Нарізні з’єднання зернозбиральних комбайнів — об’єкт обслуговування

Головною перевагою нарізного з’єднання є компактність, надійність кріплення і можливість отримання потрібного напруження під час закручування. Частка нарізних з’єднань, що використовуються на сучасних зернозбиральних комбайнах, становить приблизно 1% за масою та 1,1–1,8% — за вартістю комбайна. Величина не велика, проте нарізні з’єднання є відповідальною з’єднувальною ланкою між окремими деталями, механізмами, агрегатами та системами. Досвід експлуатації свідчить, що погіршення показників функціонування або втрата роботоздатності окремих механізмів, агрегатів чи деталей у багатьох випадках спричиняє відмови проміжних з’єднувальних елементів — нарізних з’єднань. Досліджено, що 15–25% відмов зернозбиральних комбайнів першого року експлуатації відбуваються внаслідок відмов нарізних з’єднань. Використання великої кількості нарізних з’єднань на сучасних зернозбиральних комбайнах свідчить про актуальність виокремлення нарізних з’єднань як окремого елемента та дослідження питання забезпечення їхньої надійності.
Усі з’єднання, що використовуються на зернозбиральних комбайнах, можна поділити на групи.

• З’єднання, що забезпечують безпеку роботи оператора.


• З’єднання, що забезпечують роботоздатність машини.


• З’єднання, що забезпечують справність машини.

Належного обслуговування потребують з’єднання всіх трьох груп. Проте, на жаль, в умовах нестачі зернозбиральної техніки, високого відсотку спрацьованості наявної техніки (понад 95%) та низької кваліфікації робітників у центрі уваги залишаються з’єднання другої групи. Меншу увагу приділяють обслуговуванню з’єднань першої групи, ще меншу — третьої.
Надійна робота нарізних з’єднань визначається, зазвичай, міцністю, величиною сили попереднього закручування, рівномірністю закручування групових з’єднань і стабільністю сили закручування впродовж потрібного терміну експлуатації.
У режимі підвищених швидкостей руху кріпильні з’єднання комбайнів сприймають додаткові навантаження. У результаті тривалого впливу змінних динамічних навантажень виникає послаблення, внаслідок чого змінюються сили, що діють на його деталі, які додатково навантажуються як осьовими, так і поперечними. Тому, наприклад, болт замість роботи на розтяг, починає працювати на згин (рис. 1, a) чи зріз (рис. 1, б), унаслідок чого збільшуються зазори й у спряженні виникає ударне навантаження. Переміщення вузлів, викликане послабленням з’єднань, призводить до порушення співвісності, паралельності чи перпендикулярності валів і осей, що, своєю чергою, призводить до передчасного виходу з ладу.
Особливої уваги потребує зусилля закручування, позаяк на практиці зустрічаються випадки виходу з ладу від перевантаження осьовим зусиллям. Під час експлуатації машин у сільському господарстві режими навантаження на деталі та їхні з’єднання змінюються в широких межах. У разі надмірного закручування достатньо швидкого збільшення зовнішнього навантаження, щоб сталася залишкова деформація стрижня нарізного з’єднання.
Ще однією вимогою, що ставиться до нарізного з’єднання, є здатність зберігати зусилля попереднього закручування у визначених межах упродовж потрібного терміну експлуатації. Від того, скільки мотогодин може відпрацювати нарізне з’єднання без потреби у його підтягуванні, залежать наробіток на відмову, коефіцієнт готовності, витрати на проведення технічного обслуговування і ремонту тощо. Для найкращого збереження зусилля попереднього закручування під час збирання з’єднуваних деталей потрібно забезпечити повне прилягання поверхонь для зниження питомого тиску і виключення відповідного ущільнення на стику. Належного прилягання поверхонь можна досягти лише за умови точності та чистоти спряжених деталей, що не завжди виконується під час виготовлення деталей сільгоспмашин і їх збирання.
Результати багатьох досліджень свідчать, що для забезпечення надійної роботи кріпильних з’єднань потрібно під час збирання нормувати величину зусилля закручування. Наразі проблема вирішується застосуванням розроблених рекомендацій щодо відповідності моментів закручування номінальному діаметру, кроку нарізі, міцності матеріалу болтів і гайок (табл. 1).
Для гарантування потрібної стабільності зусилля закручування кріпильних з’єднань на сучасній сільгосптехніці використовують такі засоби фіксації: 1 — стопорні пристрої, що не впливають на величину зусилля попереднього закручування; 2 — стопорні пристрої, що впливають на величину зусилля попереднього закручування та крутного моменту.
До першої групи належать: 1— шплінтування головок болтів між собою дротом; 2 — розвальцьовування торця болта; 3 — стискання гайок з боку граней у двох точках; 4 — встановлення накидної стопорної шайби; 5 — застосування гайок з підвищеним тертям у нарізі тощо.
До другої групи належать: 1 — встановлення корончастих гайок зі шплінтами; 2 — встановлення контргайок; 3 — встановлення стопорних шайб із зовнішнім носком; 4 — встановлення пружинних шайб тощо.
Проведені дослідження ефективності стопорних елементів болтових з’єднань встановили, що найкращим способом збереження зусилля попереднього закручування є створення під час збирання потрібного зусилля притискання з’єднуваних деталей. Забезпечення потрібного напруження між витками нарізі є гарантом умови самогальмування гвинтової пари.
У разі недостатнього зусилля попереднього закручування болтового з’єднання застосування стопорних пристроїв не може поліпшити роботу з’єднання, внаслідок чого виникає потреба у періодичному контролі кріпильних з’єднань під час технічного обслуговування (ТО).
Існує кілька методів контролю зусилля закручування: за моментом закручування, за видовженням болта, за допомогою спеціальних шайб, за кутом повороту гайки, за допомогою тензодатчиків на болту, акустичний метод. Їхню характеристику наведено в таблиці 2.
На сучасних зернозбиральних комбайнах застосовують контроль зусилля за моментом закручування. Для вимірювання крутного моменту, створюваного під час збирання, використовують динамометричні ключі. Проте такий спосіб не забезпечує заданого зусилля попереднього закручування через великі коливання коефіцієнта тертя в нарізі та на опорній поверхні гайки. Дослідження свідчать, що коефіцієнт тертя в нарізі може змінюватися в широких межах: від 0,05 за ретельного виконання болтів та використання мастила до 0,5 — за грубої обробки нарізі та збирання без мастила.
Зміна коефіцієнта тертя на 5% викликає варіювання сили притискання з’єднуваних деталей до 23,44%. Наданий за таких умов потрібний крутний момент болту або гайці не відповідатиме потрібному зусиллю притискання з’єднуваних деталей — зусилля буде або недостатнім, або надмірним. Тому обслуговування з’єднань буде або запізнілим, коли відмова трапилася раніше, ніж з’єднання відпрацювало регламентований термін, або передчасним. Як наслідок, у першому разі виникають витрати, пов’язані з форсованим спрацюванням деталей машин, що працюють в умовах відмови елемента, в другому — збільшення затрат праці та матеріалів унаслідок недовикористання ресурсу обслуговуваних елементів. Незапланований поточний ремонт (ПР) унаслідок відмови потягне за собою значні затрати часу на відновлення роботоздатності машини, що в напружений час дуже важливо: година простою комбайна в піковий період відповідатиме в середньому 0,13% втрат урожаю.

Я. Михайлович,
канд. тех. наук, доцент НАУ,
А. Рубець,
асистент НАУ