أجهزة نقل الحركة في الجرارات الزراعية
تتصف الحركة الدورانية للمحرك بالاستمرارية والسرعة العالية والعزم المنخفض نسبيا، ويتم نقل هذه الحركة إلى أجهزة المسير القائدة والأجهزة العاملة عن طريق استخدام مجموعة النقل بعد تحويل العزم والسرعة ضمن نطاق واسع تبعاً لتغيير السرعة والعزم المرتبطين بتغير الحمل، مع الحفاظ على أعلى مردود لعمل الآلية، وإمكانية تبديل نسب نقل الحركة بشكل انسيابي والحفاظ على استمرار الإمداد بالاستطاعة أو خلال فترات زمنية قصيرة نسبياً لفصل المحرك عن جملة التوصيل. يستخدم في الجرارات عدة أنواع من أجهزة نقل الحركة منها أجهزة نقل الحركة الميكانيكية وهي واسعة الانتشار في الجرارات ذات الاستطاعة الصغيرة والمتوسطة، وفي بعض الجرارات ذات الاستطاعة الكبيرة. تتألف أجهزة نقل الحركة الميكانيكية من الأجزاء الرئيسة الآتية: القابض (الفاصل الواصل)، مزود العزم، علبة السرعة، الجهاز التفاضلي، محول العزم النهائي. تزود الجرارات الحديثة بعدد من محاور نقل القدرة، تستخدم لإدارة المعدات الزراعية الملحقة؛ حيث تستمد هذه المحاور حركتها من المحرك عن طريق جملة نقل الحركة، وتسمى محاور التشغيل الخارجي، قد تقع في مقدمة الجرار أو مؤخرته، أو على أحد جوانبه.
1. القابض (القابض):
يُؤمن القابض التحكم بفصل ووصل الحركة، وعزم الدوران القادم من المحرك باتجاه علبة السرعة، ومن علبة السرعة باتجاه أجهزة السير عند الحاجة لذلك. يعتمد القابض على مبدأ الاحتكاك في نقل القدرة؛ فهو عند بدء حركة الآلية يحقق إقلاعاً هادئاً، وسلساً، ويحد بشكل كبير من تأثير الحمولات الديناميكية على مسننات علبة السرعة أثناء تعشيق أو تغيير السرعة من نسبة نقل لأخرى، كما يعتبر القابض جهاز أمان وحماية لجملة نقل الحركة عند الحمولات المفاجئة والزائدة. يُستعمل في الجرارات نوعان رئيسيان من القوابض هما: القوابض الجافة، القوابض الرطبة.
* القوابض الجافة : يعد القابض أحادي الأقراص من أكثر الأنواع انتشاراً في الجرارات، يتكون القابض الجاف أحادي الأقراص الشكل (1) من الأجزاء الرئيسة الآتية : قرص الاحتكاك المعدني، الغطاء الخارجي، العتلات المرجعة، المدحرج الضاغط الدافع القابل للانزلاق والدوران (بكرة الفصل) الشوكة الدافعة، الذراع المساعد، دواسة القابض.
الشكل (1) يبين مخططاً توضيحياً للفاصل الواصل.
1- الحدافة. 2- قرص الضغط. 3- قرص القابض. 4- نابض الضغط. 5- عمود القابض. 6- الغطاء .7- حلقة فصل القابض. 8- عمود المرفق. 9- كرسي فصل القابض.
- قرص الاحتكاك المعدني: هو عبارة عن كتلة معدنية مصمتة لها شكل قرصي يتصل من إحدى جهتيه مع الحدافة، ومع القرص الضاغط من الجهة الأخرى؛ ليتم نقل العزم من المحرك إلى المحور الدوار المخدّد والمركب عليه قرص الاحتكاك المتصل من نهايته الأخرى بالمسنن الدوار. يقوم القرص الضاغط بضغط قرص الاحتكاك من أحد وجهيه بقوة على الحدافة (الدولاب المعدل)، ويوضع على الوجه الآخر نوابض دافعة، ونتوءات متمفصلة مع العتلات المرجعة. تضغط النوابض الدافعة على القرص الضاغط؛ لتدفعه بقوة باتجاه قرص الاحتكاك.
- الغطاء الخارجي: هو عبارة عن علبة معدنية تحوي جميع أجزاء القابض، ويمثل نقاط اتصال واستناد لكل من العتلات المرجعة، ونوابض القرص الضاغط.
- العتلات المرجعة: هي عبارة عن أذرع معدنية لها شكل مناسب تثبت إحدى نهايتيها مع القرص الضاغط والأخرى تبقى حرة؛ حيث يتم الضغط عليها عن طريق المدحرج الدافع عندما يراد فصل قرص الاحتكاك عن الحدافة.
- المدحرج الضاغط الدافع القابل للانزلاق والدوران (بكرة الفصل): هو عبارة عن أسطوانة معدنية منزلقة تركب على المحور الرئيس للفاصل الواصل، ولها أشكال مختلفة، وقد يوجد على محيطها الخارجي مجرى لوضع أصبعي الشوكة الدافعة للتحكم في وضعيته.
- الشوكة الدافعة : هي عتلة معدنية متصلة مع بكرة الفصل، تضغط عليها لدفعها نحو الأمام.
- الذراع المساعد : يمثل أحد أهم عناصر مجموعة الفصل والوصل، يتحرك للخلف عند الضغط على دواسة القابض.
- النابض المرجع: يتصل بالذراع المساعد من أحد طرفيه وبمسند من طرفه الآخر، وظيفته هي إعادة دواسة القابض إلى وضعها المناسب بعد الانتهاء من الاستخدام.
- دواسة القابض : هي عبارة عن ذراع معدنية يتم عن طريق ضغط السائق عليها فصل ووصل القابض عند الرغبة. يفضل الفصل السريع والوصل البطيء؛ وذلك من أجل تقليل التآكل من الفصل البطيء والارتجاج الحاصل من الوصل السريع. يتم التغلب على الانزلاق الذي قد يحصل القابض بغسل سطح قرص الاحتكاك بالبنزين، وتركه ليجف، ثم يعاد تركيبه من جديد.
• القوابض الرطبة: يعمل القابض الرطب في وسط زيتي، ويكون له وجهان سطحهما أخشن من القابض الجاف ؛ وذلك من أجل تحقيق زيادة عملية التماسك بين أقراص الاحتكاك، تقليل الانزلاق بين أقراص الاحتكاك، يُستعمل القابض الرطب في الجرارات عالية الاستطاعة وبعض الجرارات متوسطة الاستطاعة، ويتميز بنظافة سطوح أقراص الاحتكاك، عدم ارتفاع درجة حرارته أثناء العمل.
آلية عمل القابض
اثناء دوران العمود المرفقي تدور معه الحدافة والغطاء الخارجي للقابض والأجزاء الموجودة في داخله (القرص الضاغط – العتلات - النوابض – قرص الاحتكاك). يقوم قرص الاحتكاك أثناء دورانه في الحالة العادية بتدوير المحور المتصل بالمسنن الدوار في علبة السرعة، ويتم فصل أجهزة السير عن المحرك عند الرغبة عن طريق الضغط على دواسة القابض الموجودة عند السائق، فيبتعد القرص ويتحرر عن الحدافة. كما توجد أنواع أخرى من القوابض يمكن التحكم بعملها بطرائق هيدروليكية أو هوائية أو كهرومغناطيسية.
2. مزود العزم :
يقوم مزود العزم بالتغلب على الزيادة المفاجئة والآنية للأحمال الواقعة على الجرار الشكل (2)، وهنالك بعض الأنواع منه يمكنها تغيير السرعة مع الحركة (دون الحاجة لتوقف الجرار). ويكون عادة مزوداً بذراع أقصر من ذراع تغيير السرعة، وله ثلاثة أوضاع؛ علوي، حياد، سفلي.
الشكل (2) يبين مقطعاً توضيحياً لمزود عزم الدوران.
1 - ذراع تشغيل . 2- محور إدارة. 3- عتلة تحرير. 4- نابض. 5- قرص ضاغط . 6- قرص احتكاك مدير. 7- قرص احتكاك مدار. 8- مكبح موجه . 9- حامل المسننات الكوكبية. 10- مسننات كوكبية. 11- مسنن شمسي مدار. 12- مسنن مدير. 13- محور المسنن المدار. 14 - محور أجوف.
يتكون مزود العزم من مجموعة مسننات كوكبية، تقوم بتخفيض السرعة بنسبة 1.25 مرة، وتكبير العزم بالنسبة نفسها. وقد تقوم بنقل الحركة بشكل مباشر ؛ دون تخفيض للسرعة ودون تكبير للعزم المنقول. يقع مزود العزم بين القابض وعلبة السرعة، يتصل محور الإدارة 2 بشكل غير مباشر مع محور القابض في الجرار والمحور 13 مع المحور الأولي لعلبة السرعة. يجهز مزود العزم بفاصل احتكاكي، ومكبح موجه، ومخفض سرعة كوكبي. يثبت القرص7 على محور أجوف 14 مصنوع كقطعة واحدة مع الحامل 9. يثبت على القرص 7 غطاء يحتوي قرص ضاغط 5 مع نابض 4. يتصل الغطاء مع العتلة 3 لإزالة ضغط النابض عند اللزوم. يوجد بين القرصين 5 و 7 قرص احتكاك مدير 6 متصل بمحور الإدارة 2. يركب على الحامل 9 ثلاثة محاور بثلاثة مسننات مزدوجة 10. يتعشق كل مسنن منها بالمسنن المدير 12 من جهة، وبالمسنن المدار من الجهة الأخرى للمخفض الكوكبي. يتصل المسنن المدار 11 بالمحور الأولي لعلبة السرعة. يسمح المكبح الموجه 8 بدوران المحور الأجوف باتجاه واحد هو اتجاه دوران عمود المرفق.
يتم التحكم بعمل مزود العزم عن طريق ذراع التشغيل 1. فلتشغيل مزود العزم يتم توقيف عمل الفاصل الاحتكاكي، عندها ينفصل المحور 2 عن المحور 14، وعند دوران المحور 2 يتولد عزم مقاومة على المسننات الكوكبية 10 والحامل 9 باتجاه معاكس لاتجاه دوران المحور 2 ؛ فيقوم المكبح 8 عندها بإيقاف الحامل، تنقل بعدها الحركة من المسنن 12 إلى المسنن 11 عن طريق المسننات الكوكبية 10، ونتيجة لذلك تكبر نسبة النقل 1.25 [مرة]، ويزداد العزم بالقيمة نفسها؛ مما يسمح بالتغلب على المقاومة الإضافية المؤثرة على الآلية، لفصل مزود العزم عن العمل، فإنه يتم وصل الفاصل الاحتكاكي؛ ويتصل المحوران 2 و 14 ، ويدوران معاً كقطعة واحدة، ويتحرر تعشيق المكبح ، ويدور الجهاز الكوكبي كوحدة كاملة معطياً الحركة الدورانية عن طريق المسننات الكوكبية إلى المسنن المدار ثم للمحور الأولي لعلبة السرعة، دون أن تدور المسننات الكوكبية حول محاورها؛ الأمر الذي يؤدي إلى نقل الحركة دون أي تغير لنسب النقل وتتساوى سرعة المحور 2 مع سرعة المحور 13، ولا يتولد في هذه الحالة أي عزم دوران إضافي.
3. علب السرعة:
تعد علبة السرعة أحد أنواع أجهزة نقل الحركة؛ حيث تقوم بنقل الاستطاعة الحركية بمردود عال، وتمثل الاستطاعة الحركية جداء عزم الدوران بالسرعة الزاوية، وبسبب ثبات قيمة الاستطاعة الحركية فإن انخفاض قيمة سرعة الدوران سوف يؤدي إلى زيادة عزم الدوران والعكس بالعكس. تستطيع علبة السرعة تحقيق الأداء الجيد إذا ما تمتع بالمواصفات الفنية الآتية:
- الصلابة والمتانة (التحمل ومقاومة الاهتراء).
- بساطة التصميم وسهولة الاستعمال والصيانة.
- سهولة التعشيق والفصل (السلاسة).
- الهدوء أثناء العمل (دون إصدار الضجيج).
- المردود الميكانيكي العالي.
- تعدد قيم نسب النقل وكبرها.
يوجد العديد من أنواع علب السرعة الميكانيكية أهمها:
1- علب السرعة الميكانيكية ذات المسننات المنزلقة.
2- علب السرعة الميكانيكية ذات التعشيق المتزامن.
3- علب السرعة الميكانيكية بمساعدة هيدروليكية.
1.3. علبة السرعة الميكانيكية ذات المسننات المنزلقة:
هي عبارة عن كتلة صندوقية تحوي على محاور تنزلق عليها مسننات مختلفة الأقطار ذات اسنان متطابقة من حيث الشكل والخطوة تختلف بعدد أسنانها. تملأ علبة السرعة بزيت تزييت ذي لزوجة عالية، يقوم بالوظائف الآتية:
- تخفيف الاحتكاك بين الأجزاء.
- تبريد الأجزاء.
- تخميد الصوت والاهتزازات.
- تنظيف الأجزاء.
تعمل علبة السرعة الشكل (3) على تغيير نسب نقل الحركة والسرعة الخطية للجرار والعزم المحرك، وبالنتيجة تغيير قوى الشد المؤثرة على جهاز المسير حسب ظروف العمل، ومن مهمات علبة السرعة فصل الحركة نهائيا ؛ أي عند وضعية الحياد.
الشكل (3) يبين مقطعا توضيحيا لعلبة سرعة بسيطة.
1- ذراع تغيير السرعة. 2- شوكة. 3- محور مقاد. 4- محور السرعة الخلفية. 5- محور وسيط. 6- المحور القائد. 7- هيكل العلبة.
يتم تزويد الجرارات بعلبة سرعة خاصة تركب بعد القابض مباشرة يمكن عن طريقها اختيار السرعة وقوة الشد المناسبتين حسب ما يناسب العمل المطلوب من الجرار، من هنا يتضح أن علبة السرعة تساعد على اختيار الاستطاعة اللازمة للجرار من المحرك حسب طبيعة العمل، تحوي علبة السرعة في الجرارات عادة من (4 إلى 8) نسب تغيير (سرعات) أمامية، ومن (1 إلى 4) نسب تغيير خلفية. تزود بعض الجرارات الزراعية بجهاز إضافي تابع لعلبة السرعة وظيفته تخفيض السرعة إلى قيم أدنى من 1.5 [كم/سا]؛ وذلك ليتمكن المزارعون من القيام بأعمالهم بهدوء، كالشتل والتعشيب اليدوي والتسميد والأعمال الزراعية الأخرى.
2.3. علبة السرعة ذات التعشيق المتزامن :
تتكون من محاور متوازية بمسننات حلزونية معشقة بشكل دائم بين كل زوج سرعة وتزود بقابض هيدروليكي. يتم تغيير السرعة إما بواسطة أطواق تغيير، أو بتعشيق متزامن (متوافقة)، يكثر استعمال هذا النوع من علب السرعة في السيارات. يجري تغيير السرعة في العلبة ذات الأطواق بتقييد محاور المسننات الحرة بواسطة الأطواق المنزلقة، وذراع تغيير السرعة، مع قابض يعمل بواسطة الزيت والذراع ثلاث وضعيات عالية، ومنخفضة، وحيادية.
يجري تغيير السرعة مع الحركة بواسطة القابض وبمساعدة هيدروليكية. وقد تسمى هذه العلبة ذات المجال المضاعف، في العلبة ذات التعشيق المتزامن يتم العمل على جعل سرعتي المسننين المراد تعشيقهما متزامنتين؛ بحيث تقع أسنان أحدهما ضمن تجاويف الآخر؛ ليتعشقا مع بعضهما دون تصادم الشكل (4) .
الشكل (4) يبين مقطعاً توضيحياً لمزامن من النوع البسيط.
1- محور مدير. 2- كرة تثبيت نابضية. 3- سرة. 4- مخروطان داخليان. 5- طوق تعشيق انزلاقي. 6- شوكة تغيير. 7 - المخروطان الداخلي والخارجي متلامسان. 8- مخروط خارجي. 9- مسنن مدار. 10- محور مدار. 11- الأسنان الداخلية والخارجية معشقة.
تملك هذه العلبة مجالين للسرعة عالٍ، ومنخفض، مع وضعية حياد. وتزود بمكابح قرصية رطبة تعمل هيدروليكياً وتعير ذاتياً. ويتم تزيت المسننات فيها تزييتاً جبرياً.
3.3. علبة السرعة الميكانيكية بمساعدة هيدروليكية:
تمثل علبة سرعة يمكن تغيير السرعة فيها مع الحركة، يستخدم فيها قابضان هيدروليكيان للتحكم في توزع الاستطاعة عبر المسننات التي تبقى في حالة تعشيق دائم الشكل (5).
الشكل (5) يبين علبة سرعة ميكانيكية بمساعدة هيدروليكية.
( أ ) 1- محور دخل. 2- قابض الإدارة المباشرة (معشق). 3- قابض التعشيق السفلي (منفصل). 4- محور خرج. 5- سرعة محور الخرج مساوية لسرعة محور الدخل.
(ب) 1- محور دخل. 2- قابض الإدارة المباشرة (منفصل). 3- قابض التعشيق السفلي (معشق). 4- محور خرج. 5- سرعة محور الخرج أقل من سرعة أقل من سرعة محور الدخل.6- محور وسيط.
تتحكم القوابض بمقدار توزيع الاستطاعة، وتقوم المسننات بنقل الاستطاعة القادمة. يستعمل في هذه العلبة محور مسننات وسيط، أو مجموعة مسننات كوكبية مكونة من مسنن شمسي، مسننات كوكبية مع حاملها، ثم مسنن حلقي يحيط بها جميعاً. تستعمل العلبة الكوكبية في الجرارات المجنزرة مع مكابح جافة متعددة الأقراص. تزود بعض الاليات بعلبة سرعة ذاتية التحكم (أوتوماتيكية) الشكل (6)؛ حيث يتم فيها تغيير السرعة دون انقطاع القوة المحركة ودون الحاجة لاستعمال ذراع نقل السرعة أو القابض. تتكوّن علبة السرعة ذاتية التحكم من العناصر الآتية:
(1) محول عزم هيدروديناميكي
(2) وحدة أو وحدتين أو أكثر من علب سرعة كوكبية
(3) مكابح متعددة الأقراص أو شريطية
(4) عناصر تحكم هيدروليكية (وحديثاً أصبحت هناك عناصر تحكم كهربائية أيضاً)
يعمل محول العزم كقابض لبدء السير، يتم عن طريقه نقل عزم دوران المحرك إلى علبة السرعة الكوكبية (أوتوماتيكية). وتتميّز علبة السرعة الكوكبية بوجود مسنناتها في وضع تعشيق دائم، تتم عملية تغيير السرعة من خلال توصيل أجزاء معينة أو تثبيتها في علبة السرعة الكوكبية حسب وضعية ذراع التحكم، ودرجة تحميل المحرك.
الشكل (6) يبين مقطعاً لعلبة سرعة ذاتية التحكم (أوتوماتيكية)
يتم نقل الحركة الدورانية من العمود المرفقي إلى القابض ومنه إلى علبة السرعة، ثم إلى محور نقل الحركة الشكل (7)، ومن ثم يتغير اتجاه الحركة ليصبح عمودياً على المرفق عن طريق الجهاز العمودي، وبعد ذلك تنتقل الحركة إلى الجهاز التفاضلي، وأخيراً إلى العجلات.
الشكل (7) يبين مخططاً توضيحياً لمحور نقل الحركة.
1- تربيعة . 2 - مزيتة . 3- أخاديد المحور. 4 - وصلة تصالبية . 5- وصلة نقل الحركة.
4. الجهاز العمودي :
يتكون من مسننين مخروطيين معشقين معاً يدعى الكبير منها بالمسنن التاجي والصغير بالمسنن الهجومي الشكل (8). وظيفتهما تحويل اتجاه الحركة من الاتجاه الأفقي نحو الاتجاه الشاقولي عند الجهاز التفاضلي .
الشكل (8) يبين مخططاً توضيحياً للجهاز العمودي
5. الجهاز التفاضلي:
الجهاز التفاضلي يتوسط الجسر القائد نفسه بين العجلتين، وهو يوفر الحركة الدورانية لهذه العجلات بسرعات زاوية مختلفة حين تقتضي شروط سير المركبة ذلك، كما هي الحال لدى حركة المركبة عند المنعطفات أو تعرض إحدى عجلاتها القائدة للانزلاق أو لتعرجات جزء من الطريق من دون العجلة الأخرى، من هنا يتبين أنه لو كان اتصال العجلتين القائدتين اتصالا جاسئا لاستحالت المعادلة بين سرعتيهما مما يؤدي إلى انزلاق إحدى العجلتين، وانخفاض أمان حركة الجرار. وبالمقابل فإنه حين يسير الجرار في اتجاه مستقيم لا يدور المسنن المخروطي التفاضلي وإنما يتحرك في محيط دائري بنفس سرعة دوران المسننين المخروطيين المثبتين على عمودي المحورين. يوضح الشكل (9) مبدأ عمل مجموعة المسننات التفاضلية عند انعطاف الجرار ومكونات مجموعة المسننات المخروطية التفاضلية.
الشكل (9) يبين مخططاً توضيحياً للجهاز التفاضلي
يوزع الجهاز التفاضلي الحركة إلى العجلات، كما ينظم سرعة هذه العجلات عند المنعطفات؛ حيث إن العجلة الداخلية تقطع مسافة أصغر من المسافة التي تقطعها العجلة الخارجية في المنعطف نفسه، لذا ينبغي أن تكون سرعة دورانها أقل من سرعة دوران العجلة الخارجية الشكل (10).
الشكل (10) مخطط يبين الفرق في انتقال العجلات عند المنعطفات.
1- العجلات الخارجية. 2- العجلات الداخلية.
يُزَود الجهاز التفاضلي في الجرارات الحديثة بجهاز إضافي لقفل الجهاز التفاضلي، وظيفته الغاء التفاضل بين سرعة العجلتين القائدتين (إلغاء عمل الجهاز التفاضلي)
الشكل (11)، وجعل سرعة العجلتين القائدتين للجرار نفسها؛ أي منع انزلاق عجلة دون الأخرى.
الشكل (11) يبين مخططاً توضيحياً لقفل الجهاز التفاضلي.
1- واصل ذو أسنان. 2- جهاز تفاضلي.
6- مجموعة النقل النهائية:
تتألف من مجموعة مسننات الشكل (12)؛ أحدهما ذو قطر صغير، والآخر ذو قطر كبير. يقوم محول العزم النهائي بنقل الحركة والعزم من الجهاز التفاضلي إلى العجلات القائدة في الجرار، ويعتبر آخر مراحل نقل القدرة في الجرار يصغر محول العزم النهائي عدد دورات العجلات القائدة بنسبة كبيرة تصل إلى حدود 4.5-6.5 مرة ؛ لتصل سرعة الجرار للسرعة المطلوبة، مع زيادة قيمة عزم الدوران المنقول، وبالتالي زيادة قوة شد الجرار .
الشكل (12) يبين مخططاً توضيحياً بسيطاً لمجموعة النقل النهائية
1- الجهاز التفاضلي. 2- مسنن الصغير لمحول العزم. 3- المسنن الكبير لمحول العزم. 4- العجلات القائدة.
يقع محول العزم النهائي في الجرارات ذات العجلات في الجسر الخلفي قريباً من الجهاز التفاضلي أو بعيداً عنه بالقرب من العجلات القائدة، في الحالة الأولى يتم تركيب محول العزم النهائي، بحيث يكون مرتفعا ارتفاعا مناسبا لكي لا يلحق الضرر بالمزروعات أثناء عمليات الخدمة. أما في الحالة الثانية فتركيبه بطبيعته يكون مناسباً، ويمكن التحكم بالارتفاع حسب الحاجة.
الاكثر قراءة في المكائن والالات الزراعية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
