مجموعات المحاور الثلاثية: مفاضلات توزيع الحمولة واحتكاك الإطارات أثناء الانعطاف

توزّع مجموعة محاور ثلاثية الحمل على ثلاثة محاور، لكن سعتها القابلة للاستخدام تعتمد على تقاسم الحمل في نظام التعليق، وتصنيفات المكونات الفردية، والحدود المطبقة على مجموعة المحاور في المسار. أثناء الانعطاف الحاد، لا تستطيع ثلاثة محاور متوازية غير قابلة للتوجيه أن تسلك جميعها مسارات التدحرج الطبيعية من دون تشوه جانبي للإطارات أو انزلاقها. لذلك، ينطوي essieu tridem على مفاضلة: فتوزيع الحمل على عدد أكبر من رقع التلامس يضيف أيضًا مقاومة للانعطاف، تنتقل عبر الإطارات ومحاور العجلات ووصلات نظام التعليق ونقاط تثبيته في الهيكل.

تتمثل المقارنة المناسبة في مقارنة التكوينات التي تحمل الحمل المطلوب نفسه في ظروف التشغيل ذاتها. فإضافة محور لا تؤدي تلقائيًا إلى تساوي أحمال المحاور، أو زيادة الحمولة المسموح بها، أو تحقيق قدرة مقبولة على المناورة.

تساوي أحمال المحاور يتطلب أكثر من ثلاثة محاور متطابقة

عندما تحمل مجموعة المحاور حملًا رأسيًا مقداره W، يكون المتوسط الاسمي W/3 لكل محور. وتُعد هذه القيمة مرجعًا مفيدًا لنتائج الوزن، لكنها لا تصف جميع حالات التشغيل. إذ تحدد هندسة نظام التعليق وارتفاعه واحتكاكه وموضع الحمل وملامح الطريق مدى اقتراب ردود الفعل الفعلية للمحاور من هذا المتوسط.

تنقل أنظمة التعليق الميكانيكية الموازِنة الحمل عبر العوارض أو المحاور الارتكازية أو ترتيبات النوابض المترابطة. وقد يؤدي تقييد حركة المحور الارتكازي، أو تآكل الجلب، أو خطأ موضع التركيب إلى منع الموازنة المقصودة. وتصبح حدود الحركة المفصلية مهمة بشكل خاص على الأرض غير المستوية؛ فعند استنفاد مشوار الحركة، يتعين على المحاور المتبقية تحمّل حصة أكبر من الحمل.

ويتطلب نظام التعليق الهوائي تفسيرًا دقيقًا بالقدر نفسه. فضغط الهواء المشترك لا يضمن تطابق أحمال العجلات، لأن مساحة النوابض الهوائية الفعالة وهندسة التركيب وذراع الرافعة في الوصلات تؤثر أيضًا في نقل القوة. كما تتحكم ترتيبات صمامات التحكم في الارتفاع والقيود الهوائية في استجابة النظام. ولا يقدم التوازن الساكن بعد استقرار المركبة سوى معلومات محدودة عن الأحمال القصوى الناتجة أثناء عبور حفرة أو الكبح.

يبدأ تسلسل القياس المفيد بوزن كل محور على حدة على سطح مستوٍ وعند ارتفاع الركوب المحدد. أعد القياس بعد تحريك المركبة والسماح لنظام التعليق بالاستقرار. تشير الفروق المستمرة إلى مشكلات في موضع الحمل أو نظام التعليق؛ أما التغير بين القراءات فقد يدل على الاحتكاك أو سلوك التحكم أو ظروف القياس. وتكشف قياسات مواضع العجلات عن اختلال التوازن بين الجانبين، وهو ما لا تظهره أوزان المحاور الإجمالية.

تباعد المحاور يغيّر نطاق الحمل ومقاومة انزلاق الإطارات

يجب تقييم التباعد من جانبين: المسافة بين كل محورين متجاورين، والمسافة الإجمالية من المحور الأول إلى المحور الثالث. وتؤثر هذه الأبعاد في التصنيف القانوني للمجموعة، وترتيب مكونات نظام التعليق، والحركة الجانبية المطلوبة أثناء الانعطاف.

في انعطاف مبسط بسرعة منخفضة، يتغير اتجاه العجلة المحلي المطلوب بحسب بعدها الطولي عن مركز الانعطاف الفعلي للمجموعة. وعند الزوايا الصغيرة، يتناسب هذا الاختلاف الاتجاهي تقريبًا مع x/R، حيث يمثّل x تلك المسافة الطولية، ويمثّل R نصف قطر الانعطاف عند الموقع المرجعي. وتوضح هذه العلاقة سبب تعرض المجموعة الأطول لمتطلبات أكبر لمقاومة انزلاق الإطارات عند نصف قطر انعطاف معين. وهي دليل هندسي وليست حسابًا لقوى الإطارات.

لا يقع مركز الانعطاف الفعلي دائمًا في منتصف المحور الأوسط تمامًا. فقد تؤدي الأحمال غير المتساوية على المحاور، وصلابة الإطارات، وهندسة التوجيه، ومرونة نظام التعليق إلى إزاحته. لذلك، ليس من الضروري أن تولّد المحاور الأمامية والخلفية قوى متساوية لمقاومة انزلاق الإطارات، حتى عندما يكون التباعد بينها متماثلًا.

قد يؤدي زيادة التباعد إلى تغيير الحمل المسموح به للمجموعة بموجب قواعد اختصاص قضائي معين، لكنها لا تزيد السعة المصنفة للمحاور أو الإطارات أو نظام التعليق. وفي المقابل، قد تندرج المجموعة المدمجة التي تنعطف بسهولة أكبر ضمن فئة تنظيمية مختلفة. ولا يحدد التباعد ولا مجموع تصنيفات المحاور الثلاثة، بمفردهما، الحمل المسموح به للمجموعة.

تنتقل مقاومة الانعطاف عبر نظام التعليق

على الطرق ذات الاحتكاك العالي، تقاوم الإطارات الإزاحة الجانبية بقوة. ويتشوه المداس وبنية الإطار قبل الانزلاق، ما يؤدي إلى نشوء قوى عند رقع التلامس وعزوم حول مواضع تثبيت المحور. وتتحمل أذرع العزم والأذرع الطولية ومقاعد النوابض وحوامل الهيكل هذه الأحمال. لذلك، قد تكشف الانعطافات الحادة المتكررة عن نقاط ضعف لا تظهر في حسابات أحمال المحاور أثناء السير في خط مستقيم.

تسمح الأسطح الرخوة بالحركة الجانبية بسهولة أكبر، فتقلل بعض قوى مقاومة انزلاق الإطارات، لكنها تُدخل متطلبات أخرى مثل مقاومة الأخاديد وتفاوت أحمال العجلات. وتؤثر ظروف السطح بقدر زاوية التوجيه في المقارنة بين التشغيل في الساحات والسير على الطرق.

ينبغي تقييم التوجيه أثناء التوقف، والانعطافات ذات أنصاف الأقطار الصغيرة جدًا، ومناورات الرجوع إلى الخلف كلٌّ على حدة. فقد تسير المركبة بصورة مقبولة في منعطف واسع إلى الأمام، لكنها تتعرض لتشوه شديد في الإطارات عند الرجوع إلى منطقة تحميل ضيقة.

لا يكفي تآكل المداس بشكل مائل وحده لتحديد مقاومة انزلاق إطارات مجموعة المحاور الثلاثية. فتقارب أو تباعد العجلات غير الصحيح، وعدم محاذاة المحاور، وتلف الجلب، وتفاوت ضغط الإطارات تؤدي إلى أنماط تآكل متداخلة. وينبغي تقييم التآكل المرتبط بمقاومة الانزلاق بالاستناد إلى تكرار المناورات وموضع المحور، فيما تحدد قياسات المحاذاة وجود خطأ هندسي مستمر من عدمه. ويستدعي التآكل السريع لكتف الإطار في موضع عجلة واحد فحصًا موضعيًا قبل تغيير ترتيب المجموعة بأكملها.

ترتيبات المحاور الثابتة والتوجيه الذاتي والتوجيه المتحكم فيه

يحتاج المحور ذاتي التوجيه إلى قوة محاذاة كافية ومكونات تخميد أو تمركز تعمل بصورة صحيحة. وقد يختلف سلوكه عند الحمل الخفيف عن سلوكه بالقرب من حمل التشغيل المقصود. ويوفر التوجيه المتحكم فيه قدرة أكبر على التحكم في اتجاه العجلات، لكن العلاقة غير الصحيحة قد تسبب جرّ الإطارات رغم وجود مكونات التوجيه.

وتحدد محددات زاوية التوجيه حدًا عمليًا أيضًا. فبمجرد بلوغ أحد المحاور حد زاويته، تتطلب انعطافات المركبة الأضيق مجددًا إزاحة جانبية للإطارات. لذا ينبغي تقييم الأداء ضمن نطاق المناورات، بما في ذلك السير إلى الخلف والانتقال بين حالات التوجيه والقفل.

يقلل رفع أحد المحاور عدد رقع التلامس التي تقاوم الانعطاف، لكنه ينقل الحمل إلى المحاور المتبقية الملامسة للأرض. وتتطلب حالة التشغيل هذه تقييمًا مستقلًا للسعة والامتثال التنظيمي. ولا يكون الحد من مقاومة انزلاق الإطارات عن طريق رفع محور مناسبًا إذا تسبب في تحميل الإطارات أو نظام التعليق المتبقيين بما يتجاوز قدرتهما.

يجب أن يراعي اختيار المحور الطرفي والمحامل الأحمال المركبة

لا يشكل الحمل الرأسي للعجلة سوى جزء من متطلبات المحور الطرفي. فالانعطاف يولّد قوى جانبية، فيما يؤدي إزاحة العجلة إلى نشوء عزوم انحناء. ويحدد ترتيب المحامل وتباعدها وهندسة طرف المحور وصلابة المحور الطرفي كيفية انتقال هذه القوى إلى حلقات المحمل والعمود. ولا يكفي تصنيف حمل المحمل وحده لتحديد سعة مجموعة العجلة الطرفية بأكملها.

يمثل إدراج قطع مثل 6212 / WG9231326212 / WG7128326216 / 190003311036 محمل بكرات مخروطية لقطع غيار شاحنات SINOTRUK HOWO Steyr نقطة بداية للتعريف بالقطعة. ولا تثبت المراجع المدرجة قابلية التبادل أو البنية الداخلية أو الملاءمة لمحور طرفي معين ضمن مجموعة محاور ثلاثية. ويتطلب التطابق مرجع مجموعة المحور وأبعاد المحمل وترتيبه وتصنيفات الأحمال وإجراء الضبط المحدد.

قد يؤدي الخلوص الطرفي أو التحميل المسبق غير الصحيح، أو استخدام مادة تشحيم غير مناسبة، أو تلوث موانع التسرب إلى توليد الحرارة والتآكل، بمعزل عن مقاومة انزلاق الإطارات. ولا تستطيع المحامل البديلة تعويض تلف مقاعدها أو الضبط غير الصحيح. وعند ارتفاع درجة حرارة المحور الطرفي للعجلة بعد تكرار المناورات، ينبغي أن يشمل التشخيص أيضًا احتكاك الفرامل وحالة التشحيم.

تحقق من التكوين في حالات التشغيل القصوى

تجمع المقارنة ذات المعنى بين أوزان المحاور محملة وفارغة، وأصغر نصف قطر انعطاف اعتيادي، ونوع السطح، وتكرار المناورات، ومتطلبات مشوار نظام التعليق. وسجّل ضغط الإطارات وارتفاع الركوب والمحاذاة إلى جانب النتائج، حتى يمكن إرجاع الفروق بين الترتيبات إلى التكوين لا إلى إعداد المركبة.

يجب أن يفي الحمل المسموح به بجميع القيود ذات الصلة: حدود كل محور على حدة، وحدود مجموعة المحاور، والحد الإجمالي للمركبة، وتصنيفات المكونات. وقد تعتمد قواعد المسار أيضًا على تباعد المحاور أو حالة التوجيه ورفع المحور. ويتطلب تأكيد هذه الحدود مراعاة الاختصاص القضائي الفعلي وتكوين المركبة؛ إذ لا يوفر التصنيف العام لمجموعة المحاور الثلاثية معلومات كافية.

غالبًا ما تكون نقطة التحقق الحاسمة مناورة اعتيادية شاقة: انعطاف إلى الخلف والمركبة محملة، أو مدخل غير مستوٍ إلى منطقة تحميل، أو انعطاف حاد على رصيف جاف. وينبغي دعم أوزان المحاور المقبولة على سطح مستوٍ بأدلة تثبت قدرة نظام التعليق والإطارات ومحاور العجلات الطرفية على تحمل تلك المناورة من دون تجاوز حدود تشغيلها.