حساب عزم الدوران والمحرك لـ آلة تمزيق ثنائية العمود

توضع آلة تمزيق ثنائية العمود في المرحلة الأولى من خط حبيبات الإطارات المستعملة، وتعتمد على مجموعتين متداخلتين من شفرات السبائك لعصر المواد وتمزيقها بسرعات منخفضة، محولة الإطارات الكاملة إلى قطع مطاطية تُنقل للمراحل اللاحقة.

يحتوي الإطار الكامل على طبقة مطاطية كثيفة وأطواق أسلاك فولاذية سميكة، وتكمن الصعوبة التشغيلية في مقاومة القص لحظة التغذية. إذا كان عزم عمود الشفرات أقل من المطلوب، سيتوقف السن مباشرة عند ملامسة سلك الطوق، مما يؤدي إلى فصل قاطع المحرك بسبب الحمل الزائد وتلف التروس الداخلية.

يبدأ تحديد مجموعة الدفع بحساب المقاومة اللازمة لقطع الإطار لاستخراج عزم الدوران المطلوب للمحور، ثم اختيار نسبة تخفيض صندوق التروس ذي الأسنان المقواة بناءً على العزم والسرعة، وصولاً لاحتساب قدرة المحرك. تحدد قدرة المحرك سرعة الإنجاز، بينما تعتمد القدرة على قطع طوق الإطار بالكامل على العزم الخارج من المخفض.

1. تحليل مقاومة القص وحساب عزم دوران المحور في مرحلة التقطيع الأولي للإطارات

تنشأ مقاومة التقطيع من قوة مقاومة تمزق مطاط الهيكل وإجهاد خضوع القص لأسلاك طوق الإطار. يتعاشق عمودا الشفرات باتجاهين متقابلين؛ يكون الحمل مستقراً نسبياً عند اختراق طبقة المطاط، لكن المقاومة تقفز إلى ذروتها لحظة ملامسة حزمة الأسلاك الفولاذية داخل الطوق.

يساوي عزم خرج المحور نصف قطر دوران حافة الشفرة مضروباً في مقاومة القطع. تزيد زيادة القطر الخارجي للشفرة من السرعة الخطية لطرفها، لكن القوة المماسية تقل عند ثبات عزم المحور. يتعين تدقيق العزم عند لحظة ذروة مقاومة قطع سلك الطوق حصراً، فالاعتماد على متوسط مقاومة تمزق المطاط سيؤدي حتماً إلى اختيار عزم غير كافٍ.

يعتمد الحكم على كفاية العزم على الأداء الفعلي لأسنان الشفرات عند التهام السلك الفولاذي السميك. بعد تحديد سمك الشفرة، يجب أن يضمن عزم المحور قطع السلك عالي الكربون مباشرة عند السرعة المقننة دون هبوط في سرعة الدوران، تجنباً لانزلاق المواد داخل الحجرة وتراجع الإنتاجية.

2. معايير اختيار مخفض التروس ذي الأسنان المقواة ومطابقة قدرة المحرك

تتكون سلسلة نقل الحركة بالترتيب من المحرك، قارنة التوصيل، المخفض، ثم جلبة المحور الرئيسي. يتولى المخفض خفض سرعة المحرك ورفع عزم الدوران، مما يولد إجهادات تلامس مرتفعة على أسطح التروس. تتطلب هذه الظروف استخدام صندوق تروس ذي أسنان مقواة، لمقاومة ردود فعل قص الإطارات بفضل متانة الأسطح المعالجة بالكربنة والتبريد السريع.

تحدد نسبة التخفيض سرعة المحور ومقدار مضاعفة العزم. تؤدي النسبة المنخفضة إلى دوران المحور بسرعة عالية مع عزم غير كافٍ لقطع الأسلاك، بينما تجعل النسبة المرتفعة دوران الشفرات بطيئاً جداً، مما يربك وتيرة التغذية ويخفض طاقة الخط. يتطلب اختيار النسبة موازنة سرعة المحور الآمنة لمضاعفة عزم المحرك الاسمي بما يكفي لفرم سلك الطوق بدقة.

تتبع قدرة المحرك عزم الدوران المحسوب؛ يُحدد العزم الكلي والسرعة المطلوبة لقطع الإطارات السلكية أولاً، ثم تُحسب قدرة المحرك بعد احتساب مفقودات كفاءة النقل. يتيح نظام المحركين والمخفضين المستقلين لكل محور توزيع العزم الفردي، مما يقلص الحجم الإجمالي لكل مخفض تروس.

3. منطق الحماية من الحمل الزائد عبر الدوران العكسي وهوامش أمان امتصاص الصدمات

عند سقوط إطار كبير غير مفرغ من الهواء أو كتل معدنية سميكة داخل الحجرة، تتجاوز المقاومة اللحظية حد الخرج المقنن للمحرك. يتطلب ذلك تزويد لوحة التحكم بمحولات تيار، مع ضبط دقيق لنقطة فصل الحمل الزائد وفترة الاستجابة الزمنية.

إذا أدى الانحشار إلى تجاوز تيار الحماية، يوقف النظام المحور فوراً، ثم يعكس اتجاه دوران المحرك لقذف المادة العالقة قبل العودة للدوران الأمامي. إذا تكرر العكس لعدة مرات دون نتيجة، يتوقف النظام ويطلق إنذاراً للتدخل اليدوي، منعاً لاحتراق ملفات المحرك بسبب التوقف القسري.

يعتمد التحقق من قدرة نقل الحركة على امتصاص الصدمات على كفاية معامل خدمة صندوق التروس. يجب ترك هامش أمان إضافي للقدرة الحرارية والعزم الميكانيكي للمخفض ذي الأسنان المقواة، لامتصاص ارتدادات التحرر وإعادة الفرم وتفادي انقطاع المحامل أو الأعمدة المسننة.