كيف تحمي تقنية طرد الأحجار إطارات شاحنتك؟

في عوالم النقل التجاري الثقيل والسريع في نفس الوقت، تُقاس الأرباح بالكيلومترات وتحدد السلامة بـ سلامة الإطارات، والتي تعتبر بلا شك الجزء الأكثر تعرضاً للأذى في الرحلات التجارية عموماً، ومن هذه الطرقات السريعة يظهر عدوّ صغير الحجم كبير التأثير، ألا وهو الحصى والأحجار الصغيرة، هذه الحصى أو الشظايا الصخرية الصغيرة قد تبدو تافهة لمن ليس لديهم خبرة في هذا المجال، ولكنها حقيقةً تمثل تهديداً مستمراً ومكلفاً بشكل واضح، إذ أن تأثير الحصى والحجارة على أخاديد الإطار وأقنية المداس ليس شيئاً هيناً فـ الاصطدام بسرعة عالية بـ جسم صلب لا بد من أن يسبب ضرراً، أما في حالة تعلق الحصى في الأخاديد فإن الأمر يكون قد بلغ أوج الضرر، إذ أن هذه الحصى مع استمرار الضغط عليها من خلال سير الشاحنة سوف تحفر مكاناً داخل مداس الإطار، ومن الآثار الخطيرة التي تنتج عن مثل هذا الأمر، انفجار الإطار بشكل مفاجئ و تلف مبكر في أجزاء من الإطار، فضلاً عن الضجيج والأصوات المزعجة. 

الخسائر المترتبة باهظة الثمن، من أولها ثمن الصيانة المطلوبة للإطارات بعد تعرضها للضرر بسبب الحصى العالقة في الأخاديد، إضافة إلى تكاليف استبدال الإطارات المتضررة بشكل بليغ، أضف إلى هذا ضريبة توقف الشاحنة عن العمل جراء عمليات الصيانة، مما يسبب تراكماً من التكاليف المادية التي لم تكن في الحُسبات، فضلاً عن كون الإطارات التي تسير وفي أخاديدها وأقنيتها الكثير من الحصى العالقة تعتبر خطراً على السائق والمستخدمين الآخرين للطريق، كون الحصى قد تخرج وتتطاير في أي وقت مسببة إصابة لزملاء الطريق.

ولمواجهة هذا التحدي الكبير سعت الشركات المصنعة للإطارات لتوفير تقنيات تعمل على طرد الحصى من الأخاديد وتوفير حماية عالية للإطارات مما قد يواجهها في الطرقات السريعة،  فـ ظهرت لدينا العديد من أنظمة طرد الحصى والحجارة، ومن أبرز هذه الأنظمة (Stone Ejector Systems) وهي أنظمة لطرد الحجارة من الإطارات، إضافة إلى (Stone Expellers) المشابه لها، هذه التقنيات قد تبدو بسيطة من حيث المبدأ والمهمة المنوطة بها، ولكنها تمثل تقدماً حقيقياً باتجاه السلامة الطرقية وتقليل تكاليف الصيانة الدورية، فضلاً عن كونها خطوة بالغة الأهمية في تطوير أنظمة الحفاظ على سلامة الإطارات وسلامة الشاحنات التجارية، وفي هذا المقال سـ نرافقك في رحلة سريعة لمعرفة أهم التفاصيل عن أنظمة طرد الحصى في إطارات الشاحنات، مع تعريفك بـ أهميتها وكيفية عملها ومكوناتها، وهذا ضمن مساعي شركة دربك للإطارات لتطوير المجال المعرفي لدى سائقي الشاحنات وأصحاب الأعمال اللوجستية. 

أن تعلق حصاً صغيرة في أخدود الإطار ليس أمراً هيناً، بل هو بداية للعديد من الأحداث السيئة التي تؤثر على أداء الشاحنة

لماذا تعتبر الأحجار قاتلاً للإطارات؟ 

عندما نتكلم عن تقنيات طرد الحصى والأحجار لا بد من توضيح الضرر الواقع على الإطارات بسببها، ومن ثم فهم طبيعة تأثير هذه العوائق العالقة في أخاديد الإطارات وأقنيتها الرئيسية، وتالياً سنتكلم عن كلٍ من التأثيرات السلبية الواقعة على الإطارات بسبب تعلق الحصى بالأخاديد.

أولاً: التلف الميكانيكي المباشر: هذا التلف يعتبر مباشراً كونه يُسبب قطعاً في مداس الإطار، وذلك كون هذا الحجر الصغير يعمل كـ إزميل يحفر في عمق المداس في كل دورة من دورات العجلة، ومع الحمولة الكبير للشاحنات الثقيلة، فإن الضرر يكون مضاعفاً كونه يضغط على المطاط بشكل أكبر، محتكاً باستمرار على وجه الطريق، حتى يصل الثقب إلى عمق المداس ويبدأ بـ إنشاء مساحة لتسريب الهواء الداخلي للإطارات، وفي النهاية يحدث التأثير السلبي لا محالة كون الحجر صغيراً أو كبيراً، حاداً أو غير حاد، لأن الضغط الشديد مع تعلق الحجر بـ عمق المداس فـ إنه يُحدث شقاً عميقاً يمكن أن يسبب انفجار الإطار في حالة الحمولات الثقيلة، حتى مع كون الحجر غير حاد. 

ثانياً: الاحتكاك الزائد والحرارة المتراكمة: مع بقاء الحجر محشوراً في الأخاديد، فإن الحجر لا يقطع الإطار فحسب، بل يعمل على تكوين عائق بين الإطار وبين سطح الطريق، مما يزيد من درجات الحرارة الناتجة عن الاحتكاك بالطريق، ولكن بشكل مركز على مكان تعلق الحصى أو الحجارة، وبطبيعة المطاط فإنه يتأثر بالحرارة بشكل مباشر وذلك لحساسيته العالية تجاه الحرارة، وبالتالي تزداد سرعة التأكسد والتي تُنتج إطاراً هشاً متشققاً وذلك لضعف الروابط الكيميائية فيما بينها داخل مركبات الإطار، وهذا الأمر يقلل من مرونة الإطار ويمنعه من تأديه عمله بالشكل المطلوب، مما يسبب إعاقة للسائقين والأساطيل اللوجستية. 

ثالثاً: تدمير الهيكل الداخلي للإطار(الكورد): من أخطر أنواع الضرر الناتج عن تعلق الحصى والحجارة في الأخاديد وأقنية المداس هو وصول الحصى إلى اختراق الكورد، وذلك بعد اختراق المداس نتيجة للضغط المستمر والشديد، مما يضغط بشدة على الكورد أو الهيكل الداخلي للإطار والذي يكون مصنوعاً من خيوط فولاذية أو من النايلون أو البوليستر، والتي يغطيها المطاط بشكل كامل، والهيكل الداخلي يعمل على حماية شكل الإطار والحفاظ على الشكل الدائري الطبيعي للإطار، ولكن في حالة الضرر هذه، والتي تكون غير مرئية من الخارج غالباً، إلا أنها تعتبر الأكثر كارثية كونها تقلل من قدرة الإطار على تحمل الأوزان الثقيلة، فضلاً عن تعريض الإطار لحالة تسمى "انفصال المداس(Tread Separation)" وفي هذه الظاهرة ينفصل الهيكل الداخلي  المعروف بالكورد ويصبح طبقة غير متراكبة مع المداس والإطار كله، مما يفصل المداس والكتفين عن الإطار، وهذه العملية قد تحصل أثناء السرعات العالية وبشكل مفاجئ، مما قد يؤدي إلى فقدان التحكم على الشاحنة وحوادث مروعة وخسائر كبيرة، وكل هذا بسبب تعلق الحصى والأحجار. 

رابعاً: اختلال التوازن والتآكل غير المتكافئ: مع وجود الأحجار والحصى العالقة في أخاديد معينة دون غيرها يحصل لدينا اختلال في توازن الإطار على سطح الأسفلت، مما يسبب اختلالاً أكبر في دوران العجلة وفي سير الشاحنة على الطريق، وهذا الاختلال غير الطبيعي يسبب أصواتاً عالية واهتزازات شديدة وتآكلاً غير متساوٍ على الإطارات، فضلاً عن الضغوطات التي يتعرض لها المحامل والعامود ومجموعة التوجيه وأنظمة التعليق، وهذه المشاكل المتراكبة كلها تقلل بشكل كبير من عمر الإطار الافتراضي ومن أعمار القطع الأخرى المتعلقة بهذا الإطار، بينما لو حللنا المشكلة لكنّا نوفر الجهد والوقت والمال ونتجنّب الهدر الاقتصادي الكبير. 

خامساً: تكاليف هائلة ولكن غير مباشرة:  إن التكاليف التي تأتي تبعاً للأضرار والتأثيرات السلبية على الإطارات يمكن أن تكون هائلة، فـ تكاليف استبدال إطار واحد من إطارات الشاحنات قد يكلف ما بين ٣٠٠ الى ١٠٠٠ دولار أمريكي، وذلك بحسب النوع والجودة والحجم والعلامة التجارية، وفعلياً فإن التكلفة الحقيقية تتجاوز سعر الإطار فقط، فـ يتبعها وقت توقف المركبة، والذي يسمى الوقت الضائع، وهو الوقت المهدور في انتظار وصول خدمات الصيانة، والوقت المهدور في ورشة الصيانة المتخصصة، فضلاً عن التبعات الأخرى لمشاكل الإطارات والتي تعتبر سلسلة من المشاكل المترابطة بـ نظام التعليق والأنظمة الأخرى، أضف إلى كل هذه التشكيلة تكاليف المهندسين والعمال والفنيين، ومن جانب آخر يجب أن تعلم أن الإطارات التالفة أو التي تعاني من مشكلات، تكون أكثر هدراً للوقود، مما يعني زيادة استهلاك الشاحنة للمصاريف بشكل يومي، ومع هذه المخاطر والتكاليف يجب أن نركز على أن سلامة السائق والمستخدمين الآخرين لشبكة الطرق التجارية هم الأولوية، إذ أن خطر الاصطدام بـ المركبات يكون أعلى في حالة فقدان أحد الإطارات أو انفجاره أو حدوث أي مشكلة للشاحنة تعيق استمرار العمل. 

ضريبة ترك الأحجار عالقة في أخاديد الإطارات ليست مكلفة!، إنها مكلفة جداً

ما هي تقنية طارد الحصى والحجارة في الإطارات وما هي أنواعها؟ 

إن فلسفة أنظمة طرد الحجارة تقوم على فكرة بسيطة جداً ولكنها الأكثر فعالية، وهي منع الحجر من البقاء عالقاً في أخاديد الإطارات بالمقام الأول، أو إخراجه بسرعة فائقة إذا تمكن من الدخول أو إذا علق في أخاديد الإطار، وهذا بدلاً من محاولة جعل الإطار مقاوماً للحصى والحجارة، لأن هذا الأمر متعذر جداً فيزيائياً وميكانيكاً، فـ الميزة الأساسية في المطاط هي اللدانة والمرونة وقابلية الامتصاص، مما يعني تأثرها بـ الحجارة والحصى بلا شك، بينما عملت أنظمة طرد الحصى على استغلال القوى الفيزيائية والكيميائية التي تتولد بشكل تلقائي من حركة دوران الإطارات أثناء سيرها على الطريق، وفيما يأتي نشرح لك المزيد عن تقنية طرد الحصى والحجارة بشكل أكثر تفصيلاً. 

١- استغلال قوة الطرد المركزي(Centrifugal Force):  في حالة دوران العجلة فإنها تولد طاقة دفع مركزية، وهذا نتيجة للحركة الدائرية وهذه القوة هو ما يُعرف بـ قوة الطرد المركزي، وهنا يأتي دورها إذ أن المهندسين يستغلون هذه القوة لـ طرد الحصى والحجارة العالقة في الأخاديد والأقنية، وذلك من خلال تصميم الأخاديد الذي لا يتمسك بـ الحصى والحجارة بشكل قوي ولا يدعها تنغرز بقوة داخل المداس، فـ يعمل على تضخيم القوة وتركيزها على أي شيء عالق في الأخاديد والأقنية. 

٢- تصميم ممرات طرد ديناميكية: إن المكونات الرئيسية لهذه الممرات أو الأنظمة هو سلسلة من الروافع أو الدوافع، والتي تمت صناعتها من مطاط متين جداً أو بلاستيك مقوى ومعزز، وذلك مثل مركبات البولي يوريثان عالي الجودة، ويتم تثبيت هذه الروافع بشكل استراتيجي داخل أو على حافة أخاديد الإطارات الرئيسية(Grooves)، خصوصاً في منطقة  كتف الإطار(Shoulder)، حيث أنها تعتبر المنطقة التي يعلق بها أكبر عدد من الحصى والحجارة، ويكون وضع الروافع بشكل هندسي دقيق ومحسوب رياضياً. 

٣- آلية المجرفة أو الذراع الرافعة: وهي آلية ميكانيكية ممتازة تعمل على الطريقة التالية، فـ عندما تدخل الحصى إلى الأخاديد الإطارات تواجه في طريقها هذه الرافعة أو المجرفة المثبتة بشكل هندسي صحيح، ومع استمرار دوران العجلة تحدث عملية الطرد، من خلال ارتطام الحجر أو انزلاقه على سطح المجرفة المنحني، ومن ثم يتم توجيه الحجر إلى خارج الأخدود بفضل الشكل الانسيابي للمجرفة وزاويتها الحادة التي ترفع الحجر باتجاه الخارج، مع رفعه عن قاعدة الأخدود، وفي نهاية المطاف تتضافر القوى، فـ قوة الطرد المركزي تدفع الحجر إلى الخارج، وقوة الاحتكاك مع الرافع أو المجرفة تساعد على دفع الحجر خارج الإطار،ومع سرعة دوران العجلة يتولد زخم القوى مما يسهل خروج الحجر أو الحصى بشكل سريع، لا يستغرق إلا جزئاً من الثانية، مما يعني أن نتيجة هذه العملية أن الأحجار تُقذف بعيداً عن أخدود الإطار قبل أن يستقر في قاعدة الأخدود أو نهايته. 

٤- الحركة التلقائية والتحسينات الهوائية: الميزة الأساسية لأنظمة الحركة التلقائية هي أنها لا تتطلب طاقة خارجية أو إضافية أو حتى تدخل من السائق، إذ أنها تعمل بشكل سلبي(Passive) ويستمر باستمرار دوران العجلة، فهذا النظام يستمد قوته من دوران العجلة، مما يجعلها أكثر موثوقية ومنخفضة في تكاليف الصيانة، وأما التحسينات الهوائية فهي في بعض الأنظمة المتطورة تأخذ في الاعتبار الديناميكا الهوائية حول العجلة، قد يساعد تصميم الرافع أو الجرافة في توجيه تدفق الهواء بطريقة تسحب الحجر قليلاً أو تمنع تجمع الغبار والماء حوله، مما يعزز كفاءة الطرد خصوصاً في حالة السرعات العالية للشاحنات. 

تقنية بسيطة جداً ، هي التي يعتمد عليها نظام طرد الحصى من الأخاديد، ولكن تطبيقها بشكل هندسي ممتاز يعد تحدياً عملاقاً 

ما هي مكونات تقنية طرد الحصى الهندسية والميكانيكية؟

نبدأ بمعرفة الأجزاء المتكونة منها أنظمة طرد الحصى والحجارة. 

الدوافع\الروافع(Ejector Pads\Levers): وهي قطع تختلف في الأشكال حسب التصميم ونوع النظام المخصص فـ الأنظمة المثبتة على الأخاديد الرئيسية أو في كتلة الكتف أو بين الكتلة والكتف، والأشكال الشائعة غالباً ما تكون كـ المجرفة الصغيرة أو الذراع المنحنية، أو الوتد المثلث أو الحرف "L" وأما الزوايا، فهي تختلف بـ اختلاف مكان التثبيت وهما زاويتان، زاوية الهجوم والتي تمثل زاوية انقضاض الجرافة على الحجر، و زاوية الانحدار، كلاهما محسوبتان بدقة عالية وخبرة هندسية عالية، وذلك لتحقيق أفضل توازن بين الالتقاط الفعال والطرد السريع مع تقليل مقاومة الدوران، أما حجمها فهي صغيرة لتكفي مكان الأخاديد، ومصنوعة من مواد متينة ولدنة عالية المرونة مع قوة كافية لتتحمل طرد الحصى والحجارة. 

قواعد التثبيت(Mounting Bases): تعمل لتحقيق وظيفة توفير السطح الآمن والقوي والذي يكفي لربط الدوافع بالإطارات، وهي غالباً ما تكون مصنوعة من نفس مادة الدوافع أو الجرافات والمتمثلة بـ البولي يوريثان أو من اللدائن القوية، وتصميمها يضمن لك توزيع قوى القص والشد الناتجة عن دوران العجلات وضربات الحجارة على مساحة أكبر من قاعدة الإطار، مما يمنع الجرافة أو الدوافع من التلف، بينما تحتوي أيضاً على قنوات تساعد على إجراء عملية الفلكنة(Vulcanization) في حالة كون النظام يتم لصقه كيميائياً بواسطة غراء معين. 

نظام التثبيت واللصق: يتم تثبيت النظام على الإطارات بالطريقة التي تضمن أمانه وثباته الدائم، ومن هذه الطرق المثبتة، طريقة التثبيت الكيميائي، والتي تعتبر الأكثر اعتماديةً وموثوقية، ويتم استخدامها غالباً في الأنظمة الأصلية(OEM) أو الأنظمة عالية الجودة، أما التثبيت الميكانيكيّ فـ يتم من خلال البراغي أو المسامير، والتي تستخدم عادة في بعض الأنظمة لاحقة التثبيت أو الإطارات التي لا يمكن تثبيتها عليها بشكل كيميائية(فلكنة)، فـ يتم حفر ثقوب صغيرة في الإطار بعد موافقة الصانع أو الشركة المصنعة للإطارات، وربط النظام بـ مسامير أو براغي خاصة مع صواميل وشرائح فاصلة (Washers)، يمكن أن تكون هذه الطريقة فعالة، إلا أنها أقل كفاءة ومتانة من سابقتها وتشكل نقطة ضعف في الإطار كونها تحتاج إلى تثقيب المداس، ولا يجب تركيبها إلا من قبل مختصين وحرفيين، لئلا تشكل خطراً. 

أنماط توزيع الكفاءة: الدوافع والجرافات لا يتم تثبيتها بشكل عشوائي، بل يحدد المهندسون النمط الأمثل وعدد الدوافع لكل إطار بناءً على تصميم مداس الإطار وزاوية الأخاديد وعرض وعدد اللوالب، إضافة إلى حجم الإطار والتطبيق المتوقع للشاحنة واسلوب قيادتها واستعمالها،ويتم تثبيت الدوافع بشكل استراتيجي في المناطق الأكثر عرضة لتعلق الحصى والحجارة، خصوصاً عن  حواف الكتل المطاطية الموجودة في الكتفين وحول تقاطعات الأخاديد. 

قواعد للتثبيت، مواد مثبتة، دوافع أو جرافات، ومهندس بارع، هذا ما تحتاجه لتركيب أنظمة طرد الحصى من الإطارات

ما هي فائدة تقنية طرد الحصى في الإطارات الحديثة؟

 يتجاوز التأثير الناتج عن أنظمة طرد الأحجار منع الحصى والحجارة عن التعلق في الأخاديد والأقنية الخاصة بالمداس، بل تصل فوائدها للترابط مع بعضها لخلق قيمة مضافة شاملة للعمليات اللوجستية وعمليات النقل البري، وتبدأ من الفوائد التالية: 

اولاً: إطالة العمر الافتراضي للإطارات: يمكن لـ جرافة الحصى أن تساهم في إطالة عمر الإطارات ما بين ٢٥-٥٠%، وهذه الفائدة هي الأكثر وضوحاً والأكثر قابلية للقياس، وذلك بـ كوننا أزلنا السبب الرئيسي وراء التلف المبكر، فـ أنظمة طرد الحصى تساعد للإطارات للوصول إلى عمرها الأقصى، والذي تحدده العوامل البيئية التي تسير فيها الشاحنة، أما الدراسات والتقارير التي تشير إليها الشركات المصنعة، فهي تؤكد بشكل قوي على أهمية أنظمة طرد الحصى على عمر الإطارات. 

ثانياً: تقليل نسبة انثقاب الإطارات: ليس فقط تقليل امكانية ثقب الإطارات بل حتى تجنب انفجارها بنسبة تصل إلى ٨٠%، وذلك من خلال منع الأحجار من التسبب في القطع المباشر للمداس، أو التسخين النقطي نتيجة تعلق الحصى أو الحجارة في قاعدة الأخاديد، والذي بدوره يؤدي إلى انهيار الإطار بشكل مفاجئ، وهذا يعني أنك لا توفر فقط سعر الإطار المستعمل، بل هو توفير حماية لاتقدر بثمن لسلامة السائق وزملاء الطريق، نتيجة تقليل خطر الانفجار. 

ثالثاً: تحسينات كلية: إن أنظمة طرد الحصى توفر للسائقين حماية وتحسينات على العديد من الخصائص، منها إتزان العجلة وتوافقها على الطريق، فضلاً عن تقليل استهلاك الوقود، وتحسين تآكل المداس، وتقليل تكاليف الصيانة الدورية، وتعزيز السلامة والأمان على الطرقات التجارية، وهذه الخصائص المعززة هي ترجمة حرفية للتأثيرات المباشرة التي تقع على الشاحنة نتيجة تركيب أنظمة طرد الحصى والأحجار. 

التطورات المستمرة ومستقبل تقنيات حماية الإطارات

إن تقنية أنظمة طرد الحصى والحجارة تعتبر أنظمة قابلة للتطوير باستمرار، وذلك لاستمرار تطورات الاحتياجات الأساسية  لها، فـ الآن المصنعون يبحثون عن مواد أكثر تطوراً  مثل البوليمرات الفائقة والتي تجمع بين المتانة والقوة والليونة والمرونة العالية، حيث أنها مقاومة للحرارة بشكل كبير. 

ويتم العمل على تطوير تصميمات هندسية أكثر جودة وفاعلية، من خلال دمج التقنيات الميكانيكية مع بعضها وتعزيز أدوارها الفعالة، والتركيز الأكبر على توفير خطوات استدامة فعالة يمكن للسائقين الاعتماد عليها بشكل أكثر فاعلية وأطول عمراً.