مسامير بطانة طاحونة الكرات: تأثير ترتيب الربط وعزم الدوران على عمر البطانة

لماذا يُعدّ ترتيب التثبيت مهمّاً

يحتوي أسطوانة مطحنة الكرات عادةً على مئات القطع من بطانات الأسطوانة، ويُثبَّت كل بطانة على جسم الأسطوانة بواسطة 4-8 براغي عالية المقاومة. وإذا تُبعّت طريقة تثبيت عشوائية أو أحادية الجانب بالترتيب، فإنّ المشكلات التالية تظهر:

1. انحراف وتشوّه البطانة: عند شدّ براغي أحد الجانبين أولاً، يُضغط ذلك الجانب من البطانة بينما يبقى الجانب الآخر مفكوكاً. يؤدّي استمرار شدّ البراغي في الجانب المقابل إلى حدوث تشوّه مرن أو حتى لدن للبطانة، مما يولّد فجوات بين البطانة والأسطوانة. أثناء التشغيل، تدخل المواد إلى هذه الفجوات وتُسرّع تآكل الجانب الخلفي للبطانة. يُلاحَظ هذه الظاهرة كثيراً أثناء الفحوصات الميدانية، حيث يظهر الجانب الخلفي للبطانة بأنماط تآكل غير متجانسة تشير إلى تركيب غير سليم.

2. عدم تجانس قوة شدّ البراغي المسبقة: قد يؤدّي التثبيت العشوائي إلى تفاوت واضح في قوة الشدّ المسبقة الفعلية بين البراغي. البراغي ذات الشدّ المسبق غير الكافي تتعرّض للارتخاء تحت الأحمال الدورية، في حين قد تخضع البراغي ذات الشدّ المفرط أو تنكسر. يؤدّي تباين قوة الشدّ المسبقة إلى توزيع غير منتظم لقوة الضغط على البطانة بأكملها، مما يؤثّر مباشرةً على قدرة البطانة على تحمّل صدمات وتآكل وسط الطحن والخام.

3. عدم محاذاة فواصل البطانات: إذا أدّى التثبيت إلى ارتفاع فواصل البطانات المجاورة، فإنّه يتولّد ما يُعرَف بـ “تأثير الدرجة”. يتسبّب هذا في تدفّق دوامات من المواد على تلك المنطقة، مما يزيد معدّل التآكل الموضعي بشكل ملحوظ. لا يُسرّع تأثير الدرجة التآكل فحسب، بل يزيد أيضاً من استهلاك الطاقة بسبب الاضطراب الدوّامي للمواد، مما يقلّل من كفاءة الطحن.

بعد قراءة هذا المقال ستعرف كيف تشدّ براغي البطانة حسب الترتيب النجمي، ومتى يجب استبدال البراغي.

ترتيب التثبيت القياسي: النمط النجمي

إنّ طريقة التثبيت المعترف بها دولياً لـ براغي بطانة الطاحونة (براغي بطانة مطحنة الكرات) هي النمط النجمي، والمعروف أيضاً بطريقة التثبيت القطري. وتتمثل الخطوات المحدّدة فيما يلي:

المرحلة	وصف العملية	نسبة العزم	الهدف
الجولة الأولى	شدّ جميع البراغي حسب الترتيب القطري إلى 30% من عزم التثبيت المستهدف	30%	التحديد الأولي وإزالة الفجوات
الجولة الثانية	شدّ جميع البراغي بالترتيب القطري نفسه إلى 60% من عزم التثبيت المستهدف	60%	توزيع قوة الشدّ المسبقة بشكل منتظم
الجولة الثالثة	شدّ جميع البراغي بالترتيب القطري نفسه إلى 100% من عزم التثبيت المستهدف	100%	بلوغ قوة الشدّ المسبقة التصميمية
الجولة الرابعة	فحص جميع البراغي باتجاه عقارب الساعة للتأكد من عدم وجود سهو	100%	التحقق النهائي

مثال: بطانة واحدة بها 8 براغي مرقّمة باتجاه عقارب الساعة من 1 إلى 8. ترتيب التثبيت الصحيح هو: 1→5→3→7→2→6→4→8 (أولاً قطرياً، ثم متقاطع). يُشدّ كلّ برغي في 3 مراحل تصاعدية بدلاً من شدّه إلى وضعه النهائي دفعة واحدة. تضمن هذه الطريقة ضغط البطانة بشكل منتظم من المركز إلى الخارج، مما يقلّل من مخاطر التشوّه إلى أدنى حدّ ويضمن تماسكاً موحّداً مع جسم الأسطوانة.

تحديد قيمة العزم والتحكّم بها

لا يتمّ تحديد قيمة عزم التثبيت لبراغي البطانة بشكل عشوائي، بل يجب حسابها بناءً على مواصفات البرغي، ومستوى مقاومته، وظروف التشغيل. وكمثال على البراغي شائعة الاستخدام M24×120 عالية المقاومة (درجة 10.9):

معادلة الحساب: T = K × d × F
حيث: T هو العزم (N·m)، وK هو معامل العزم (0.18-0.22، حسب حالة التزييت)، وd هو القطر الاسمي للبرغي (m)، وF هي قوة الشدّ المسبقة المستهدفة (N).

بالنسبة إلى برغي M24 من درجة 10.9، تُنصَح بقوة شدّ مسبقة تساوي 70% من مقاومة الخضوع للبرغي، أي حوالي 180 kN. وبأخذ K=0.2، يكون عزم التثبيت المستهدف:
T = 0.2 × 0.024 × 180000 = 864 N·m

نقاط التحكّم الأساسية في الموقع:

• استخدام مفتاح عزم معاير، بدقّة لا تقلّ عن ±3%
• يجب أن يكون الترس والسطح المُحتكّ لـ الصمولة نظيفين، خاليين من الصدأ والزيوت
• يُنصَح باستخدام مزلّق ثنائي كبريتيد الموليبدينوم لتقليل تشتّت معامل العزم
• إعادة فحص العزم بعد 24 ساعة من إنجاز التثبيت، لتعويض الارتخاء الأولي
• تسجيل قيمة العزم لكلّ برغي وإنشاء سجلّ تاريخي للرجوع إليه عند الصيانة المستقبلية

دراسة حالة: فشل مبكر لبطانة مطحنة كرات في أحد مناجم النحاس

الخلفية: مطحنة كرات بأبعاد Φ5.5×8.5 m في أحد مناجم النحاس الكبيرة، كان العمر التصميمي للبطانات 12 شهراً، غير أنّ العديد من البطانات تشقّقت بعد 6 أشهر فقط من التشغيل. أظهر الفحص الميداني آثار تشوّه لدني واضح حول ثقوب البراغي في البطانات المتشقّقة، كما كانت بعض البراغي قد ارتخت وسقطت. كانت المطحنة تعمل حينها بكامل طاقتها، وأدّت التوقّفات غير المخطّط بسبب استبدال البطانات إلى خسائر إنتاجية كبيرة في المنجم.

التحليل الجذري: أظهرت التحقيقات أنّ التركيب اعتمد طريقة “التثبيت بترتيب عقارب الساعة” دون استخدام عزم تثبيت متزايد تدريجياً. وهذا أدّى إلى ظهور إجهادات متبقّية في البطانة أثناء التركيب، وتحت الأحمال الدورية أثناء التشغيل تسبّبت في تشقّقات تعب في النهاية. كما أنّ غياب سجلات العزم جعل من المستحيل التحقّق من أنّ البراغي شُدّت حتى المواصفة الصحيحة.

الإجراءات التصحيحية: أثناء إعادة التركيب، طُبّق النمط النجمي بصرامة مع شدّ متدرّج في ثلاث مراحل، وتمّ إنشاء سجلّ لعزوم براغي البطانة. بعد التحسين، عاد عمر البطانة إلى ما يقرب من القيمة التصميمية. كما نفّذ المنجم برنامج تدريب للعاملين في التركيب لضمان استمرار تطبيق الإجراء الصحيح.

المعايير المرجعية وتوصيات الصيانة

المعايير ذات الصلة: GB/T 3098.1-2010 §3.1 (الخصائص الميكانيكية للأجزاء المربوطة: البراغي والمسامير والكباس)، وISO 898-1 (الخصائص الميكانيكية للأجزاء المربوطة المصنّعة من الفولاذ الكربوني والفولاذ المسبوك).

توصيات الصيانة:

1. إعداد دليل إجراءات تثبيت براغي البطانة وتدريب العاملين على التركيب
2. تسجيل قيم عزوم البراغي عند كلّ استبدال للبطانة وإنشاء بيانات تاريخية
3. خلال مرحلة التشغيل الأولي (أول 100 ساعة)، فحص شدّ البراغي في كلّ وردية
4. النظر في استخدام مجذاف هيدروليكي بدلاً من مفتاح العزم للحصول على تحكّم أكثر دقّة في قوة الشدّ المسبقة
5. فحص براغي البطانة أثناء أعمال الصيانة المخطّطة (الإيقاف المخطّط)، واستبدال أيّ برغي يظهر عليه آثار تآكل أو تعب

الخلاصة

في ظروف التشغيل ذات الاهتزازات العالية التردّد، يُقلّل النمط النجمي للتثبيت بفعّالية من مخاطر تشوّه البطانة؛ كما يوفّر المجذاف الهيدروليكي تحكّماً أكثر دقّة في قوة الشدّ المسبقة مقارنة بمفتاح العزم.

الخطوات التالية

لضمان تركيب صحيح لبراغي البطانة وتعظيم عمر البطانة، يُرجى تحضير ما يلي:

• مواصفات البرغي (القطر، الطول، الدرجة) وقيمة عزم التثبيت المستهدفة
• مفتاح عزم معاير بدقّة ≤±3%
• نوع المزلّق (مثل ثنائي كبريتيد الموليبدينوم) وبيانات معامل العزم
• رسم تخطيطي لترتيب التثبيت حسب ترتيب براغي البطانة الخاصّ بكم (النمط النجمي)

لمزيد من المعلومات حول شراء الأجزاء المربوطة، يُرجى الاطّلاع على مقالنا 7 تقارير يجب التحقّق منها عند شراء الأجزاء المربوطة.