يُعد فشل محمل قاطع آلة حفر الأنفاق (TBM) مشكلة شائعة تُواجه أثناء عمليات حفر الأنفاق. تحلل هذه الدراسة حالات الفشل هذه، وتحدد الأسباب الجذرية لتلف محامل الأدوات، وتقترح إجراءات فنية لمنع مثل هذه الأعطال، مما يضع أساسًا متينًا لتحسين البنية والتصميم.
1
الحمل الزائد على المحمل
الحمل الزائد على المحمل يمنع الدوران الطبيعي، مما يؤدي إلى تآكل غير متساوٍ لأداة القطع. كما أن التحميل المسبق المفرط على المحمل يمكن أن يؤدي إلى عزم دوران بدء مرتفع للقاطع، مما يسبب دورانه بشكل متقطع وبالتالي إحداث تآكل غير متساوٍ على حلقة القاطع.
تآكل الموسّع
عند حدوث تآكل في العدة أثناء عمليات الحفر دون اكتشافه في الوقت المناسب، يكون الوضع شديد الخطورة؛ ويجب تحديد هذه الحالات ومعالجتها في أقرب وقت ممكن. كما يمكن أن ينجم الضرر عن خلوص داخلي صغير جدًا في المحامل، أو استخدام مواد تشحيم غير مناسبة أو غير كافية، أو الأحمال الزائدة، أو التآكل الشديد، أو التركيب غير الصحيح للمحامل. ويمكن أن تؤدي جميع هذه العوامل إلى تلف سطحي شبيه بقشور السمك على أسطح المجاري والبكرات نتيجة الإجهاد المتكرر، مما يؤدي إلى حدوث التقشر. ولمنع التقشر الناتج عن الأحمال الزائدة، من الضروري اختيار خلوص داخلي مناسب للمحامل، وإعادة تقييم طريقة التشحيم ومواد التشحيم، وضمان التركيب الصحيح للمحامل.
2
المحمل يعمل بحرارة مرتفعة
يمكن أن يؤدي خلل في نظام تبريد رأس القاطع إلى ارتفاع حرارة المحامل واحتباسها؛ والتآكل المفرط اللاحق الذي يؤدي إلى الفشل يمكن أن يعرّض أدوات القطع المجاورة للحمل الزائد والفشل، مما يؤدي إلى انتشار سريع للفشل حتى تفشل جميع أدوات القطع على رأس القاطع بأكمله.
3
تآكل تنقري للمحمل
التآكل النقري هو نوع من الضرر الناتج عن إجهاد التدحرج في المواد، ويتميز بتكوين حفر صغيرة نقطية على سطح التدحرج. تشمل أسباب التآكل النقري التركيب غير الصحيح، أو انحناء العمود، أو ضعف دقة التصنيع للعمود أو المبيت. لمنع التآكل النقري، يجب إجراء تمركز صحيح للعمود، وتحسين جودة تصنيع العمود أو المبيت.
التآكل بين مجرى السباق والكرة
4
انزلاق المحمل
الظاهرة التي تظهر فيها أسطح التلامس للمحمل تآكلًا أو تغيرًا في اللون أو خدوشًا ناتجة عن الحركة الانزلاقية، أو حيث تتحرك حلقة المحمل إزاحةً محيطيةً نسبيًا بالنسبة للعمود أو المبيت أثناء التشغيل – تُعرف باسم انزلاق المحمل. الأسباب الرئيسية للانزلاق هي عدم كفاية التداخل في التركيب أو عدم إحكام ربط حلقة المحمل بشكل كافٍ. لمنع انزلاق المحمل، يجب زيادة التداخل في التركيب وإحكام ربط حلقة المحمل بشكل مناسب.
5
كسر المحمل
الظاهرة التي يحدث فيها كسر في الحلقة الخارجية أو الحلقة الداخلية أو العناصر الدوّارة، مما يؤدي إلى انتشار الشقوق في المكوّن وتكوين قطعتين منفصلتين أو أكثر. تشمل أسباب هذه الكسور: التداخل الزائد في التركيب، نصف قطر الشرائح الزائد على العمود أو المبيت، الحمل الصدمي الزائد، أو تطوّر التقشّر أو الضرر الناتج عن الاحتراق؛ أو الحمل الصدمي الزائد أو تطوّر التقشّر. ولمنع هذه الكسور، يجب اختيار التركيب المناسب، ويجب أن يكون نصف قطر شريحة العمود أو المبيت أصغر من بُعد شطفة المحمل، ويجب إعادة ضبط ظروف الحمل.