Спецможливості
Статті

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

05.06.2008
154
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
Ольга Насонова, ресторанний експерт, концептолог і аналітик
В Європі та Америці вже давно цінується все, що відрізняється від масового продукту в маркетах, так званий hand made, до якого відносяться в тому числі і продукти, вирощені на приватних фермерських
Раїса Вожегова, доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент НААН України, директор Інституту зрошуваного землеробства
Інститут зрошуваного землеробства НААН України посів 1-е місце серед експортерів наукоємної продукції та отримав Міжнародний сертифікат «Експортер року». Його керівника - доктора сільськогосподарських

1
0