Спецможливості
Статті

Ні — обрізуванню валів: відповідальність шліцьового з’єднання за ваше життя

05.06.2008
93
Ні — обрізуванню валів: відповідальність шліцьового з’єднання за ваше життя фото, ілюстрація
У конструкціях тракторів і сільськогосподарських машин, що випускаються серійно, а також у розроблюваних перспективних машинах широко застосовують шліцьові з’єднання для передачі крутного моменту від силового агрегата рушіям, робочим органам та іншим вузлам і агрегатам машини. Особливістю шліцьових з’єднань машин є те, що величина навантаження за різних умов експлуатації і умов зчленування в процесі роботи змінюється в широких діапазонах і в окремих випадках, в екстремальних умовах, відхиляється від допустимих значень залежно від об’єктивних і суб’єктивних факторів технічної експлуатації машин.

На працездатність шліцьового з’єднання впливає порушення співвісності зчленування, технічні неполадки і поломки привідних робочих органів, вузлів, різні дорожні, грунтово-кліматичні умови, глибина обробітку грунту, забивання, залипання грунтом, урожайність та інші фактори. Отож надійність роботи шліцьового з’єднання значною мірою визначає надійність роботи машини в цілому. Водночас працездатність шліцьових з’єднань у серійних машинах у багатьох випадках невисока. Потреба підвищення їх надійності зростає, оскільки спостерігається зростання питомої потужності, що передається силовими передачами машин.


Аналіз протоколів контрольних випробувань окремих тракторів і сільськогосподарських машин свідчить, що впродовж низки років показники якості тракторів і сільгоспмашин, що випускає промисловість, — надійність, коефіцієнт готовності, кількість відмов — не відповідають вимогам, а в низці випадків окремі показники навіть нижчі, ніж це передбачено затвердженими технічними умовами (ТУ) на виготовлення цих машин, відмічається украй низька надійність їх трансмісії: зчеплення, коробки передач, бортових передач. Велику питому витрату під час капітального ремонту трактора Т-150К через значне спрацювання шліцьових з’єднань мають деталі: вал первинний КП, вал зчеплення, вал привода ВВП.


Характер пошкодження шліцьових з’єднань залежить від умов навантаження, матеріалу шліцьових з’єднань, виду і режиму хімічно-термічної обробки, точності виготовлення і зазорів у з’єднаннях, наявності змащення, конструкції, технології виготовлення.


Аналізуючи відмови тракторів, можна відзначити такі основні види пошкодження шліцьових з’єднань:



  • зношення конструкції поверхні зубів, викликане осьовими і радіальними мікроковзаннями;

  • зминання, пластична деформація елементів з’єднання;

  • поломка і зрізання зубів;

  • поломка або скручування шліцьового вала;

  • розрив між втулкою і внутрішніми зубами, викликане розпірними (радіальними) силами в з’єднаннях евольвентного і трикутного профілів і відцентровими силами у високошвидкісних проводах.

Основною причиною поломок шліцьових з’єднань у трансмісіях тракторів, автомобілів, будівельних, сільськогосподарських та інших машин є зношення бічних граней шліців у вигляді спрацювання в місці сполучення вала з втулкою. Спрацювання зубів є наслідком дії навантаження і відносних переміщень (ковзання) контактуючих поверхонь. Причини ковзання: перекошення або неспіввісність деталей шліцьового з’єднання, похибки просторового положення елементів шліцьового профіля, зміщення осей вала і втулки під дією радіальної сили.


У шліцьовому з’єднанні, навантаженому крутним моментом і радіальною силою, ковзання має місце і за відсутності похибок виготовлення чи монтажу. Це пояснюється неоднаковим навантаженням зубів, розташованих по колу, а відповідно, і різною величиною їх контактних деформацій, що призводить до неспіввісності деталей з’єднання.


Зношення робочих поверхонь спостерігається і в з’єднаннях, що мають перехідні посадки, коли відносні переміщення елементів з’єднання зведені до мінімуму. В такому разі наявна фретинг-корозія, або контактна корозія, коли зношення виникає через руйнування і виникнення окисної плівки. Продуктом зношення є рихлий, схожий на іржу порошок бурого кольору. Часточки окислів відстають у зоні контакту і, внаслідок незначних відносних переміщень поверхонь, не виносяться звідти. Внаслідок підвищеної твердості часточки окислів діють як абразиви і спричинюють посилене зношення зчленованих поверхонь. Основними причинами виникнення контактної корозії є:



  • великі тиски в контакті;

  • відносні переміщення контактних поверхонь (зворотно-поступальні) з амплітудою в частки мікрона і частотою, що дорівнює частоті обертання з’єднання;

  • доступ кисню до зони контакту;

  • однорідність металів і низька твердість поверхонь.

Зминання шліців спостерігається за низької твердості їх робочих поверхонь, що є характерним для з’єднань, які піддаються великим навантаженням.


Поломки від втоми зубів і їх зрізання — украй рідкісне явище. Вони свідчать про помилки під час проектувань з’єднань або є наслідком аварійної ситуації. Заїдання в шліцьових з’єднаннях виявляється в тому, що робочі поверхні шліців вала і втулки при передачі крутного моменту міцно схоплюються. Причиною заїдання є високі питомі тиски, які можуть виникнути в з’єднанні при зменшенні довжини робочої поверхні шліців.


Заводи — виробники сільськогосподарської техніки — працюють над удосконаленням шліцьових з’єднань, що дасть змогу підвищити їх надійність і подовжити довговічність роботи. Під час виконання ремонтних робіт завдання механізаторів — не порушити співвісність шліцьових з’єднань і, ясна річ, ні в якому разі не вносити власних “удосконалень” у таке відповідальне з’єднання.


Останнім часом багато фірм виконують переобладнання тракторів типу Т-150К, установлюючи на них двигуни ЯМЗ, що добре себе зарекомендували. Проте двигуни МСД і ЯМЗ мають суттєві відмінності щодо способу з’єднання з трансмісією та щодо відбору потужності. Виготовлення і установка перехідного пристрою потребує високого професіоналізму. Розроблений і сертифікований перехідний пристрій для переобладнання двигуна ЯМЗ для тракторів Т-150 (Т-150К) не погіршує науково обгрунтованих конструкторами заводу і перевірених часом пристроїв відбору потужності трансмісії від двигуна. На жаль, існують і інші організації, що пропонують послуги переобладнання і які для “простоти” конструкції перехідного пристрою укорочують шліцьову частину вала приводу ВВП. Нібито таке “обрізання” і невелике і встановлюють замість фланця з довжиною шліца 53–55 мм сплющену шліцьову втулку — лише 10–15 мм, проте, внаслідок такого “вдосконалення” робоча довжина шліців вала скорочується на 20–30%, а навантаження в зачіплюванні зростають багаторазово.


Скептики можуть заперечити, що через цей вал, а відповідно, через укорочене шліцьове з’єднання передається крутний момент, перш за все, для привода ВВП. А трактори типу Т-150 (Т-150К) не так часто використовують в агрегаті з сільськогосподарськими машинами, які потребують активного привода. До того ж, щоб привести насос коробки передач, гідропідсилювача керма і гідронавісної системи, великий крутний момент не потрібен, а якщо вийде з ладу — не такі вже й великі затрати на ремонт. Проте так гадають дилетанти. Описане шліцьове з’єднання працює у важких умовах, про які йшлося вище. А коли відмовить таке укорочене з’єднання (а рано чи пізно відмова таки виникне) — залежить від умов експлуатації, матеріалу і термообробки зчленованих шліців, які, на жаль, також часто виконуються зі значними відхиленнями від заводських технічних умов. І відмовить не тільки ВВП. Відмовить у роботі весь трактор! Та ще й у найвідповідальніший момент, коли виникають значні навантаження, наприклад, під час руху круто вгору. Відсутність подачі оливи під тиском у гідропідтискні муфти коробки передач і рульового керування призводить до того, що трактор стає некерованим, роз’єднується трансмісія (всі передачі вимкнені), не працює рульове управління — і трактор...


Тож чи варто ризикувати життям тракториста і людей, які можуть бути на той час поряд, купуючи дешеве перехідне? Адже давня народна мудрість говорить: “Дешева рибка — погана юшка”.


 


М. Макаренко,


провідний фахівець із нової техніки НТЦ “Агропромтрактор” ХНТУСГ,


А. Сергеєва,


канд. техн. наук, доцент ХНТУСГ

Інтерв'ю
Змінити своє життя та переїхати за кордон, до Європи, мріє зараз чи не кожен українець. Про те, чи настільки позитивним є цей досвід та яким чином будувати свою аграрну стратегію, аби завоювати
Ігор Чечітко, директор компанії  HZPC Ukraine
Після того, як запрацювала Угода про вільну торгівлю з ЄС, низка українських сільгоспвиробників спробували вийти на європейський ринок. Стало зрозуміло, що продукцію, яка продається у свіжому вигляді,

1
0