آلة الحفر اللبي الأوتوماتيكية لخلطات الأسفلت هي جهاز متخصص للاختبارات المعملية والميدانية، مصمم لإعداد عينات لبية أسطوانية من خلطات الأسفلت وهياكل الرصف. بفضل التحكم الآلي، وأداء الحفر المستقر، والتشغيل عالي الدقة، تُسهم هذه الآلة في تحسين كفاءة واتساق إعداد العينات لتقييم أداء الأسفلت. تتناول هذه المقالة المعايير الفنية ووظائف الآلة، وتركيبها وتشغيلها، والتحضير قبل التشغيل، وإجراءات التشغيل التفصيلية، وطرق استكشاف الأعطال الشائعة، واحتياطات السلامة الأساسية لضمان استخدام موثوق وآمن.

أولاً: المعايير الفنية ووظائف آلات حفر اللب الأسفلتي

(أ) معايير الوظيفة الأساسية

1. أحجام العينات الأساسية المدعومة

القطر × الارتفاع: ١٠٠ مم × ١٨٠ مم، ٥٠ مم × ١٨٠ مم، ٣٨ مم × ١٨٠ مم، ١٢٥ مم × ١٠٠ مم (تتوفر أحجام مخصصة)

2. أحجام عينات جهاز أخذ العينات المحورية

الكتل القياسية: 300 مم × 300 مم، 450 مم × 150 مم × 180 مم؛ الأسطوانية: Φ100 مم × 180 مم، Φ150 مم × 180 مم

3. منصة تحريك العينات

مسارات ثنائية المحور (محور س/محور ص):

<br>محور س: 0-150 مم (دقة ±0.1 مم)

<br>محور ص: 0-250 مم (دقة ±0.1 مم)

<br>يدعم الضبط الدقيق اليدوي باستخدام المقبض والبرمجة التلقائية (إحداثيات مُسبقة الضبط عبر شاشة اللمس)

٤. سرعة دوران مثقاب الحفر

سرعة متغيرة باستمرار (السرعة الافتراضية ٦٥٠ دورة في الدقيقة، قابلة للتعديل حسب الحاجة)

٥. سرعة تغذية اللب

من ٠ إلى ١٥٠ مم/دقيقة (قابلة للتعديل، مناسبة لخلطات الأسفلت ذات الصلابة المختلفة)

٦. خطأ تعامد اللب

≤١٪ (ضمان الدقة من خلال أكمام توجيه مصنوعة من سبائك عالية المتانة ومحامل دقيقة)

٧. مستوى الأتمتة

تحكم آلي بالكامل (عملية متكاملة تبدأ من "تشغيل لقمة الحفر ← تحديد موضع المنصة ← تغذية اللب ← سحب اللب وإيقاف التشغيل"، مع دعم التشغيل/الإيقاف الطارئ بضغطة زر واحدة)

٨. معالجة مياه الصرف الصحي بالترشيح

نظام ترشيح متكامل ذو دوران مستمر:<br>دقة الترشيح ≤٥٠ ميكرومتر<br>العملية: قناة تحويل مياه الصرف الصحي ← غربال أولي (يحجز الجزيئات الكبيرة) ← عنصر ترشيح دقيق ← خزان مياه نظيفة لإعادة الاستخدام، تصريف صديق للبيئة

المعايير المرجعية:

صُممت الآلة وفقًا لما يلي:

ASTM D5361/D5361M - الممارسة القياسية لأخذ عينات من الخلطات الإسفلتية المضغوطة للاختبار

AASHTO T 24 - الطريقة القياسية لاختبار عينات اللب الإسفلتي المحفورة

EN 12697-27 - الخلطات الإسفلتية - طرق الاختبار - أخذ العينات

EN 12697-29 - الخلطات الإسفلتية - طرق الاختبار - تحديد أبعاد عينة إسفلتية

(٢) الهيكل الأساسي والمواصفات الفنية

١. تصميم متوافق مع مواصفات متعددة

مزود بمشابك وقواعد تثبيت مخصصة، وهو متوافق مع عينات الكتل المحورية ذات اللب (٣٠٠×٣٠٠ مم، ٤٥٠×١٥٠×١٨٠ مم)، والعينات الأسطوانية (قطر ١٠٠×١٨٠ مم، قطر ١٥٠×١٨٠ مم)، والمكونات الحلقية ذات اللب الشعاعي (قطر ١٥٠×١٠٠ مم). تضمن المشابك ثبات العينات ودقة موضع اللب.

2. منصة متحركة عالية الدقة

نظام الحركة: يستخدم المحور X (الجانبي) والمحور Y (الرأسي) محركات مؤازرة، ومحركات لولبية كروية، وموجهات خطية، مما يضمن حركة سلسة ودقة تكرار ≤ 0.1 مم.

أوضاع التشغيل: يدعم الضبط اليدوي الدقيق (التحكم بالمقبض) والبرمجة التلقائية (يتم إدخال إحداثيات الهدف عبر شاشة لمس مقاس 10 بوصات، وتتحرك المنصة تلقائيًا إلى الموضع المحدد)، مما يتكيف مع متطلبات أخذ العينات متعددة المناطق للعينات المعقدة.

3. نظام تحكم ذكي

عملية تشغيل آلية:

تتضمن الآلة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) لتحقيق تحكم آلي كامل في عملية الحفر بأكملها: بدء تشغيل مثقاب الحفر ← تحديد موضع المنصة ← تغذية الحفر الأساسي ← سحب المثقاب وإيقافه. كما تدعم التشغيل بضغطة زر واحدة ووظائف إيقاف الطوارئ المزدوجة الاحتياطية، وذلك بفضل أنظمة الحماية الميكانيكية والإلكترونية.

إعدادات المعلمات:

تتيح شاشة اللمس الخاصة بواجهة المستخدم للمستخدمين ضبط المعلمات الرئيسية، بما في ذلك سرعة مثقاب الحفر (السرعة الافتراضية 650 دورة في الدقيقة)، وسرعة التغذية (من 0 إلى 150 مم/دقيقة)، وعمق الحفر المستهدف، وغيرها من الإعدادات. وهذا يمكّن الجهاز من تلبية متطلبات الحفر اللبي لخلطات الأسفلت ذات مستويات الصلابة المختلفة.

الحماية والسلامة:

يحتوي النظام على وظائف حماية متعددة، تشمل الحماية من الحمل الزائد (مراقبة تيار المحرك)، وكشف انحشار مثقاب الحفر (تغذية راجعة لعزم الدوران)، وزرّي إيقاف طارئ احتياطيين لضمان التشغيل الآمن والموثوق.

4. التحكم في التعامد والدقة

آلية التوجيه: باستخدام غلاف توجيه مصنوع من سبيكة عالية القوة (مثبت محوريًا مع رأس الحفر) ونظام تحديد المواقع الدقيق للمحامل، يتم تغذية رأس الحفر دائمًا بشكل عمودي على طول محور العينة، مع خطأ في التعامد لا يتجاوز 1%.

المعايرة في الوقت الحقيقي (اختياري): يقوم مستشعر تحديد المدى بالليزر بمراقبة المسافة الأولية بين لقمة الحفر وسطح العينة، ويقوم بضبط نقطة بدء التغذية ديناميكيًا لتحسين دقة موضع أخذ العينات الأساسية.

5. جهاز معالجة مياه الصرف الصحي بالترشيح

المتطلبات الوظيفية: أثناء عملية استخراج اللب، يُرش تيار مستمر من سائل التبريد (ماء أو سائل تبريد خاص) لتبريد مياه الصرف الصحي وإزالة الشوائب. يشتمل الجهاز على نظام ترشيح دائري لمنع تصريف مياه الصرف الصحي مباشرةً.

التنفيذ التقني:

عملية الترشيح: تُجمع مياه الصرف الصحي عبر قناة توجيه ← غربال أولي (يحجز الجزيئات الكبيرة) ← عنصر ترشيح دقيق (دقة ترشيح 50 ميكرومتر، يزيل الغبار الناعم وجزيئات الأسفلت) ← خزان مياه نظيفة لإعادة الاستخدام.

تصميم الصيانة: يدعم عنصر الترشيح الاستبدال السريع؛ ويحتوي خزان مياه الصرف الصحي على وظيفة إنذار مستوى لتنبيه المستخدمين لتنظيف الرواسب بانتظام وضمان كفاءة ترشيح مستقرة على المدى الطويل.

ثانياً: تركيب وتشغيل آلات حفر اللب الأسفلتي (وصف موجز)

(أ) متطلبات بيئة التركيب

درجة الحرارة المحيطة: من 5 إلى 40 درجة مئوية؛ الرطوبة النسبية: ≤ 80% (بدون تكثف)؛

الأرضية: مستوية وصلبة (أساس خرساني، استواء ≤ 3 مم/م²)؛

مصدر الطاقة: تيار متردد 380 فولت ± 10% (نظام ثلاثي الأطوار بخمسة أسلاك)، قدرة ≥ 5 كيلوواط؛

سائل التبريد: ماء الصنبور النظيف أو سائل تبريد خاص (معدل التدفق ≥ 5 لتر/دقيقة).

(٢) خطوات التركيب (دليل المستخدم)

١. ضع الوحدة الرئيسية على سطح مستوٍ وقم بتسويتها باستخدام قاعدة امتصاص الاهتزازات (معايرتها بميزان تسوية)؛

٢. قم بتوصيل سلك الطاقة (مع التأكد من التأريض الجيد) وخطوط التبريد؛

3. قم بتركيب وحدة ترشيح مياه الصرف الصحي (قم بتوصيل قناة التوجيه بمنطقة أخذ العينات الأساسية، وقم بتوصيل غلاف المرشح بخزان المياه النظيفة)؛

4. قم بتشغيل الطاقة، وابدأ تشغيل نظام التحكم، وتأكد من أن شاشة اللمس واستجابة المحرك تعملان بشكل طبيعي.

(ثالثًا) التشغيل التجريبي (يوصى بإتمامه من قبل الفنيين التابعين للشركة المصنعة)

يشمل ذلك اختبارات عدم التحميل (دوران المغزل، حركة المنصة)، ومعايرة إحداثيات المنصة (التحقق من الدقة)، واختبارات الاستقامة (فحص أخذ عينات لبية قياسية)، والتحقق من وظيفة ترشيح مياه الصرف الصحي، إلخ.

ثالثًا: إجراءات تشغيل آلات حفر اللب الأسفلتي (خطوات تفصيلية)

(أ) التشغيل والتهيئة

١. وصّل مصدر الطاقة وشغّل المفتاح الرئيسي لبدء تشغيل نظام التحكم (ستضيء شاشة اللمس).

٢. افحص واجهة شاشة اللمس الرئيسية للتأكد من عدم وجود أي تنبيهات أعطال (مثل "خلل في المغزل" أو "تجاوز حد المنصة")؛ في حال وجود أي منها، قم بتشخيص العطل وإعادة الضبط وفقًا للتعليمات.

٣. أدر المغزل يدويًا (بسرعة منخفضة) للتأكد من صحة اتجاه الدوران (عادةً ما يكون اتجاه القطع مع عقارب الساعة).

(٢) إعدادات المعلمات (التشغيل عبر شاشة اللمس)

١. ادخل إلى واجهة "إعدادات المعلمات" واضبط ما يلي وفقًا لمتطلبات العينة وعينة اللب:

<br>سرعة مثقاب الحفر (القيمة الافتراضية ٦٥٠ دورة في الدقيقة، ويمكن تخفيضها إلى ٥٠٠ دورة في الدقيقة للمواد اللينة، وزيادتها إلى ٨٠٠ دورة في الدقيقة للمواد الصلبة)؛

سرعة التغذية (افتراضياً 30-50 مم/دقيقة، ويمكن زيادتها قليلاً للمواد اللينة، وتخفيضها إلى 10-20 مم/دقيقة للمواد الصلبة)؛

عمق اللب المستهدف (مثلاً 180 مم)؛

نمط أخذ العينات الأساسية (محوري/قطري).

٢. ضبط إحداثيات منصة حركة العينة (المحور س/المحور ص):

<br>أدخل الإحداثيات الأفقية (المحور X) والرأسية (المحور Y) لموضع أخذ العينة الأسطوانية المستهدف (على سبيل المثال: X=75 مم، Y=120 مم)؛

<br>أو اختر "الوضع اليدوي" واضبط موضع المنصة بدقة باستخدام المقابض.

(ثالثًا) تثبيت العينة وتحديد موضعها

1. ضع العينة في حامل المنصة المتحركة، واضبط موضعها بحيث تتطابق نقطة أخذ عينة اللب المستهدفة مع محور مثقاب الحفر (راجع مقياس المنصة).

2. ثبّت العينة (بقوة معتدلة لتجنب التشوه مع ضمان ثباتها). استخدم ميزانًا إذا لزم الأمر لمعايرة استواء العينة.

(رابعاً) عملية استخراج العينة الأساسية تلقائياً

١. بعد التأكد من صحة البيانات، اضغط على زر "التشغيل التلقائي" على شاشة اللمس. سيعمل الجهاز وفقاً للخطوات التالية:

<br>يبدأ عمود الدوران بالعمل (ويصل إلى السرعة المحددة) → تتحرك المنصة إلى الإحداثيات المحددة مسبقًا → تتقدم لقمة الحفر لاستخراج العينة الأسطوانية → يتم التراجع التلقائي بعد الوصول إلى العمق المطلوب → تعود لقمة الحفر إلى الموضع الأولي.

2. راقب النقاط التالية أثناء استخراج العينة الأسطوانية:

<br>ما إذا كان سائل التبريد يتم رشه بشكل مستمر على منطقة القطع؛

<br>ما إذا كان هناك أي اهتزاز أو ضوضاء غير طبيعية في الجهاز (اضغط على زر الإيقاف الطارئ فورًا في حال حدوث أي خلل)؛

<br>ما إذا كانت مياه الصرف الناتجة تتدفق بشكل طبيعي إلى قناة التوجيه.

(خامساً) إيقاف التشغيل وإزالة عينة اللب

١. بعد اكتمال أخذ عينة اللب، سيتوقف الجهاز تلقائيًا (أو يمكنك الضغط يدويًا على زر "إيقاف").

٢. قم بفك مشبك العينة وأخرجها مع عينة اللب (أو أخرج عينة اللب مباشرةً).

٣. نظّف مثقاب الحفر وبقايا المنصة، وتأكد من سلامة عينة اللب (عدم وجود تلف أو انفصال طبقات شديد).

(VI) إيقاف التشغيل

١. أوقف تشغيل المغزل ونظام التغذية (عبر خيار "إيقاف تشغيل النظام" على شاشة اللمس).

٢. افصل مصدر الطاقة الرئيسي (في حال عدم الاستخدام لفترة طويلة).

٣. نظّف سطح الجهاز من مياه الصرف والشوائب، وسجّل بيانات أخذ العينات الأساسية ومعلومات العينة.

رابعاً: صيانة ورعاية آلات حفر اللب لخلطات الأسفلت

(أ) الصيانة اليومية

بعد كل استخدام، نظّف سطح الجهاز من مياه الصرف ومخلفات الحفر (امسح بقطعة قماش ناعمة؛ لا تستخدم مذيبات أكالة)؛ نظّف الرواسب والشوائب في خزان فلتر مياه الصرف.

افحص تآكل رأس الحفر (استبدله عندما يتجاوز عمق القطع 1 مم)؛ تأكد من عدم وجود تسريبات في أنابيب التبريد.

(٢) الصيانة الدورية (شهريًا/ربع سنويًا)

استبدل عنصر الترشيح الدقيق لمياه الصرف الصحي (يُستبدل عادةً كل ٥٠-١٠٠ دورة أو عند صدور إنذار فرق الضغط لعنصر الترشيح، وذلك حسب وتيرة الاستخدام).

شحّم أدلة المحورين X/Y والبراغي اللولبية (ضع كمية مناسبة من الشحم).

تحقق من خلوص محمل المغزل (اضبطه أو استبدله في حال حدوث اهتزاز غير طبيعي)؛ واضبط دقة تحديد موضع المنصة المتحركة (تحقق من ذلك باستخدام كتل القياس القياسية).

(ثالثًا) التخزين طويل الأمد

نظف الجهاز وضع عليه زيتًا مانعًا للصدأ (على الأجزاء المعدنية المكشوفة)؛ أزل رأس المثقاب وخزنه بشكل منفصل؛ أفرغ خزان مياه الصرف وجففه.