متى يجب استبدال فحمات الفرامل (تيل)؟ الأعراض والعمر الافتراضي

رأس قاطرة محمل في منتصف منحدر طويل. وفي كل مرة يلمس فيها السائق الفرامل تنزل الدواسة أعمق قليلًا من المرة السابقة، وتتسرب إلى الكابينة رائحة خفيفة لمادة شديدة السخونة. وعند التوقف في موقف الاستراحة وتقريب اليد من الجنوط، تكون حرارة أحد المحاور أعلى بوضوح من حرارة المحاور الأخرى. وجملة السائق جاهزة: «الفحمات انتهت». لكن عند فك العجلة يفسد جانب واحد الصورة؛ ففي إحدى عجلتي المحور نفسه تكون مادة الاحتكاك قد نزلت حتى الصفيحة الخلفية تقريبًا، بينما يبقى في الجانب المقابل قدر لا يستهان به من السماكة. صحيح أن الفحمات انتهت، لكن هذه نتيجة. والسؤال الحقيقي هو: لماذا صمدت تلك الفحمات نصف ما صمدته جارتها؟ يتناول هذا الدليل، على مستوى المركبات التجارية الثقيلة، متى يجب استبدال فحمات الفرامل، وكيف يقاس التآكل، ومدى إلحاح كل عرض من الأعراض، وما الذي يحدد عمرها الافتراضي.

لماذا تتآكل فحمات الفرامل؟ عمل الاحتكاك الكامن وراء الكبح

لا تنتج الفرامل قوة توقف المركبة، بل تحول طاقة الحركة التي تحملها المركبة إلى حرارة وتطلقها في الجو. ويولد رأس القاطرة المحمل في منحدر طويل أو في التوقفات المتكررة المتتالية قدرة حرارية عالية جدًا، ويجب أن تخرج هذه الحرارة كلها عبر سطح احتكاك لا تتجاوز مساحته بضع مئات من السنتيمترات المربعة. والفحمات في هذه العملية هي القطعة التي يضحى بها عن قصد. فهي مادة استهلاكية تتحمل التآكل كي لا يتآكل القرص أو الطبلة، وتمتص الحرارة، وتسعى إلى إبقاء معامل الاحتكاك مستقرًا ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة.

في نظام الفرامل القرصية تتكون الفحمة من مادة احتكاك مثبتة على صفيحة خلفية فولاذية، ويضغط الكاليبر هذه الفحمات على القرص من الجانبين. وفي نظام الطبلة تؤدي العمل نفسه فحمات مثبتة على جسم حذاء الفرامل، لكن المادة تضغط على السطح الداخلي للطبلة من الداخل. وفي كلا التصميمين ما ينفد هو الشيء نفسه: سماكة مادة الاحتكاك. فالتآكل ليس عطلًا، بل نتيجة يتوقعها التصميم؛ أما العطل فهو أن يتقدم التآكل أسرع من المتوقع، أو بشكل غير متوازن، أو دون أن يلاحظه أحد.

للتآكل آليتان. الكشط الميكانيكي هو انتزاع الأسطح المتحاكة جسيمات مجهرية بعضها من بعض، ويزداد بازدياد ضغط الكبح. أما التحلل الحراري فهو فقدان المادة لمادتها الرابطة عند السطح وتحولها إلى غبار، ويزداد بارتفاع الحرارة. وفي المركبات التجارية الثقيلة كثيرًا ما يكون الثاني هو ما يقصر العمر فعلًا؛ فمن بين طقمين من الفحمات نفسها قد ينفد أحدهما تدريجيًا في حركة المرور داخل المدينة، بينما يفقد الآخر سطحه في منحدر طويل واحد.

يركز هذا المقال على توقيت نفاد مادة الاحتكاك بصرف النظر عن نوع النظام. أما مزايا تصميمي القرص والطبلة أحدهما على الآخر ومعايير الاختيار بينهما فموضوع مستقل؛ ويمكن الرجوع إلى المقارنة بين الفرامل القرصية وفرامل الطبلة. فما نناقشه هنا ليس أي النظامين أفضل، بل متى يجب استبدال الفحمات في النظام الموجود لديك.

لماذا لا يمكن التعبير عن عمر فحمات الفرامل بالكيلومترات؟

أكثر الأسئلة تكرارًا في الميدان هو أصعبها إجابة: بعد كم كيلومتر تنتهي الفحمات؟ وسبب عدم وجود رقم واحد للإجابة ليس صعوبة القياس، بل أن السؤال مطروح بشكل خاطئ. فالفحمات لا تتآكل بالمسافة، بل بالعمل الذي تؤديه الفرامل على امتداد تلك المسافة. فإذا خرج رأسا قاطرة من العلامة نفسها وبالمحور نفسه وطقم الفحمات نفسه، وكان أحدهما يقطع مسافات طويلة في سهل مستوٍ بينما يعمل الآخر في التوزيع داخل المدن أو على طريق جبلي، فإن استهلاكهما للفحمات يختلف أضعافًا. أي أن عمر فحمات الفرامل لا يقاس بالكيلومترات، بل بالطاقة المستهلكة.

والمتغيرات التي تحدد هذه الطاقة معروفة: الكتلة الآنية للمركبة، والسرعة التي يبدأ عندها الكبح، وعدد مرات الكبح لكل وحدة مسافة، وانحدار المنحدر وطوله، ومدى تشغيل المبطئ (Retarder) أو فرامل المحرك. ولهذا السبب لا تنتج رحلة بحمولة كاملة ورحلة عودة فارغة التآكل نفسه حتى على المسار نفسه. فزيادة الحمولة تكبر الطاقة المطلوب إيقافها والضغط الواقع على سطح الاحتكاك معًا؛ وكلاهما يسرع التآكل.

دليل ذو صلة: ما هو المبطئ (Retarder)؟ كيف يعمل وما فائدته؟

ولهذا السبب أيضًا تحدد كتيبات الخدمة لدى الشركات المصنعة للمركبات فترات فحص للفحمات بدلًا من مسافة استبدال ثابتة بالكيلومترات. فالشركة المصنعة لا تستطيع أن تعرف متى ستنفد المادة، لكنها تستطيع أن تحدد مدى تكرار فحصها. والنهج الصحيح ليس النظر إلى هدف بالكيلومترات، بل أخذ قياسات منتظمة واستخلاص معدل التآكل من بيانات المركبة نفسها.

ولإعطاء فكرة عن المرتبة العددية: يسير عمر الفحمات في المركبات التجارية الثقيلة في مرتبة قريبة من عمر الإطارات في المركبة نفسها. ففي رأس قاطرة يعمل أساسًا في النقل لمسافات طويلة قد يصمد طقم الفحمات عبر عدة صيانات دورية، بينما تقصر هذه المدة كثيرًا في شاحنة تعمل في التوزيع داخل المدن أو في حركة مواقع البناء. وبدلًا من رقم قاطع ينبغي اعتماد سجل القياسات الخاص بالمركبة نفسها.

العوامل التي تحدد عمر فحمات الفرامل

تبدو العوامل التي تصنع الفرق في العمر صغيرة كل منها على حدة، لكنها حين تجتمع بتأثير مضاعف تدفع مركبتين متطابقتين إلى جدولي صيانة مختلفين تمامًا.

الحمولة وتوزيعها على المحاور. كلما زادت الكتلة المطلوب إيقافها زادت الطاقة المستهلكة. وما لا يقل أهمية عن الوزن الإجمالي هو توزيع الحمولة بين المحاور. فالحمولة المكدسة في الأمام أو المنزاحة داخل نصف المقطورة تحمل فرامل ذلك المحور نصيبًا غير متناسب، فتنفد الفحمات هناك مبكرًا. ويعد تشغيل نصف المقطورة نفسها بترتيبات تحميل مختلفة أكثر أسباب القفزات غير المفسرة في سجلات التآكل شيوعًا.

طبيعة المسار. الطريق الطويل المستوي هو المسار الذي تعمل فيه الفرامل بأقل قدر. أما التوزيع داخل المدن فينتج عددًا كبيرًا من عمليات الكبح ولكن بسرعة منخفضة؛ فتكون الطاقة الإجمالية معتدلة ويغلب الكشط الميكانيكي. والطريق الجبلي هو الأصعب: ففي المنحدرات الطويلة لا يجد سطح الاحتكاك فرصة ليبرد، فتتراكم الحرارة ويبدأ التحلل الحراري. وتضيف حركة مواقع البناء والمناجم إلى ذلك التآكل بفعل الغبار.

أسلوب القيادة. كثيرًا ما يكون الفرق بين سائقين يعملان على المسار نفسه أكبر من الفرق بين المسارات. فأسلوب القيادة الذي يبقي مسافة الأمان عن المركبة الأمامية قصيرة، ولا يقرأ حركة المرور مسبقًا، ويستخدم الفرامل بدلًا من رفع القدم عن دواسة الوقود يستهلك الفحمات بسرعة. وأضر العادات إبقاء الدواسة مضغوطة ضغطًا خفيفًا باستمرار في المنحدر؛ فهذا يعني دخول حرارة متواصلًا وإن كان بقوة منخفضة.

استخدام المبطئ وفرامل المحرك. تتولى أنظمة الإبطاء عمل فرامل الخدمة مباشرة. فعند استخدام المبطئ أو فرامل العادم في المرحلة الصحيحة في المنحدر الطويل، يتم الجزء الأكبر من التحكم في السرعة دون المرور بفرامل الاحتكاك أصلًا. ويزداد استهلاك الفحمات بوضوح في المركبة التي لا تستخدم المبطئ أو تعمل بمبطئ معطل، وكثيرًا ما يفسر هذا الارتفاع خطأً بأن «الفحمات رديئة الجودة».

مادة الفحمات وفئتها. توازن مواد الاحتكاك بين معامل الاحتكاك، والثبات الحراري، ومقاومة التآكل، والميل إلى إلحاق الضرر بالسطح المقابل. فالخليط الصلب المقاوم للحرارة يمنح عمرًا طويلًا لكنه قد يجهد القرص أكثر؛ أما الخليط اللين فيعمل بهدوء لكنه ينفد بسرعة. والعمر ليس المعيار الوحيد في الاختيار؛ بل يجب اختيار فئة معتمدة لنوع المحور والفرامل في المركبة ومناسبة لطبيعة استخدامها.

السطح المقابل والبيئة. القرص المليء بالتشققات الحرارية أو الذي اقترب من حد السماكة يستهلك الفحمات الجديدة المركبة عليه بسرعة؛ والأمر نفسه ينطبق على الطبلة التي فقدت استدارتها. كما أن الغبار والوحل وملح الطرق في الشتاء تحمل مواد كاشطة إلى سطح الاحتكاك.

الأعراض التي تدل على حلول موعد استبدال فحمات الفرامل

الطريقة الصحيحة لاتخاذ قرار استبدال الفحمات هي القياس؛ لكن السائق كثيرًا ما يضطر إلى اتخاذ القرار دون إمكانية للقياس، اعتمادًا على الإشارات التي تعطيها المركبة. ومعرفة المهلة التي يتيحها كل عرض لا تقل أهمية عن معرفة الأعراض نفسها.

صوت الاحتكاك المعدني والخدش هو أكثر الأعراض تأخرًا في الملاحظة وأكثرها كلفة؛ فمادة الاحتكاك قد نفدت، وبدأت الصفيحة الخلفية أو رأس البرشام بملامسة السطح المقابل. وفي هذه المرحلة لم تعد المسألة مسألة الفحمات، بل ما إذا كان يمكن إنقاذ القرص أو الطبلة. أما صوت الصفير الحاد فمختلف؛ إذ قد ينشأ أيضًا عن تزجج السطح أو الرطوبة أو الغبار، ولا يكفي وحده لإصدار حكم قاطع، لكنه يستوجب الفحص.

التغير في سلوك الدواسة هو المجموعة الثانية. ففي نظام الفرامل الهوائية يعد ازدياد شوط قضيب الدفع في حجرة الفرامل مؤشرًا غير مباشر موثوقًا على التآكل. ويعوض ذراع الضبط التلقائي هذا الازدياد؛ وعند الوصول إلى حد التعويض أو عندما لا يؤدي ذراع الضبط وظيفته تتأخر استجابة الفرامل.

انحراف المركبة إلى أحد الجانبين عند الكبح لا يدل عادة على نفاد الفحمات، بل على وجود عدم توازن بين الجانبين. والسخونة الزائدة في عجلة واحدة من الفئة نفسها، وهي أبكر نذير بوجود آلية منحشرة. أما تحذير التآكل في لوحة العدادات فإشارة واضحة، لكنه ليس أداة تخطيط بل إنذار أخير.

كيف تقاس سماكة الفحمات في الفرامل القرصية؟

القاعدة الأولى في القياس هي المعرفة الصحيحة لما يقاس. والخطأ الأكثر شيوعًا في الميدان هو قياس الصفيحة الخلفية الفولاذية ومادة الاحتكاك معًا، ومن ثم تقدير العمر المتبقي بأكثر من حقيقته. فالمقدار المقاس هو سماكة مادة الاحتكاك وحدها؛ ولا تدخل الصفيحة الخلفية في هذا القياس، كما أن القيمة الدنيا التي تحددها الشركة المصنعة تخص مادة الاحتكاك وحدها.

تحتوي معظم الكاليبرات على فتحة مراقبة يمكن النظر منها دون فك العجلة. وتكفي هذه الفتحة لفحص أولي سريع، لكن القرار القاطع يتطلب فك العجلة؛ لأن الفحمات كثيرًا ما تتآكل لا بشكل مستوٍ بل بشكل مائل، وقد لا تكون المنطقة الظاهرة من الفتحة هي الأرق. ويتخذ القرار دائمًا وفق القياس المأخوذ من أرق نقطة.

في الفرامل القرصية توجد في كل عجلة فحمتان: الفحمة الداخلية في جهة المكبس، والفحمة الخارجية في الجهة المقابلة. ويجب قياس كل منهما على حدة. ويدل الفرق الواضح بينهما على أن الكاليبر لا ينزلق بحرية على الحامل، أي أن مسامير التوجيه منحشرة؛ وهذا عطل ميكانيكي يجب حله قبل الفحمات.

يوجد على الوجه الجانبي لكثير من الفحمات أو على حافة الصفيحة الخلفية خط تحذير أو حز إرشادي؛ فإذا نزلت المادة إلى مستواه فهذا يعني الاقتراب من الحد الأدنى. ومع أن خط التحذير مؤشر سريع مفيد، فإنه ليس حدًا مطلقًا؛ فالمعيار النهائي هو قيمة السماكة الدنيا التي تحددها الشركة المصنعة.

كما يجب تسجيل حالة السطح أثناء القياس: فإذا وجد تزجج لامع، أو تغير في اللون بفعل الحرارة، أو تشقق، أو تكسر عند الحافة، فقد لا تؤدي الفحمات وظيفتها كاملة حتى لو كانت السماكة كافية. ويتحقق يدويًا أيضًا من أن الفحمات تتحرك بحرية في مقعدها داخل الكاليبر؛ فالفحمة المنحشرة في مقعدها بسبب الصدأ لا تستطيع الارتداد عن القرص بعد الكبح.

كيف يقيم تآكل الفحمات والحذاء في فرامل الطبلة؟

في نظام الطبلة يكون القياس غير مباشر بدرجة أكبر، لأن سطح الاحتكاك مغلق. ولهذا تستخدم ثلاث طرق معًا: المعاينة من فتحة الفحص في الغطاء الخلفي، وقياس شوط قضيب الدفع في حجرة الفرامل، والقياس المباشر للسماكة عند فك الطبلة.

في التصاميم التي تثبت فيها الفحمات على الحذاء بالبرشام يكون الحد هو نزول مادة الاحتكاك إلى مستوى رأس البرشام؛ فملامسة رأس البرشام للطبلة تتلف السطح وتخفض قوة الكبح معًا. أما في الفحمات الملصقة فلا يوجد مرجع كهذا، ولذلك تعتمد قيمة السماكة الدنيا التي تحددها الشركة المصنعة. وفي الحالتين تتآكل منطقتا طرفي الحذاء ومنطقته الوسطى بشكل مختلف؛ ويؤخذ القياس من أرق نقطة.

شوط قضيب الدفع هو أكثر مؤشرات التآكل عملية في المركبة المزودة بفرامل الطبلة. فكلما رقت الفحمات زادت الحركة اللازمة لوصول الحذاء إلى الطبلة، ويعوض ذراع الضبط التلقائي ذلك. وإذا خرجت قيمة الشوط عن النطاق الذي تحدده الشركة المصنعة، فإما أن الفحمات بلغت الحد، وإما أن ذراع الضبط لا يؤدي وظيفته؛ ولا بد من التمييز بين الاحتمالين، لأن تركيب فحمات جديدة في مركبة لا يعمل فيها ذراع الضبط يعيد المشكلة خلال وقت قصير.

عند فك الطبلة تفحص مع الفحمات أيضًا جسم الحذاء، ونوابض الإرجاع، والبكرات، وجلب الكامة S، ومحامل المسامير. وللاطلاع على الفروق بين التثبيت بالبرشام واللصق وما يجب مراعاته عند استبدال الحذاء، يمكن الرجوع إلى دليل حذاء الفرامل وفحمات فرامل الطبلة.

ما الذي يخبرك به حساس التآكل وتحذير لوحة العدادات، وما الذي لا يخبرك به

يوجد حساس التآكل بتصميمين رئيسيين. فالحساس من نوع التلامس يكمل الدائرة أو يقطعها بفضل موصل يتكشف عندما تنزل الفحمات إلى سماكة معينة؛ فيعطي معلومة ثنائية، أي يقول «تم بلوغ الحد». أما الحساس من نوع القياس المستمر فيبلغ عن السماكة المتبقية بشكل تناسبي من خلال تغير المقاومة، ويمكن لإلكترونيات المركبة تحويل ذلك إلى تحذير متدرج.

ومن المهم أيضًا معرفة ما لا يخبرك به الحساس. فالحساس لا يوجد عادة في كل عجلة، بل في نقاط مختارة؛ والمعلومة المأخوذة من عجلة لا تمثل حالة العجلة الأخرى، وفي مركبة تتآكل فحماتها بشكل غير متوازن قد يتجاوز الجانب الخالي من الحساس الحد دون أن يضيء التحذير أبدًا. كما أن كابل الحساس يعمل في منطقة معرضة لاصطدام الحجارة والاحتكاك وصدأ الملح؛ فالكابل المقطوع قد يضيء التحذير والفحمات سليمة، والكابل المسحوق قد لا يعطي تحذيرًا عند بلوغ الحد.

والنهج الصحيح هو النظر إلى الحساس بوصفه شبكة أمان، وبناء التخطيط على القياس. فعندما يضيء مصباح التحذير يكون وقت التخطيط قد فات منذ زمن.

المعايير وقراءات إضافية

يخضع هذا الموضوع لقواعد تجهيز المركبات التجارية المزودة بالفرامل الهوائية. ففي الولايات المتحدة يحدد المعيار الفيدرالي للفرامل الهوائية FMVSS 121 (49 CFR 571.121) خزانات الهواء والحماية والتوقيت التي يجب أن يوفرها النظام المطابق؛ أما أوروبا فتطبق الحدود المكافئة الواردة في لائحة الأمم المتحدة رقم 13 الصادرة عن اللجنة الاقتصادية لأوروبا (UNECE). وللتفاصيل راجع المرجع المصور على موقع airbrakecompressor.com. وتحقق دائمًا من القيم الفعلية بالرجوع إلى التشريعات السارية وبيانات الخدمة الصادرة عن الشركة المصنعة للمركبة.

وفي تركيا ينظم الموضوع نفسه في التشريعات الوطنية: إذ ترد الأسس المتعلقة بتجهيزات الفرامل في المركبات ومطابقتها الفنية في لائحة المرور على الطرق البرية، بينما يرد أساسها القانوني في قانون المرور على الطرق البرية رقم 2918.

لا تقيم الفحمات بمعزل عن غيرها: القرار يتخذ مع القرص والطبلة

لا توجد قاعدة تقول إن الفحمات الجديدة ستؤدي وظيفتها مهما كانت حالة السطح المقابل. فزوج الاحتكاك وحدة متكاملة؛ وإذا كان أحد المكونين عند حده استهلك الآخر مبكرًا. ولهذا يتخذ قرار استبدال الفحمات دائمًا مع قياس القرص أو الطبلة.

في القرص ينظر إلى ثلاثة مقادير. السماكة: القرص الذي نزلت سماكته دون الحد الأدنى لا يصلح للاستخدام، لأن قدرته على امتصاص الحرارة قد انخفضت وخطر التشقق قد ازداد؛ وتكون هذه القيمة عادة مكتوبة على الجزء المركزي من القرص. فرق السماكة: انحراف السماكات المقاسة على امتداد المحيط بعضها عن بعض يولد اهتزازًا في الدواسة. الانحراف الدوراني: التأرجح المحوري للقرص يؤدي إلى دفع الفحمات في كل دورة وإلى تآكل غير منتظم. ويضاف إلى ذلك التشققات الحرارية على السطح؛ فبينما يمكن قبول التشققات الدقيقة الشبكية إلى حد معين، فإن التشققات الشعاعية العميقة الممتدة من الحافة الخارجية نحو المركز توجب استبعاد القرص.

في الطبلة يقاس القطر الداخلي؛ فكلما تآكلت كبر القطر، وتستبدل الطبلة التي تجاوزت القيمة القصوى. كما أن فقدان الاستدارة، وتكون درجات على السطح الداخلي، والتخدد العميق، والتشققات أسباب مماثلة لاستبعادها. ويجب أخذ القياس على محورين متعامدين، فالقياس المأخوذ من نقطة واحدة يخفي فقدان الاستدارة.

أسباب التآكل المبكر: الميكانيكية والمتعلقة بالتشغيل

قبل محاولة تفسير نفاد الفحمات في وقت أبكر بكثير من المتوقع بأسلوب القيادة، يجب التحقق منها ميكانيكيًا أولًا. فمعظم حالات التآكل المبكر تنشأ من عدم تحرر الفرامل في اللحظة التي يجب أن تتحرر فيها.

انحشار آلية الكاليبر هو السبب الأكثر شيوعًا. فانحشار مسامير التوجيه بسبب الصدأ أو تدهور التشحيم، وتمزق الجلدات الواقية ودخول الماء والغبار إلى الداخل، وعدم رجوع آلية الضغط، كلها تبقي الفحمات مستندة إلى السطح باستمرار. والنتيجة أن المركبة تظل في حالة كبح، فتسخن العجلة وتنفد الفحمات بسرعة في ذلك الجانب. وللاطلاع على فحوص الكاليبر وإجراءات الخدمة والتشحيم وحدود الإصلاح، يمكن الرجوع إلى دليل خدمة كاليبر الفرامل والفرامل القرصية الهوائية.

عدم أداء ذراع الضبط التلقائي لوظيفته هو المقابل لذلك في المركبات المزودة بفرامل الطبلة. فعندما لا يعمل ذراع الضبط بشكل صحيح، إما أن يبقى الحذاء ملامسًا للطبلة باستمرار وإما أن يلامسها متأخرًا؛ ففي الحالة الأولى تنفد الفحمات مبكرًا، وفي الثانية لا تأخذ تلك العجلة نصيبها من الكبح فينتقل الحمل إلى المحاور الأخرى. وكلتا الحالتين تنتج تآكلًا مبكرًا في موضع ما.

عدم توازن الفرامل عامل حاسم خاصة في تركيبة رأس القاطرة ونصف المقطورة. فكبح نصف المقطورة قبل رأس القاطرة أو بقوة أكبر منه يكدس نصيب الكبح على نصف المقطورة؛ كما أن ربط مركبات مختلفة الأعمار أو مختلفة الضبط بعضها ببعض قد يؤدي إلى نفاد فحمات نصف المقطورة أسرع بأضعاف من فحمات رأس القاطرة. وهذه ليست مشكلة جودة الفحمات، بل مشكلة توزيع قوة الكبح.

الكبح الخفيف المستمر يأتي في مقدمة الأسباب المتعلقة بالتشغيل؛ إذ لا يجد السطح فرصة ليبرد وتتحلل المادة حراريًا. ويحدث التأثير نفسه عند التحرك قبل تحرير فرامل الركن تمامًا. ويكمل اختيار فئة فحمات خاطئة والحمولة الزائدة الصورة؛ ففي المركبة المحملة فوق الحد القانوني يعمل نظام الفرامل بطاقة خارج حدود التصميم، وتكون الفحمات أول من يدفع الثمن.

ماذا يعني تآكل جانب واحد في محور واحد؟

قراءة نمط التآكل هي أسرع طريقة لتحديد مكان البحث عن العطل. والقاعدة العامة هي: التآكل المتماثل سببه التشغيل، والتآكل غير المتماثل سببه الآلية. فبينما يشير الاستهلاك المتسارع في جميع العجلات معًا إلى المسار والحمولة وأسلوب القيادة، يشير الاستهلاك المتركز في جانب واحد إلى آلية تلك العجلة نفسها.

يدل الفرق الواضح بين الجانبين الأيمن والأيسر للمحور نفسه على أن الكاليبر في ذلك الجانب لا ينزلق، أو أن آلية الضغط لا ترجع، أو أن ذراع الضبط يعمل بشكل خاطئ. ويؤكد انحراف المركبة نحو ذلك الجانب عند الكبح هذه الصورة. أما إذا كان الفرق صغيرًا وكانت الفحمة الداخلية وحدها هي الأكثر تآكلًا، فالمشكلة عادة في مسامير التوجيه ويمكن حلها عند العجلة نفسها.

أما الفرق الكبير بين المحورين الأمامي والخلفي فيدل على ضرورة النظر إلى توزيع قوة الكبح أكثر من الآلية؛ إذ يكون الحاسم هنا توزيع الحمولة، وضبط ضغط المحاور، ونصيب نظام التحكم الإلكتروني في الفرامل. ويدل الفرق الكبير بين رأس القاطرة ونصف المقطورة على اختلال توازن التركيبة. أما النمط المتقاطع، أي زيادة تآكل الجانب الأيمن في محور والجانب الأيسر في محور آخر، فكثيرًا ما يشير إلى عدم تماثل ناشئ عن الشاسيه أو التحميل؛ وفي هذه الحالة يجب قياس أوزان المحاور والمركبة محملة.

القطع التي تستبدل وتفحص مع استبدال فحمات الفرامل

استبدال الفحمات ليس عملية تجرى بمعزل عن غيرها. فمعالجة زوج الاحتكاك والآلية التي تحمله في الوقت نفسه هي ما يضمن أن تعطي الفحمات الجديدة العمر المتوقع منها.

• جانبا المحور نفسه معًا: لا تستبدل الفحمات أبدًا في عجلة واحدة؛ فالاستبدال في جانب واحد يخلق فرقًا في الاحتكاك فتنحرف المركبة إلى أحد الجانبين عند الكبح.
• قياس القرص أو الطبلة: لا تركب فحمات جديدة دون قياس السطح المقابل؛ فالفحمات المركبة على سطح خارج الحدود تنفد في وقت قصير.
• مسامير توجيه الكاليبر وجلداتها الواقية: يتحقق من انزلاق المسامير بحرية، وتستبدل الجلدة الممزقة، وتشحم بنوع الشحم الذي تحدده الشركة المصنعة.
• حساس التآكل وكابله: يجدد الحساس الذي بلغ الحد أو حدث له تلامس؛ ويفحص مسار الكابل للتأكد من عدم تعرضه للاحتكاك.
• النوابض والبكرات والجلب في جهة الطبلة: نابض الإرجاع الذي أصابه الكلال لا يعيد الحذاء إلى موضعه. وتقيم جلب الكامة S ومحامل المسامير معًا.
• ذراع الضبط التلقائي: ذراع الضبط الذي لا يؤدي وظيفته يعيد المشكلة نفسها مع الفحمات الجديدة؛ ولذلك يجب التحقق من وظيفته حتمًا.
• عناصر التثبيت وعزم الربط: يشد نابض مثبت الفحمات والمسمار والقفل ومسامير الكاليبر الملولبة بالقيمة والترتيب اللذين تحددهما الشركة المصنعة؛ وتجدد العناصر المخصصة للاستخدام مرة واحدة.
• التنظيف: تنظف مقاعد الفحمات من السخام والصدأ وبقايا المادة القديمة. فالفحمات الجديدة المنحشرة في مقعدها هي أسرع الفحمات تآكلًا.

كيف تستبدل الفحمات في الفرامل القرصية الهوائية؟ تسلسل العمل في الورشة خطوة بخطوة

كانت الأقسام السابقة مخصصة لاتخاذ قرار توقيت استبدال الفحمات. وما بعد القرار هو عمل الورشة، وهو مرتبط بالتسلسل؛ فإذا اختل التسلسل فإما أن تنحشر الفحمات الجديدة في مقعدها وإما أن تبدأ بالاحتكاك بالقرص في الكيلومترات الأولى. والتسلسل التالي إطار عام للفرامل القرصية الهوائية. ويختلف ترتيب الفك وموضع عمود الضبط واتجاه تدويره باختلاف عائلة الكاليبر؛ كما لا تذكر هنا قيم عزم الربط والخلوص التشغيلي، لأنها تؤخذ من أحدث تعليمات خدمة صادرة عن الشركة المصنعة للكاليبر. ويجرى العمل دائمًا في جانبي المحور نفسه معًا.

1. توقف المركبة على أرض مستوية، وتوضع مصدات العجلات من الجهتين لعجلات المحور الذي لن يرفع. ولأن آلية الضبط لا يمكن إرجاعها والكاليبر تحت الضغط، يجب ألا تبقى أي قوة كبح في العجلة التي سيعمل عليها؛ وفي المحور المزود بحجرة فرامل النابض تحرر فرامل الركن بالطريقة التي تحددها الشركة المصنعة، إما بالهواء وإما بآلية الإرجاع الميكانيكي في الحجرة. وما دامت فرامل الركن محررة فإن ما يثبت المركبة في مكانها هو مصدات العجلات.
2. يرفع المحور من النقطة التي تحددها الشركة المصنعة ويوضع على حامل بسعة مناسبة، ثم تفك العجلة. وإذا كان القرص والكاليبر قد خرجا للتو من استخدام مكثف فينتظر حتى يبردا؛ فالقطعة الساخنة تنطوي على خطر الحروق كما أن القياسات المأخوذة منها تكون مضللة.
3. يفصل مقبس حساس التآكل ويخرج الحساس من مقعده. ويسجل المسار الذي يمر به الكابل ومواضع تثبيته؛ فالكابل الذي لا يعاد إلى المسار نفسه عند التركيب قد يحتك بالقرص أو بالسطح الداخلي للجنط.
4. يفك مسمار الأمان أو المشبك الذي يثبت جسر مثبت الفحمات، ثم يزال الجسر ونابض مثبت الفحمات. ونظرًا إلى أن الجسر يكون تحت قوة النابض، يجب الضغط عليه وتحريره بشكل متحكم فيه، وعدم السماح له بالانطلاق فجأة.
5. ترجع آلية الضبط. ففي معظم الكاليبرات يزال الغطاء الواقي عن عمود الضبط، ثم يدار العمود يدويًا في الاتجاه الذي تحدده الشركة المصنعة بمفتاح نجمي أو مفتاح لقمة مناسب حتى تصل عناصر الضغط إلى أقصى وضع داخلي. ولا يجرى هذا العمل بمفتاح صدمي؛ فالصدمة المفاجئة تتلف ترس آلية الضبط ووصلة التعشيق فيها. وإذا لم يدر العمود بقوة اليد العادية فلا يجبر، بل يفك الكاليبر ويفحص.
6. تخرج الفحمات من مقعدها. وقد يلزم لإخراج الفحمة الخارجية تحريك جسم الكاليبر نحو الخارج على مسامير التوجيه؛ وإذا لم ينزلق الكاليبر يدويًا في هذه الأثناء، فهنا يتضح لأول مرة أن المسامير منحشرة. وإذا كان التصميم يتضمن صفيحة للفحمات فيسجل أي وجهيها يواجه الفحمة.
7. بعد إخراج الفحمات يصبح القرص والكاليبر مكشوفين. يقاس القرص من أرق نقطة، ويفحص فرق السماكة والتشققات الحرارية؛ ويختبر يدويًا انزلاق الكاليبر بحرية على المسامير، وتفحص جلدات المسامير والجلدات الواقية من الغبار لعناصر الضغط للتأكد من خلوها من التمزق أو التصلب. وقد شرحت المعايير في قسمي القرص والتآكل المبكر أعلاه. وإذا وجدت جلدة ممزقة أو مسمار منحشر فيجرى الإصلاح قبل تركيب الفحمات الجديدة بجلدات الكاليبر المطاطية وأطقم إصلاح الكاليبر؛ كما لا تركب فحمات جديدة على قرص خارج الحدود.
8. تنظف أسطح التلامس في مقعد الفحمات والمثبت من الصدأ وغبار الفرامل. ولا ينفخ غبار الفرامل بالهواء المضغوط، بل يشفط أو يزال بطريقة رطبة. ويجب أن تدخل الفحمات الجديدة مقعدها يدويًا دون إجبار؛ فإذا لم تدخل فالمقعد لا يزال متسخًا أو أن القطعة خاطئة.
9. توضع الفحمات الجديدة في الاتجاه الصحيح مع صفائحها إن وجدت. ولا يوضع الشحم إلا على نقاط التلامس التي تسمح بها الشركة المصنعة؛ ويجب ألا يصل الزيت أو الشحم إلى سطح احتكاك الفحمات أو إلى القرص. ويستبدل حساس التآكل الذي بلغ الحد أو لامس القرص بآخر جديد، ويثبت كابله على مساره السابق.
10. يعاد تركيب نابض مثبت الفحمات الجديد والجسر، ويشد عنصر التثبيت بعزم الربط الذي تحدده الشركة المصنعة، ثم يركب مسمار الأمان أو المشبك. وتستخدم المسامير والمشابك الجديدة الواردة مع طقم الفحمات؛ ولا يعاد تركيب العنصر الذي تعده الشركة المصنعة للاستخدام مرة واحدة.
11. يضبط الخلوص التشغيلي. إذ يدار عمود الضبط يدويًا هذه المرة في الاتجاه المعاكس حتى تلامس الفحمات القرص، ثم يرجع بالمقدار الذي تحدده الشركة المصنعة؛ وبعد ذلك تشغل الفرامل عدة مرات وينتظر حتى تستقر آلية الضبط التلقائي على الخلوص. وبعد التحقق من الخلوص بالطريقة التي تحددها الشركة المصنعة يركب الغطاء الواقي لعمود الضبط، لأن الماء والغبار يدخلان من العمود الذي بقي بلا غطاء.
12. تركب العجلة وتشد صواميلها بعزم الربط الذي تحدده الشركة المصنعة وبترتيب متقاطع؛ وإذا نصت الشركة المصنعة على ذلك يعاد فحصها بعد قيادة قصيرة. وإذا كانت حجرة فرامل النابض قد أرجعت ميكانيكيًا فلا تحرك المركبة قبل إعادة الآلية إلى وضع التشغيل. ويجرى اختبار الفرامل والترويض وفق التسلسل المشروح في قسم الترويض أدناه.

في هذا التسلسل يظهر الخطأ في خطوتين على الفحمات الجديدة فورًا: إرجاع آلية الضبط، وضبط الخلوص التشغيلي. ففي الكاليبر الذي يسلم دون ضبط الخلوص، إما أن تحتك الفحمات الجديدة بالقرص باستمرار وإما أن تتلامس معه متأخرة. في الحالة الأولى تسخن العجلة وينتهي الطقم مبكرًا، وفي الثانية لا تأخذ تلك العجلة نصيبها من الكبح فينتقل الحمل إلى العجلات الأخرى. ويشرح بالتفصيل فك الكاليبر وخدمته في دليل كاليبر الفرامل القرصية الهوائية، واستبدال الجسر وصفيحة الفحمات في دليل مثبت فحمات الكاليبر وصفيحة الفحمات، وقياس الحساس واستبداله في دليل حساس تآكل فحمات الكاليبر.

الترويض بعد الاستبدال: لماذا لا تعطي الفحمات الجديدة قوتها الكاملة فورًا؟

لا يحدث تلامس كامل بين الفحمات الجديدة والسطح المقابل في اللحظة الأولى. فسطح الفحمات مستوٍ، أما سطح القرص أو الطبلة فيحمل أثر التشغيل الخاص به؛ ولذلك تكون مساحة التلامس الفعلية في البداية جزءًا صغيرًا من المساحة المفترضة. والترويض، أو التجليس كما يسمى في الميدان، هو عملية تواؤم السطحين أحدهما مع الآخر وتكون طبقة احتكاك مستقرة على سطح الفحمات؛ وقبل اكتمالها يكون أداء الكبح في المركبة دون المتوقع.

والهدف الثاني للترويض هو النضج المتحكم فيه للمادة الرابطة في مادة الاحتكاك. فإذا أجري كبح شديد ومتكرر في الكيلومترات الأولى سخن السطح أكثر من اللازم وتكون عليه غشاء يخفض الاحتكاك. والترويض الصحيح هو تحميل الحرارة تدريجيًا مع إتاحة فترات للتبريد بين عمليات الكبح.

1. بعد اكتمال الاستبدال يضغط على الفرامل عدة مرات دون تحريك المركبة لضمان استقرار الآلية، وينتظر حتى يصل ضغط النظام إلى مستواه الطبيعي.
2. يتحقق مما إذا كانت العجلة تدور بحرية؛ وإذا وجد احتكاك يحدد سببه قبل خروج المركبة إلى الطريق.
3. تكون الحركة الأولى بسرعة منخفضة وفي مساحة خالية؛ ويتحقق من استجابة الفرامل بعمليات كبح خفيفة، ويلاحظ ما إذا كانت المركبة تنحرف إلى أحد الجانبين.
4. في الكيلومترات الأولى لا يجرى إلا كبح خفيف ومتوسط الشدة، ويتجنب الكبح الشديد والطويل إلا في حالات الطوارئ.
5. تترك مسافة كافية بين عمليات الكبح ليبرد السطح؛ فالكبح المتكرر المتتالي هو ألد أعداء الترويض.
6. يؤجل المنحدر الطويل والشديد قدر الإمكان حتى يكتمل الترويض؛ وإذا كان لا بد منه يستخدم المبطئ أو فرامل المحرك في المقام الأول.
7. عند اكتمال مسافة الترويض التي تحددها الشركة المصنعة تفك العجلة ويفحص بالعين ما إذا كانت الفحمات قد استقرت تمامًا على السطح المقابل؛ ويجب أن يكون أثر التلامس ممتدًا على السطح كله.
8. إذا ظهر أثر تلامس جزئي يعاد فحص حركة الكاليبر ومقعد الفحمات واستواء السطح المقابل.
9. في أول فحص بعد الترويض تقاس السماكة، وتسجل هذه القيمة كمرجع ابتدائي في متابعة تآكل المركبة.

طريقة متابعة التآكل في الأسطول: تحويل القياس إلى نظام

قد يكفي الفحص بالعين في مركبة واحدة؛ أما على مستوى الأسطول فإن معرفة موعد نفاد الفحمات مسبقًا تحول التوقف غير المخطط إلى صيانة مخططة. ولا يحتاج ذلك إلى برمجيات معقدة؛ فكل ما يلزم هو أخذ القياس وتسجيله بالطريقة نفسها في كل مركبة.

1. توحد نقاط القياس لكل مركبة. ويدون كتابيًا أي عجلة وأي فحمة وأي منطقة ستقاس؛ فإذا قاس كل فني من نقطة مختلفة تعذرت مقارنة السجلات.
2. عند دخول المركبة إلى الأسطول أو بعد استبدال الفحمات يؤخذ قياس ابتدائي ويسجل مع قراءة العداد بالكيلومترات؛ وتكون هذه القيمة نقطة المرجع لتلك المركبة.
3. في كل صيانة دورية تقاس جميع العجلات؛ وتدون القيم بالمليمتر مع موضع العجلة وقراءة العداد في ذلك اليوم. ولا تعد ملاحظة بالعين مثل «جيدة» أو «قاربت على النفاد» سجلًا.
4. يحسب معدل التآكل بقسمة النقص في السماكة بين قياسين على المسافة المقطوعة في الفترة نفسها؛ ويعبر عن هذه القيمة عادة بالمليمترات لكل عشرة آلاف كيلومتر.
5. يطرح الحد الأدنى الذي تحدده الشركة المصنعة من السماكة المتبقية، ويقسم الناتج على معدل التآكل لتقدير العمر المتبقي بالمسافة. وما دام المسار لم يتغير فإن هذا التقدير يكون دقيقًا من الناحية العملية.
6. تصنف المركبات في مجموعات بحسب طبيعة المسار؛ فيقيم النقل لمسافات طويلة والتوزيع داخل المدن والطريق الجبلي كل على حدة. فمقارنة معدل التآكل بين مركبات ذات طبيعة استخدام مختلفة أمر مضلل.
7. تميز المركبات التي تنحرف بوضوح عن متوسط المجموعة. وقد ينشأ الانحراف عن أسلوب القيادة أو عن عطل ميكانيكي؛ وللتمييز بينهما تفحص قيم تلك المركبة على مستوى كل عجلة.
8. يتابع الفرق بين العجلات في المركبة نفسها بشكل مستقل أيضًا؛ فاستهلاك عجلة لفحماتها أسرع من غيرها سبب يستوجب الفحص الميكانيكي بغض النظر عن حساب العمر المتبقي.
9. يدرج الاستبدال المتوقع في جدول الصيانة المخططة، ويجمع إن أمكن مع صيانة الإطارات أو تغيير الزيت في التوقف نفسه؛ وبذلك لا تحتاج المركبة إلى توقف ثانٍ.
10. عند إجراء الاستبدال تسجل في ملف المركبة فئة الفحمات المركبة وتاريخ التركيب وقراءة العداد؛ ثم يؤخذ قياس ابتدائي جديد وتبدأ الدورة من جديد.

عادات القيادة والصيانة التي تطيل عمر فحمات الفرامل

عمر الفحمات هو إلى حد كبير نتيجة عادات التشغيل اليومية، لا قرار الشراء. والبنود التالية ممارسات لا تتطلب تكلفة إضافية، بل الانضباط فقط.

• استخدام نظام الإبطاء أولًا: في المنحدر الطويل يتم التحكم في السرعة أولًا بالمبطئ أو فرامل المحرك؛ وتدخر فرامل الخدمة للضبط الأخير والتوقف.
• الترس الصحيح في المنحدر: يختار الترس المناسب قبل الدخول في المنحدر. فالنزول بترس عالٍ مع استخدام الفرامل باستمرار هو السيناريو الذي تنفد فيه الفحمات بأسرع ما يمكن.
• تجنب الكبح الخفيف المستمر: بدلًا من إبقاء الدواسة مضغوطة، يفضل إجراء كبح قصير وواضح عند الحاجة مع إتاحة فترات للتبريد بينها.
• مسافة الأمان والقيادة الاستباقية: قراءة حركة المرور مبكرًا تخفض عدد مرات الكبح مباشرة؛ ومن هنا يأتي أكبر فرق مصدره السائق.
• انضباط التحميل: توزيع الحمولة بشكل متوازن بين المحاور وعدم تجاوز الحدود القانونية يضمنان تقاسم نصيب الكبح بشكل صحيح.
• صيانة الآلية: يتحقق دوريًا من تشحيم مسامير التوجيه، وسلامة الجلدات الواقية، ووظيفة ذراع الضبط؛ فمعظم حالات التآكل المبكر تكمن في هذه البنود الثلاثة.
• سجل القياسات: يحتفظ في كل فحص بسجل بالمليمتر؛ ولا يكتسب تقدير العمر معناه إلا بهذا السجل.

مع أن فحمات الفرامل أكثر المواد الاستهلاكية في المركبة قابلية للتنبؤ، فإنها أكثر القطع التي تدار بالتخمين. غير أن الفحمات تخبرك بنفسها متى ستنتهي: تقاس سماكتها، ويحسب معدل التآكل، وتقدر المسافة المتبقية. وعند تطبيق هذه الخطوات الثلاث يتحول استبدال الفحمات من مفاجأة إلى بند عادي في خطة الصيانة. أما كل طقم فحمات ينفد قبل الموعد المتوقع فهو تقرير عطل؛ إذ يدل على كاليبر منحشر، أو ذراع ضبط لا يؤدي وظيفته، أو توازن فرامل مختل. وفي جميع الحالات تكون أحدث وثائق خدمة OE الخاصة برمز الشاسيه والمحور في المركبة هي الملزمة.

تواجه مادة الاحتكاك ظروف تشغيل مختلفة في ترتيبي القرص والطبلة؛ وقد تناولنا كيف يختلف النظامان من حيث الصيانة والتشغيل في مقارنتنا الفرامل القرصية أم فرامل الطبلة.

وهناك عنوان تشريعي جديد يطرح فيه التآكل لا من زاوية عمر القطعة فحسب، بل من زاوية الجسيمات الناتجة عنه أيضًا؛ وقد تناولنا الموضوع في مقالنا EURO7 وانبعاثات غبار الفرامل.

فئة المنتجات ذات الصلة: فحمات الفرامل