قد يبدو فشل مسامير تثبيت الحافة الخاصة بالأسطوانة الحلزونية أو الجلبة المخروطية داخل العمود المجوف عند طرف التغذية لمطحنة الأنابيب أمرًا بسيطًا، لكنه في الواقع مشكلة تقنية تزعج العديد من مصانع الأسمنت. وتتمثل المظاهر المحددة لفشل البراغي في التراخي المتكرر وكسر براغي توصيل الحافة الخاصة بالأسطوانة الحلزونية أو الجلبة المخروطية، حيث يتم شد البراغي مرارًا وتكرارًا لتتراخى مرة أخرى، ويتم استبدالها مرارًا وتكرارًا لتنكسر مرة أخرى. ويؤدي ذلك إلى انفصال شفة العمود المجوف لمطحنة الأنابيب عن شفة الأسطوانة اللولبية أو الجلبة المخروطية، بل ويؤدي إلى بروز الأسطوانة اللولبية أو الجلبة المخروطية بمقدار 10–30 مم خارج العمود المجوف. ومن ثم، تقوم المادة بكشط العمود المجوف مباشرةً، مما يؤدي إلى تآكل العمود المجوف أيضًا.

يحدث كسر البرغي عادةً عند منطقة الانتقال بين رأس البرغي وجذعه. وبعد الكسر، غالبًا ما يعلق الجذع المكسور داخل الفتحة الملولبة في العمود المجوف ولا يمكن إزالته، مما يتسبب في إزعاج كبير عند استبدال البرغي.

(1) تحليل الأسباب

يتم تدوير الأسطوانة الحلزونية لمطحنة الأنابيب عن طريق الاحتكاك مع شفة العمود المجوف. وعادةً ما يحدث التلامس بين الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) والعمود المجوف في موقعين فقط:

① حلقة الدعم الموجودة بالقرب من جسم المطحنة، حيث تتلاءم مع الجدار الداخلي للعمود المجوف. وتتمثل وظيفتها في السماح بالتمدد الحراري الحر للأسطوانة اللولبية مع توفير نقطة دعم. يبلغ الفراغ بين الأجزاء عادةً ما بين 0.5 و1.5 مم. ومع ذلك، فإن هذا الفراغ الطفيف يجعل الأسطوانة الحلزونية تتصرف كذراع متدلي، كما يؤدي إلى اهتزاز الأسطوانة الحلزونية أو الجلبة المخروطية.

② الوصلة بين الطرف الخارجي للأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) وحافة العمود المجوف. عادةً ما يتم تشكيل خيوط داخلية في شفة الوجه الطرفي للعمود المجوف، ويُستخدم ما بين 12 إلى 32 مسمارًا سداسيًا من الحجم M16 إلى M30 لتثبيت شفة الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) على العمود المجوف. في الواقع، هذه هي النقطة الوحيدة التي تثبت الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) على العمود المجوف. ولذلك، فإن الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) تُركب نظريًّا بطريقة متدلية. ومن الأهمية بمكان أن يتم ربط حلقة البراغي الموجودة على الحافة بإحكام.

عند ملاحظة نمط فشل البراغي، يتبين أن التراخي يسبق الكسر في معظم الأحيان — أي أن البراغي التوصيلية تصبح أولاً غير محكمة الربط قبل أن تنكسر. وغالبًا ما يكون موضع الكسر عند نقطة الانتقال بين رأس البرغي وجذعه.

استنادًا إلى علامات الكسر، يتضح أن البراغي قد انكسرت بفعل قوة الشد وليس قوة القص. وهذا يشير إلى أن مسامير ربط شفة الأسطوانة اللولبية (أو الجلبة المخروطية) تتعرض للفشل بسبب اهتزاز المطحنة، والأهم من ذلك، لأن اهتزاز الطرف الكابولي للأسطوانة اللولبية (أو الجلبة المخروطية) ينتقل إلى طرف الشفة، مما يتسبب في ارتخاء المسامير المثبتة في شفة العمود المجوف تدريجيًا. ونتيجة لذلك، تفقد وجهي الحافة الاحتكاك وينفصلان، مما يتسبب في انزلاق الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) ببطء خارج العمود المجوف. وتحت تأثير الصدمات المتكررة للحافتين، يتركز الضغط على البراغي تدريجيًا عند الزاوية الانتقالية بين رأس البرغي وساقه، مما يؤدي إلى حدوث شقوق إجهادية وكسر في نهاية المطاف في ذلك الموقع.

(2) طرق العلاج

① وضع نظام تفتيش دوري. عند اكتشاف ارتخاء أحد البراغي، يجب إحكام ربطه على الفور للحد من الكسر الناتج عن الارتخاء. غير أن هذا النهج يعالج الأعراض فقط ولا يعالج السبب الجذري؛ كما أنه يصعب الحفاظ عليه، ولا يتم حل مشكلة ارتخاء البراغي بشكل جذري.

② الإصلاح الطارئ بعد كسر المسمار:

أ. إذا كان الساق المكسور عالقًا داخل العمود المجوف ولم يكن بالإمكان إخراجه، فيمكن لحام الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) بشفة العمود المجوف. غير أن ذلك سيؤدي إلى صعوبات عند استبدال الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) في المستقبل.

ب. إعادة حفر الثقوب في حافة الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية)، وإعادة تقطيع الخيوط في حافة السطح الطرفي للعمود المجوف، ثم ربط البراغي الجديدة بإحكام. هذه الطريقة تنطوي أيضًا على بعض المشكلات، كما أنها مزعجة إلى حد كبير.

③ تحسين طريقة تثبيت الحافة:

أضف شفة خارجية إلى العمود المجوف. قم بتغيير الطريقة الأصلية التي تعتمد على استخدام الثقوب الملولبة في شفة طرف العمود المجوف للربط بالبراغي مع شفة الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية)، إلى طريقة ربط تستخدم شفة خارجية للعمود المجوف وشفة الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية)، باستخدام البراغي، والصواميل، وحلقات التثبيت، ومثبتات أخرى لتثبيت الحافتين. يوفر هذا الهيكل عزم ربط على البراغي، مما يحل بشكل كامل المشكلة السابقة المتمثلة في عدم كفاية الشد. وحتى في حالة كسر أحد البراغي، فمن السهل استبداله.

يُعد هذا التعديل مفيدًا للغاية بالنسبة لتركيبات المطاحن الحالية، كما أنه سهل التنفيذ، مما يجعله حلاً جيدًا وبسيطًا وعمليًّا.

يجب أن يتم لحام الحافة الخارجية الجديدة بالعمود المجوف وفقًا لمتطلبات جودة اللحام بدقة تامة. وينبغي مراعاة النقاط التالية قبل اللحام وبعده:

أ. اختر أدوات تثبيت موثوقة. وبشكل عام، يمكن استخدام المسامير بدلاً من البراغي لتجنب عيوب التصنيع التي تظهر عادةً عند نقطة الانتقال بين رأس البرغي وجذعه.

ب. اختيار طرق اللحام والأقطاب الكهربائية وتيار اللحام المناسبة. كما يجب تنفيذ شروط الموقع أثناء عملية اللحام، مثل تحضير أخاديد اللحام، والتسخين المسبق قبل اللحام، والحفاظ على الحرارة بعد اللحام، بشكل صارم وفقًا للمتطلبات الفنية ذات الصلة لمنع حدوث عيوب مثل تشققات اللحام، وشوائب الخبث، والمسامية.

نظرًا لضيق المساحة عند رأس المطحنة، يُفضل استخدام اللحام الزاوي أو اللحام المتداخل لربط الحافة الخارجية الجديدة بالعمود المجوف.

④ إضافة وصلة صلبة بين الغطاء الطرفي للمطحنة والأسطوانة الحلزونية. أي تركيب هيكل وصلة صلبة قادر على استيعاب بضعة ملليمترات من التمدد، بحيث تحصل الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) على نقطة دعم ثابتة إضافية تتجاوز الحافة الطرفية. وهذا يمنع الاهتزاز الناتج عن الأسطوانة اللولبية المعلقة ويقلل من احتمالية فك مسامير الحافة الطرفية.

⑤ بالنسبة للمطاحن الكبيرة والمتوسطة الحجم، يمكن إضافة ألواح مرنة إلى الأسطوانة الحلزونية (أو الجلبة المخروطية) لامتصاص الدفع الخارجي الناتج عن اهتزاز الأطراف، مما يقلل من التأثير على شفة التوصيل والمسامير، ويؤدي بالتالي إلى الحد من ارتخاء المسامير وكسرها.