أجهزة السير (أجهزة التلامس مع الأرض) في الآلات الزراعية
المؤلف:
د. محمود مريعي ود. عبد الهادي كاخيا
المصدر:
الآلات الزراعية
الجزء والصفحة:
ص 147-154
2025-10-28
37
أجهزة السير (أجهزة التلامس مع الأرض) في الآلات الزراعية
تمثل الأجزاء التي ترتكز بها الآلة على الأرض وتسمى أجهزة السير أو المسير، وقد تكون مكونة من عجلات مطاطية، أو سلاسل معدنية (جنازير)، وتقسم العجلات في أجهزة السير ذات العجلات إلى نوعين رئيسيين فمنها العجلات القائدة، ومنها العجلات المقادة. لكي يتم تحريك أجهزة السير يجب أن تكون قوى التماسك مع الأرض أكبر من مجموع مقاومات الحركة، ومن قوة الجر المطبقة، تتأثر قوى التماسك بالعوامل الآتية:
- مقدار الحمل الناظمي.
- مساحة سطح التماس ونوعه وشكله.
- نوع جهاز المسير.
يرافق حركة جهاز السير مع الأرض انزلاق بسيط؛ وهو عبارة عن مقدار الفرق النسبي بين المسافة المقطوعة فعلياً L1، والمسافة النظرية L0 يرمز له بالرمز ẟ ويعطى بالعلاقة الآتية:
= (L0 - L1) / (L0) ẟ
بالاعتماد على هذه العلاقة يمكن استنتاج علاقات أخرى تعطي قيمة الانزلاق النسبي ẟ ، بدلالة السرعة النظرية V0 والسرعة الفعلية V1 كما يأتي:
V1) / V0 - V0) = ẟ
يتبين من العلاقات السابقة أن انزلاق العجلات القائدة يكون موجبا، لان المسافة المقطوعة فعلياً هي أصغر من المسافة النظرية الشكل (1).
الشكل (1) يبين مخططاً توضيحياً لانزلاق العجلات القائدة.
بالنسبة للعجلات المقادة تكون قيمة الانزلاق سالبة، وكذلك عند كبح جميع العجلات؛ وذلك لأن المسافة المقطوعة فعلياً تكون أكبر من المسافة النظرية.
يؤثر جهاز السير على الأرض بقوى ستاتيكية وديناميكية، تكون متوزعة بشكل غير منتظم، الأمر الذي يسبب رصاً للتربة الزراعية، والرص بالتعريف هو تقلص حجم الفراغات الهوائية والمائية في التربة نتيجة تطبيق ضغط خارجي عليها وعدم عودة هذه الفراغات إلى ما كانت عليه بعد زوال الضغط الخارجي عنها، هذا الرص يجعل التربة أقل نفاذية للماء وأكثر صلابة؛ أي يزيد من مقاومتها النوعية، ولتوضيح مفهوم الرص فإنه يجب معرفة متوسط ضغط التماس، الذي يمثل القيمة الوسطية لمجموعة ضغوط مختلفة التي يؤثر بها جهاز السير على التربة. ومن العوامل التي تؤثر على متوسط ضغط التماس بالإضافة إلى الحمل الناظمي، ومساحة سطح التماس، وحالة جهاز السير ونوعه، هنالك تأثير ضغط الهواء في الإطارات المطاطية وصلابة جدرانها على شكل توزع القوى المؤثرة على سطح التماس، ومن العوامل الأخرى المؤثرة على الرص في التربة ما يأتي:
1. رطوبة التربة فزيادتها تجعل التربة قابلة للرص بنسبة اكبر.
2. نوع التربة فالتربة الرملية أقل قابلية للرص من التربة الغضارية.
3. نسبة نفش التربة فالتربة المنفوشة لا تقاوم الرص.
4. زمن تأثير الضغوط الخارجية، ينصح بزيادة السرعة عند المرور فوق التربة فان ذلك يقلل من الرص الحاصل.
1. أجهزة السير المجنزرة:
هي عبارة عن سلاسل معدنية تلتف حول عجلات شد معدنية نجمية الشكل. يمتاز جهاز السير المجنزر عن العجلات المطاطية بانخفاض الضغط النوعي المؤثر على وحدة المساحة من سطح الاستناد ؛ مما يؤدي إلى انخفاض متوسط ضغط التماس ؛ الذي يساعد على السير فوق الأراضي الرخوة.
تمتاز أجهزة السير المجنزرة بقدرتها العالية على تحويل الاستطاعة الدورانية إلى استطاعة خطية (قوة جر كبيرة جداً)؛ نتيجة لقوى التماسك الكبيرة مع الأرض، يعد تصميم جهاز السير المجنزر معقد، ووزنه كبير، بالإضافة إلى زيادة الاستطاعة الضائعة في الاحتكاك بين أجزائه المعدنية. يفضل عدم استخدام جهاز السير المجنزر في الآليات الصغيرة منخفضة الاستطاعة؛ لأن الضياعات في جهاز السير تكون كبيرة جداً بالمقارنة مع استطاعة الآلية المنخفضة. أما في الآليات الثقيلة فإن نسبة هذه الضياعات بالمقارنة مع استطاعة الآلية العالية تعتبر مقبولة.
يصعب على الآليات المجنزرة التنقل فوق الأراضي المعبدة وتخريبها لها؛ وذلك لكون سطح التماس صغيراً جداً بالمقارنة مع مساحة تماسكه أثناء سيره فوق الأراضي الزراعية لذا فهي تعد من الأسباب التي تحد من انتشارات أجهزة السير المجنزرة واستخدامها في مثل هذه الظروف من العمل يتألف جهاز السير المجنزر بشكل رئيس من السلاسل وبكرات الاستناد إضافة إلى العجلات القائدة النجمية الشكل (2).
الشكل (2) يبين صورة توضيحية لجهاز السير المجنزر .
1- العجلة النجمية القائدة. 2- السلسلة (الجنزير). 3- بكرات الاستناد. 4- عجلة الشد. 5- جهاز الشد. 6- النابض. 7- قرص استناد. 8- العارضة الحديدية.
- السلاسل: تتألف السلاسل من عدد من الفقرات المتمفصلة فيما بينها، تتركب كل فقرة من أذينتين (حلقتين)، وثقب القيادة، ودليل التوجيه، والمداس. تتوضع الأذينتان على جانبي الفقرة، مهمتها الاتصال مع أذينات الفقرات أذينات الفقرات المجاورة؛ لذلك فإن عدد هذه الأذينات في أحد الجانبين يزيد أو ينقص عن عدد أذينات الجانب الآخر بمقدار اذينة واحدة. أما ثقب القيادة فهو مكان ترابط أسنان العجلات القائدة، يمنع دليل التوجيه خروج السلسلة عن مسارها أثناء الحركة. يمثل المداس جزء الفقرة الذي يلامس الأرض أثناء السير، ويحتوي على أعراف (بروزات) عرضانية، تنغرز في التربة فتزيد من قوى تماسك جهاز السير مع الأرض. تصنع هذه الفقرات ومحاور ربط الفقرات من الفولاذ الصب عالي الصلابة والمتانة.
- عجلات القيادة: هي عبارة عن عجلات فولاذية متينة يوجد على محيطها أسنان تتعشق مع ثقوب القيادة الموجودة في الفقرات، يلاحظ أن خطوة أسنان العجلة القائدة أصغر من خطوة الفراغات التي تتعشق داخلها، وذلك للتقليل من الاحتكاك الحاصل، وتخفيض نسبة الاهتراء. غالباً ما تستمد العجلات القائدة حركتها من محركات هيدروليكية، ويكون لكل عجلة محرك مستقل، كما يمكن أن تستمد العجلات القائدة حركتها من علبة السرعة مباشرة، وهي الحالة الأقل انتشاراً.
- عجلات الشد : هي أيضاً عجلات فولاذية متينة غير مسننة تركب في الجهة المقابلة للعجلات القائدة، مهمتها تأمين شد السلسلة بتوتر ثابت لأن زيادة الشد تؤدي إلى زيادة كبيرة جداً في الاحتكاك، أما نقصان الشد فقد يؤدي إلى خروج السلسلة من مكانها وتوقف الآلية.
- بكرات الاستناد : هي عبارة عن أقراص معدنية على شكل بكرات، منها العلوية صغيرة الحجم، والسفلية كبيرة الحجم، مهمة البكرات العلوية منع تدلي السلسلة، أما البكرات السفلية فمهمتها تحسين ضغط التماس، وهي غالباً ما تكون عبارة عن أزواج من البكرات، يركب بينهما نابض ثابت صلابته كبير؛ كي يزيد هذا النابض قوى ضغط على السلاسل، وبالتالي يتحسن تماسك السلاسل مع سطح الاستناد.
2. أجهزة السير ذات العجلات المطاطية:
يرتكز وزن الجرار على جسريه الامامي والخلفي، ويركب على الجسر الأمامي المكون من كتلة واحدة صلبة أو متداخلة (تلسكوبي) أو من جزأين (مفصلي) محاور ذات أشكال مختلفة كالمحور البرجي والمحور ذي القبضة والمحور ذي الشوكة. يساعد المحور البرجي على تغيير خلوص السير عند الجسر الأمامي من خلال تغيير وضعه حسب متطلبات ظروف العمل. كما يمكن تغيير المسافة بين العجلتين الأمامية أو الخلفية عند الضرورة لتوائم المسافة بين خطوط الزراعة بواسطة استخدام جسر متداخل يسمح التحكم بتغيير المسافة على نطاق واسع، أو من خلال تغير وضع قرص العجلة بالنسبة لمحور التعليق أو التركيب غير المتماثل للعجلتين معاً أو كل عجلة على حدة. أما الجسر الخلفي الذي يحوي جملة نقل الحركة النهائية للعجلتين القائدتين فإنه قد يحوي شفاهاً (فلنجة) تركب عليها صرر العجلات. يمكن التحكم بخلوص السير للجسر الخلفي عن طريق ضبط وضع المسننات النهائية. يشمل مفهوم العجلات المطاطية كلاً من الإطارات المطاطية والعجلات المعدنية المركبة عليها (الجنط). تكون الإطارات المعدنية متينة، وخفيفة الوزن، وقادرة على تبديد الحرارة الناتجة عن الاحتكاك الناتج عن دوران الإطارات والكبح . يمكن للإطارات المعدنية أن تتألف من قطعة واحدة بالنسبة للإطارات الصغيرة، ومن عدة قطع بالنسبة للإطارات الكبيرة؛ وذلك لسهولة فك الإطار المطاطي وتركيبه. أما العجلات المطاطية فتملأ بالهواء المضغوط، وفي بعض الأحيان تملأ العجلات القائدة فقط بالماء بنسبة 70%؛ وذلك من أجل زيادة تماسكها مع سطح الاستناد. تتمتع الإطارات المطاطية والعمر الطويل والسعر المقبول، تتلقى العجلات المطاطية الحمولة الناظمية للآلية، وتقوم بنقل الاستطاعة الدورانية وتحويلها إلى استطاعة خطية. تملك المطاطية قياسات متعددة تختلف عن بعضها باختلاف المصنع وباختلاف هدف استعمال الجرار، فيجب على السائق معرفة القياسات الهامة لعجلات جراره لكي يتمكن من استبدال المعطوب منها عند اللزوم. يتم الاعتماد عند شراء الإطار المطاطي على المؤشرات والأبعاد التي يتم كتابتها على الشكل الآتي: 9×42 وهذا يعني أن عرض مقطع العجلة 9 [إنشا] وقطر الإطار المعدني 42 [إنش].
* قطر الإطار الخارجي: تستطيع الأقطار الكبيرة تحويل الاستطاعة الدورانية بكفاءة عالية؛ غير أن زيادة القطر تؤدي إلى زيادة قوى الطرد المركزية؛ بناء عليه تكون زيادة القطر محدودة، وذات علاقة مباشرة مع سرعة دوران الإطار .
* عرض الإطار: يمكن للإطارات العريضة تحويل الاستطاعة الدورانية بكفاءة عالية. وتخفيف الضغط على التربة عندما تتلقى حمولات ناظمية كبيرة؛ ويعود سبب تخفيض الرص على التربة نتيجة لزيادة مساحة سطح الاستناد، ويتبع ذلك زيادة مقاومة التدحرج نتيجة لزيادة العرض، الأمر الذي يصعب عملية توجيه الإطارات الموجهة.
• ضغط الهواء في الإطارات : يحقق خفض ضغط الهواء في الإطارات إلى الحدود الدنيا المسموح بها العديد من الفوائد، كما أنه يرافقه بعض المساوئ، تحدد الشركات الصانعة الحد الأدنى والأعلى للقيمة الضغط المسموح به والموافق للوزن الناظمي المطبق على الإطار . من فوائد خفض ضغط الهواء في الإطارات إلى الحدود الدنيا المسموح بها ما يأتي:
- زيادة سطح التماس مع الأرض وبالتالي تحسين كفاءة الجر.
- تقليل رص التربة.
- تعمل الإطارات على تنظيف نفسها بنفسها من الأتربة التي تعلق بها.
- تزيد من عمر الإطار.
- تخميد أفضل للاهتزازات.
أما المساوئ فتنحصر في انخفاض الحمل الناظمي الأعظمي للإطار .
* تركيب الإطارات المطاطية: يتألف الإطار المطاطي من الأجزاء الآتية وهي:
أ. شريطا الطوق (الكعبان) : هما عبارة عن حلقتين من الأسلاك الفولاذية تشكلان نواتي حافتي الاطار المطاطي المركبتين على العجلة المعدنية وتمثلان نقاط ارتكاز الألياف المشكلة للهيكل مهمتها إحكام تركيب الإطار المطاطي على العجلة المعدنية، ومنع تشوه قد يحدث لحافتي الإطار نتيجة الفك والتركيب.
ب. الهيكل: هو مجموعة الألياف التي تعد القاعدة الأساسية لصب المطاط فوقها. ترتب ألياف الهيكل وفق نظامين يتحدد نوع الإطارات بالاعتماد عليهما، فإحداهما نصف قطرية (راديال)، والأخرى شبه محيطية (دياغونال). تتجه ألياف هيكل إطارات الراديال من أحد شريطي الطوق نحو الشريط الآخر بأقصر طريق باتجاه نصف قطر الإطار، وتكون متوازية فيما بينها، مما يجعل ترابطها غير جيد. كما يحيط بهذه الألياف من الخارج حزام آخر من الألياف لضمان متانة الهيكل واستقراره الشكل (3).
الشكل (3) يبين مخططاً توضيحياً لمقاطع في إطارات نصف قطرية (راديال) وشبه محيطية (ديا غونال).
1- المداس (سطح التدحرج). 2- الجدار (الجنب). 3- صمام الهواء. 4- مساحة سطح الاستناد. 5- شريط الطوق. 6- غرفة الهواء.
أما ألياف هيكل إطارات الدياغونال فإنها تتجه من أحد شريطي الطوق بشكل مائل الى الشريط الآخر بزاوية ميل مقدارها 30 - °40؛ أي إن الألياف تقطع مسافة أطول للوصول إلى شريط الطوق المقابل يعطي التوضع المتصالب لألياف الهيكل متانة وتماسكاً كبيرين؛ الأمر الذي يُمَكِّن من الاستغناء عن حزم الألياف المحيطية.
ج. الجدران (الجوانب) : هي المناطق الجانبية من الإطار، يدعى الجزء العلوي منها بالكتف، وهناك أيضاً الجدار السفلي الذي يكون على تماس مع منطقة شريط الطوق. تكون منطقة الجدار العلوي في إطارات الراديال لينة؛ مما يساعد على زيادة التماس مع الأرض، أما جدران إطارات الدياغونال فهي متينة وصلبة بالكامل؛ مما يجعل مساحة سطح الاستناد أصغر من سابقتها.
د. المداس (سطح التدحرج): يمثل المساحة المحيطية من الإطار المطاطي التي تصبح على تماس مع الأرض، قد يحوي المداس أخاديد (إطارات النقل) أو أعرافاً أو بروزات (الإطارات الزراعية)، تمنع الأخاديد عند السير على الطرقات الرطبة من تشكل طبقة عزل مائي بين الإطار والأرض، وتقوم بتبريد الإطار المطاطي في جميع الأحوال، وتبدد الحرارة الناتجة عن احتكاكه مع الأرض. يكمن دور الأعراف بالعمل على زيادة قيمة قوى تماسك الإطار مع الأرض، ويكون تماسك الإطار أفضل ما يمكن عندما تكون الأعراف عرضانية، وعندها تزداد مقاومة التدحرج بشكل كبير جداً. أما بالنسبة للإطارات المقادة فيتم استخدام الأعراف الطولية فقط.
الاكثر قراءة في المكائن والالات الزراعية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
