلب الحزام بشكل خشن وغير منتظم، كما هو موضح في الشكل 4. وقد تتشقق جذور أسنان الحزام أو تنكسر بعد تعرضها لأحمال صدمات لحظية في البكرة. إذا حدثت الصدمة مرة واحدة فقط أو تكررت دوريًا في موضع ثابت على الحزام، فقد تبدو الأسنان المتبقية سليمة. يوضح الشكل 5 كيفية انتشار تشققات الجذور داخل السن. قد تمتد التشققات الناشئة من الجذر أحيانًا إلى طرف السن. وعندما تتراكم تشققات كثيرة، قد ينفصل السن، ولا يتبقى منه سوى جزء سليم.

قد تكون أحمال الصدمات الناتجة عن المعدات المُدارة جزءًا لا يتجزأ من تشغيل نظام النقل، أو قد تنشأ عن ظروف قاسية عرضية مثل الانسدادات. إذا كانت أحمال الصدمات في نظام النقل حتمية، فيجب تعزيز قوة قلب حزام التوقيت، أو يمكن تحقيق التشغيل المتقطع باستبدال محرك حزام التوقيت بحزام على شكل حرف V.

شدّ حزام التوقيت بشكل مفرط: قد يؤدي شدّ حزام التوقيت بشكل مفرط إلى قصّ أو كسر أسنانه. تظهر على العديد من الأحزمة المشدودة بشكل مفرط علامات واضحة لتآكل أسنان التروس على أسطحها. يوضح الشكل 6 مثالاً على منطقة سطح مضغوطة وتشققات في جذور حزام التوقيت. عادةً ما تنتشر الشقوق عند جذور الأسنان عبر السلك الداخلي إلى الشقوق المجاورة، مما يؤدي إلى انفصال أسنان الحزام تدريجيًا. يوضح الشكل 7 علامات تآكل على بكرة كبيرة ناتجة عن حزام يتعرض لشدّ مفرط. يؤدي الضغط السطحي المفرط على الحزام إلى تآكل واسع النطاق، مما يكشف في النهاية السلك الداخلي للحزام. لمنع حدوث مثل هذه المشاكل، يجب ضبط شدّ حزام التوقيت بدقة.

عدم كفاية الشد أثناء تركيب سير التوقيت: قد يؤدي عدم كفاية الشد أثناء التركيب في أنظمة نقل الحركة تحت أحمال متوسطة إلى عالية إلى تلف السير قبل الأوان. عادةً ما يظهر تلف السير الناتج عن عدم كفاية الشد على شكل انزلاق الأسنان. يحدث انزلاق الأسنان عندما تخرج أسنان السير من أخاديد البكرة المقابلة لها، مما يؤدي إلى فقدان جذورها قدرتها على تحمل الحمل. يؤثر حمل نقل الحركة المستمر على جوانب السير، مما يؤدي إلى انحناء الأسنان وانزلاقها. مع دوران الأسنان، يتمزق المطاط من الجذر على طول السلك الأساسي. ومع انتشار تمزق المطاط، تبدأ أسنان السير بالانفصال عن السير على شكل شرائح، كما هو موضح في الشكل 8. قد يبدو التلف الناتج عن انزلاق الأسنان المفرط مشابهًا لعدم كفاية الالتصاق بين المطاط والسلك. ومع ذلك، على عكس تلف انزلاق الأسنان، فإن التلف الناتج عن عدم كفاية الالتصاق عادةً ما يترك الأسلاك المكشوفة داخل السير مرتبة ومنظمة.

عندما تخرج أسنان الحزام من مجرى البكرة وتبدأ عملية الشد الذاتي، يكون حزام التوقيت عرضةً لانزلاق الأسنان قبل تمزق المطاط وانفصال الأسنان. غالبًا ما يؤدي تلف لب الحزام الناتج عن انزلاق الأسنان إلى فشل مبكر في قوة الحزام. يشبه نمط التلف كلاً من الكسور النظيفة الناتجة عن الانحناء والكسور المسننة ذات الزوايا الحادة الناتجة عن أحمال الصدمات. إذا لم ينزلق الحزام واستمر في الدوران أثناء الشد الذاتي، فغالبًا ما يحدث تآكل مفرط للأسنان. ينتج هذا النوع من تآكل الأسنان، والذي يُسمى التآكل على شكل خطاف، عن عدم تطابق أسنان الحزام والبكرات، كما هو موضح في الشكل 9. ينشأ التآكل على شكل خطاف من عدم كفاية شد التركيب وعدم استقرار أنظمة القيادة التي تتعرض لتغيرات في المسافة المركزية في ظل ظروف الشد المنخفض.

يمكن لزيادة شدّ حزام التثبيت عادةً منع انزلاق الأسنان المبكر والتآكل على شكل خطاف. إذا لم تُجدِ زيادة شدّ التثبيت نفعًا في منع تلف الحزام، فقد يشير ذلك إلى أن بنية نظام القيادة غير متينة بما يكفي لمنع عدم المحاذاة. لتحسين أداء الحزام، من الضروري زيادة قوة دعم بنية النقل. إذا كان رفع شدّ التثبيت غير عملي، فإن زيادة قطر البكرة يسمح للحزام بنقل أحمال أعلى بمستويات شدّ أقل. يمكن الحصول على قيم شدّ التثبيت المناسبة من برنامج تصميم يونغ هانغ، أو حسابها باستخدام دليل التصميم، أو باستشارة فريق خبراء يونغ هانغ.

بكرات غير محاذية: أثناء تشغيل الحزام، تكون محاور البكرات مائلة بالنسبة لبعضها البعض، أو قد تظهر أسنان البكرات مشاكل في التناقص أثناء التصنيع. ينتج عن ذلك ضغط غير متساوٍ بين أسنان الحزام بسبب الحمل غير المنتظم المطبق عليه. غالبًا ما يبدأ تلف الحزام بظهور شرخ عند جذر السن أو على طول جانب الحزام المعرض لأقصى شد، وينتشر عبر عرض الحزام بالكامل حتى تنكسر الأسنان. نظرًا لقوى الشد العالية، قد يُظهر الجانب الذي يتعرض لضغط شديد تآكلًا كبيرًا، وقد يرتفع الحزام أو يتدحرج باتجاه حافة البكرة. يوضح الشكل 10 تآكلًا شديدًا على أحد جانبي الحزام ناتجًا عن قوى الشد العالية.

عندما يدور حزام على بكرات غير متوازية ذات جدران جانبية، يحدث تآكل شديد على كلا الجانبين إذا تم ضغط الحزام بين جدارين جانبيين متقابلين. في مثل هذه الحالات، قد يتمزق الحزام من جذر الأسنان أو ينشق على طول كلا الجانبين. ينتشر هذا التمزق في النهاية عبر الحزام بأكمله، مما يؤدي إلى فشل الأسنان بسبب القص.

عندما يدور سير على بكرة ذات حواف وبكرة أخرى بدون حواف، وكانت البكرتان غير متوازيتين، سينزاح السير جزئيًا نحو البكرة بدون حواف. سيتحمل هذا الجزء من السير على البكرة بدون حواف كامل الحمل، وقد تتشكل فيه منطقة تآكل مركزة بعد فترة من التشغيل. يوضح الشكل 11 تآكلًا مركزًا على معظم سطح السن، دون أي تآكل في أي مكان آخر. قد تتشكل شقوق في جذر السن أسفل منطقة التآكل. سيؤدي ضعف قوة السير أو إجهاد سطح السن في النهاية إلى تلف السير قبل الأوان.

عدم توازن البكرات أو عدم تطابقها: سواء كان السبب هو رداءة تصنيع البكرات أو التآكل المفرط، فإنّ التلف المبكر للحزام غالبًا ما يصعب تحديده. ويعود ذلك جزئيًا إلى أنّه عند تلف الحزام، قلّما يفحص الناس البكرات بدقة، وغالبًا ما يعزون المشكلة إلى حزام التوقيت نفسه فقط. عندما يعمل حزام التوقيت على بكرة بها عيب في الأبعاد، تظهر أسنانه تآكلًا ملحوظًا على الجوانب، بينما يكتسب نسيج الحزام الجانبي مظهرًا خشنًا أو مهترئًا أو متقشرًا، كما هو موضح في الشكل 12.

عندما تعمل الأحزمة المسننة (HTD، GT2) في أنظمة البكرات ذات الأقطار الصغيرة للغاية، فقد تتعرض لتشقق واسع النطاق وفشل الشد، كما هو موضح في الشكل 13. عادةً ما تُظهر الأحزمة المسننة شبه المنحرفة (XL، L، H، T5، T10، T20) تشققات في الجذر أو قص الأسنان، على الرغم من أن فشل الشد نادر الحدوث نسبيًا.

قد يؤدي الشد الزائد إلى زيادة تآكل البكرة. في الأحزمة التي تعمل لفترات طويلة، قد تتآكل أسطح الأسنان أو القماش تمامًا، مما يدل على تآكل البكرة أيضًا. عند تآكل الحزام، يلامس سلكه الداخلي البكرة، مما يؤدي إلى تآكل الأخدود المحيطي الخارجي للبكرة. يُعد وجود نتوء بارز على قمة سن البكرة علامة على تآكلها، كما هو موضح في الشكل 14. تنبيه: الأسطح المتآكلة حادة للغاية. استخدم مفك براغي للتحقق منها لتجنب جرح يديك. في مثل هذه الحالات، يجب استبدال البكرة.

يحدث تآكل البكرات بسرعة كبيرة في البيئات المسببة للتآكل. عادةً ما تُظهر البكرات المتآكلة بشدة تآكلًا في الأخاديد وانخفاضًا في القطر الخارجي المُصنّع. يتميز تآكل البكرات الذي يؤدي إلى تلف الحزام بتلف مصقول في قاعدة أسنان الحزام وتشوه موضعي في أبعاد منطقة الأسنان. يمكن للبكرات المطلية بالكروم الصلب أن تُطيل عمرها الافتراضي في البيئات المسببة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، إذا كان عمر الحزام المُستبدل حديثًا أقصر من سابقه، فيجب فحص البكرة بعناية للتأكد من عدم وجود تآكل مفرط.

انحراف البكرة: عندما يعمل حزام ضمن نظام بكرات يُظهر انحرافًا شعاعيًا، يتذبذب شد الحزام دوريًا مع دوران البكرة. كلما زاد الانحراف، ارتفع الشد الأقصى. يؤدي هذا التأثير إلى ظهور قاعدة السن وكأنها مُهشّمة، كما هو موضح في الشكل 15. قد يُشبه جسم الحزام المُهشّم التلف الناتج عن الشد الزائد في الأحزمة التي تعمل على بكرات صغيرة الحجم. غالبًا ما تؤدي التغيرات الدورية الشديدة في الشد إلى تمزق حافة السن أو فشل الحزام بسبب الاستطالة.

عند تركيب البكرات على جلبات مخروطية، أو بعد إعادة حفر أصغر تجويف للبكرة، غالباً ما يحدث انحراف. تتوفر تعليمات مفصلة حول إجراءات التركيب القياسية وضمان التوافق الصحيح بين العمود والتجويف في كتيبات التصميم ذات الصلة من يونغ هانغ.

الأجواء المسببة للتآكل: عندما تعمل السيور في بيئات هوائية مُسببة للتآكل - مثل خلاطات المسابك، أو معدات معالجة خام الحديد، أو سيور نقل مناجم الفوسفات - تتآكل جوانب الأسنان وقواعدها، مما يؤدي غالبًا إلى ظهور مناطق مصقولة في المناطق المتأثرة. يوضح الشكل 16 سيرًا من نوع Power Strong GT2 متآكلًا في بيئة شديدة التآكل. عادةً ما تتآكل البكرات بشكل أسرع في الهواء المُسبب للتآكل، لذا يجب استبدال كل من البكرات والسيور معًا. ولإطالة عمر السير والبكرة، يُنصح بتركيب غطاء محكم الإغلاق مضغوط بهواء نظيف لمنع التلوث بجزيئات الغبار المُسببة للتآكل.

يؤدي هذا التصلب، بالإضافة إلى الانحناء أثناء التشغيل، إلى تشققات على طول ظهر الحزام. تمتد هذه الشقوق بالتوازي مع اتجاه الأسنان، وغالبًا ما تحدث في مركزها، كما هو موضح في الشكل 17. كما يمكن أن تؤدي قوى القص عند الأسنان إلى فشل الحزام نتيجة الشد.

تُعدّ هياكل الأحزمة المطاطية المقاومة لدرجات الحرارة العالية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مثل هذه البيئات. وتُساهم هذه التصاميم المتخصصة للأحزمة في إطالة عمرها التشغيلي.

لتحديد ما إذا كانت الأحزمة المتخصصة المقاومة لدرجات الحرارة العالية قادرة على تحسين الأداء في تطبيقات محددة، يرجى الاتصال بممثلي مبيعات شركة يونغ هانغ.

التدهور الكيميائي: يشبه تلف الأحزمة المطاطية عند تعرضها للمذيبات العضوية المتطايرة والأوزون ما يُلاحظ في ظروف درجات الحرارة العالية. تتصلب مكونات المطاط، مما يؤدي إلى تشقق السطح الخلفي للحزام. ومع ذلك، فإن أنماط التشقق غير منتظمة لأن تصلب بنية المطاط يحدث في الغالب بالقرب من سطح الحزام. قد ينتج عن ذلك تشقق طولي وعرضي، مما قد يؤدي إلى تكوين أشكال متنوعة.

يوضح الشكل 18 انصهار حزام التوقيت GT2 PU عند درجة حرارة عالية.

ابتلاع أجسام غريبة: عند دخول أجسام غريبة بين البكرة والحزام، فإنها تُلحق الضرر بأسنان الحزام وأليافه الداخلية. عادةً ما تنقطع الألياف الداخلية من الداخل (كما هو موضح في الشكل 19 ) أو تتلف بعد ذلك بفترة وجيزة نتيجة الانحناء المفرط (كما هو موضح في الشكل 20 ). يُقلل التلف الجزئي للألياف الداخلية بشكل كبير من قوة شد الحزام، مما يؤدي أيضًا إلى انخفاض ملحوظ في عمره الافتراضي. في حال وجود تلف في حزام التوقيت، يجب استبداله وفحص البكرات. كما يجب استبدال أي بكرات تالفة على الفور.

من خلال الفهم المنهجي لأنماط الأعطال هذه وأسبابها، يمكن تقليل معدل فشل سير التوقيت بشكل فعال، مما يعزز موثوقيته وعمره الافتراضي. نأمل أن يكون هذا مفيدًا لك إذا كنت تستخدم سير التوقيت حاليًا.

أنا لوسي، كاتبة هذا المقال. إذا كانت لديكم أي استفسارات بخصوص الأحزمة المتزامنة، يُرجى مراسلتي.