Co należy wiedzieć o wałach przegubowo-teleskopowych?

Wały przegubowo-teleskopowe - przeznaczenie

Wały przegubowo-teleskopowe służą do przenoszenia momentu obrotowego z wału odbioru mocy ciągnika (WOM) na wał przyjęcia mocy maszyny (WPM). Stanowią niezbędne połączenie ciągnika z napędzaną maszyną. Wały przegubowo-teleskopowe mogą przenosić momenty obrotowe do 5000 Nm i obracać się z prędkością do 1500 obr./min. W związku z tym, że poddawane są dużym obciążeniom, wykonuje się je z bardzo wytrzymałych materiałów i odpowiednio dobiera do współpracujących maszyn. Ze względów eksploatacyjnych muszą być właściwie konserwowane, a z uwagi na bezpieczeństwo użytkowania ich wirujące elementy powinny zostać dokładnie osłonięte.

Wały przegubowo-teleskopowe - budowa

Tradycyjny wał przegubowo-teleskopowy zbudowany jest z dwóch pojedynczych przegubów Cardana połączonych ze sobą wałem wielowypustowym współpracującym z tuleją wielowypustową. Zastosowany układ umożliwia kompensację zmiany długości oraz kątów wału występujących podczas wzajemnego przemieszczania się względem siebie ciągnika i maszyny napędzanej. Krzyżaki w przegubach Cardana łożyskowane są przy pomocy łożysk igiełkowych, które zostają osadzone w widłakach przegubu i zabezpieczone przed wpływem otoczenia od zewnątrz kołpakem, natomiast od środka przy pomocy gumowego pierścienia uszczelniającego współpracującego z krzyżakiem. W krzyżaku znajduje się smarownik niezbędny do okresowego smarowania łożysk.

Przyczyny uszkodzeń krzyżaków

Łożyska pracujące w wale przegubowo-teleskopowym narażone są na wiele uszkodzeń. Spowodowane jest to często przez zbyt duże obciążenia występujące przeważnie podczas zawracania ciągnikiem z pracującą maszyną rolniczą i skutkują pęknięciami pierścieni łożyskowych. Po przekroczeniu dopuszczalnego minimalnego promienia zawracania następuje zbyt duże odchylenie przegubów krzyżakowych, w wyniku czego powstaje utrata równomierności obrotów przegubów, co wywołuje drgania maszyny. W konsekwencji cały wał przegubowo-teleskopowy może zostać zablokowany. Przy prawidłowym sprzęgnięciu maszyny z ciągnikiem kąt, jaki tworzy się przy skręcaniu między zaczepami ciągnika i maszyny a wałem napędowym rozkłada się równomiernie na obydwa przeguby.

Maksymalne kąty łamania przegubu w wałach krajowych

dopuszczalny kąt ciągłej pracy	25o
dopuszczalny kąt chwilowej pracy	45o
maksymalny kąt łamania	55o

Wały przegubowo-teleskopowe - zasady doboru

Właściwy dobór wału przegubowo-teleskopowego do maszyny jest podstawowym warunkiem jego niezawodności i bezpiecznej pracy. Najlepiej w tym celu posłużyć się instrukcjami obsługi maszyn, aby ustrzec się przed ewentualną pomyłką i nie narazić się na awarię. Czasami jednak zmuszeni jesteśmy podejmować wybór samodzielnie. W takim wypadku dokonujemy tego z uwzględnieniem analizy trzech podstawowych czynników:

• wymaganego momentu obrotowego, od którego zależy średnica widełek, krzyżaków, rodzaj profilu rury oraz zabezpieczenia,
• rodzaju przegubów,
• rodzaju końcówek w ciągniku i maszynie.

Wały przegubowo-teleskopowe - zgodność momentów obrotowych

Znormalizowane wały przegubowo-teleskopowe mogą przenosić konkretne wartości momentu obrotowego. Stosując wał do napędu określonej maszyny trzeba zawsze upewnić się, czy przenoszony przez niego moment jest zgodny z określoną w instrukcji obsługi wartością momentu potrzebną do pracy danej maszyny.

Do napędu takich maszyn jak np. przetrząsarki, zgrabiarki, rozsiewacze zawieszane itp. stosuje się wały przenoszące moment nominalny 250 Nm, natomiast do napędu bron wirnikowych, sieczkarni polowych, pras zbierających potrzebne jest zastosowanie wału o momencie nominalnym 400 lub 540 Nm.

Wały przegubowo-teleskopowe - rodzaj połączenia z maszyną

• Wał z przegubami standardowymi. W przypadku maszyny zawieszanej najczęściej stosuje się wałki o standardowych przegubach, w których kąt dla pracy ciągłej wynosi 25º.
• Wał z przegubami szerokokątnymi. W odniesieniu do maszyny zaczepianej (np. prasa zbierająca, kosiarka rotacyjna), która na uwrociach nie jest podnoszona i zawracana, bardzo przydatny okazuje się wał przegubowo-teleskopowy z przegubami szerokokątnymi. Jeżeli odległość między maszyną a ciągnikiem utrzymuje się niewielką i powstaje przez to większy kąt pomiędzy osią wzdłużną wału a osią wzdłużną maszyny i ciągnika, najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie wałka z dwoma przegubami szerokokątnymi. Natomiast gdy odległość ta występuje większa i nie ma zjawiska silnego łamania wałka, można zastosować wałek posiadający jeden szerokokątny przegub, który zakładamy od strony maszyny.

Dobór odpowiedniej końcówki

Wybierając wał przegubowo-teleskopowy do maszyny rolniczej należy zwrócić uwagę na rodzaj końcówek wystających z ciągnika i maszyny. Najczęściej stosuje się króciec 6-frezowy występujący m.in. w ciągnikach Ursus o rozmiarze 1 i 3/8 cala. Wał dobieramy też mimo różnych wypustów. W przypadku, gdy ilość frezów jest różna, jednym z rozwiązań pozostaje założenie na wał redukcji, czyli odpowiednio przygotowanego sworznia z jednej strony z wypustami pasującymi na WOM ciągnika, z drugiej z króćcem pasującym do wału przegubowo-teleskopowego napędzającego maszynę. W przypadku maszyn ciężkich lepszym rozwiązaniem okazuje się zmiana widłaków lub końcówki w ciągniku.

Wały przegubowo-teleskopowe - określanie długości

Obecnie w sklepach oferowane są znormalizowane wały przegubowo-teleskopowe, których długość jest przystosowana do pracy z konkretnymi maszynami. Przy wyborze wału nie przypisanego do określonego modelu maszyny powinniśmy przeprowadzić próbę jego długości.

Wał przegubowo-teleskopowy do maszyn zawieszanych powinien posiadać długość, która pozwala na połączenie maszyny z ciągnikiem w najniższym położeniu podczas pracy oraz zapewnia możliwość skręcania w takim zakresie, abyśmy mogli podnieść maszynę w najwyższe położenie transportowe.

Wał przegubowo-teleskopowy do maszyn przyczepianych musi umożliwiać prawidłowe wykonanie najbardziej ostrego skrętu przez agregat.

Przeprowadzenie próby długości wału:

• zanim zainstalujemy wał przegubowo teleskopowy należy zsunąć obie jego części na minimalną długość i zaznaczyć to położenie na osłonie, umieszczając również dodatkowy znak zabezpieczający w odległości około 2 cm od naszego znaku,
• rozciągamy wał na maksymalną długość, również zaznaczając to położenie na osłonie i wykonując dodatkowy znak zabezpieczający,
• po założeniu wału w roboczym położeniu maszyny zawieszanej lub w położeniu do jazdy na wprost maszyny przyczepianej, znak zabezpieczający dla maksymalnej długości wału nie powinien być widoczny,
• nie włączając napędu wału trzeba ostrożnie podnieść maszynę zawieszaną w najwyższe położenie transportowe lub wykonać maksymalny skręt ciągnikiem z maszyną przyczepianą i zaobserwować, czy zewnętrzna część osłony nie zakrywa znaku zabezpieczającego przy minimalnej długości wału.

Sprzęgła w wale przegubowo-teleskopowym

Główną przyczyną awarii wałów przegubowo-teleskopowych jest stosowanie nieodpowiedniego wału do napędu danego typu maszyny. Dlatego w zależności od rodzaju maszyny i jej zapotrzebowania na moc dobieramy wały z zabezpieczeniami w formie sprzęgieł. Przerywają one przenoszenie napędu kiedy zostaje przekroczona wartość nominalna momentu obrotowego. Napęd jest wtedy automatycznie rozłączany, aby zapobiec uszkodzeniu mechanizmu maszyny.

Stosuje się następujące rozwiązania:

• sprzęgło z kołkiem ścinanym (zrywalne). Służy do ochrony elementów przekazujących moc z ciągnika do maszyny i w razie przeciążenia przerywa przenoszenie momentu obrotowego. Tego typu sprzęgła mają zastosowanie na wałach przenoszących małe momenty obrotowe, np. w rozsiewaczach nawozów. W sytuacji nagłego zatrzymania tarcz wysiewających, sworzeń jest zrywany i napęd zostaje przerwany. Aby ponownie wykorzystać sprzęgło, należy wymienić ściętą śrubę,
• sprzęgło przeciążeniowe (cierne). Przerywa napęd wówczas, gdy moment obrotowy osiąga wartość, na jaką jest nastawione. Za pomocą śrub można regulować wcześniej siłę, przy której sprzęgło zacznie się ślizgać. Podczas przeciążenia występuje poślizg tarczy, ale napęd zostaje cały czas przekazywany. W takiej sytuacji należy natychmiast go odłączyć, gdyż tarcze mogą się szybko przegrzać, a nawet spalić. Sprzęgła przeciążeniowe tarczowe znajdują głównie zastosowanie do ciężkich maszyn, jak brony wirnikowe, czy sieczkarnie do zielonek;
• sprzęgło jednokierunkowe. Pozwala na przenoszenie momentu tylko w jednym kierunku. Używane jest w maszynach z elementami o dużym momencie bezwładności, które trudno rozpędzić, ale również niełatwo zatrzymać w krótkim czasie (np. kosiarki rotacyjne).

Wały przegubowo-teleskopowe - osłony

Każdy wał przegubowo-teleskopowy powinien być obowiązkowo zaopatrzony w osłonę. Ten ochronny element wyposażenia produkuje się zazwyczaj z tworzywa sztucznego w dwóch wersjach: pełnokrytej i półkrytej. Osłony muszą spełniać wymagania bezpieczeństwa zawarte w normie PN-EN 12965.

Osłona wału powinna spełniać następujące warunki:

• zewnętrzne elementy osłony nie powinny się obracać razem z wałem napędowym,
• na osłonie powinny być umieszczone ostrzeżenia o konieczności zapoznania się z instrukcją obsługi,
• osłona powinna być tak skonstruowana, aby nie można jej było zdemontować bez użycia narzędzi.

Wały przegubowo-teleskopowe w osłonach pełnokrytych przyłącza się najczęściej za pomocą dwóch symetrycznych łączy mocowanych do wspornika na korpusie maszyny.

Wały przegubowo-teleskopowe w osłonach półkrytych posiadają łącze zatrzaskowe z zabezpieczeniem w formie daszka instalowanego na korpusach ciągnika i maszyny. Zatrzaski muszą pewnie połączyć się z korpusem. Praca wału w osłonie półkrytej bez zainstalowania osłon daszkowych na ciągniku i maszynie naraża użytkownika na bezpośredni kontakt z wirującymi elementami wału.

Zasady eksploatacji wału

• Używając wału w osłonie półkrytej, ciągnik i maszyna muszą mieć dodatkowe osłony (daszki).
• Wał przegubowo-teleskopowy można dołączać i odłączać tylko przy:
• wyłączonym wale odbioru mocy ciągnika (WOM),
• wyłączonym silniku ciągnika,
• wyjętym ze stacyjki kluczyku,
• zaciągniętym hamulcu postojowym.
• Wał przegubowo-teleskopowy ma na obudowie oznaczenie wskazujące, który koniec należy podłączyć do ciągnika i nim trzeba się kierować w czasie montażu.
• Wyposażenie wału w sprzęgło zwiększa bezpieczeństwo pracy i zmniejsza ryzyko uszkodzenia wału lub maszyny.
• Po zamontowaniu wału trzeba:
• sprawdzić, czy jest właściwie osadzony przez próbę ściągnięcia go z WOM ciągnika i WPM maszyny,
• przyczepić łańcuszki zabezpieczające przed obracaniem się osłony do nieruchomej części ciągnika i maszyny.
• Jeśli wynika to z instrukcji obsługi danej maszyny, wał przegubowo-teleskopowy powinien być podłączony do ciągnika tylko na czas pracy.
• Podczas transportu wał należy przechowywać w pozycji poziomej, aby uniknąć uszkodzenia osłon i innych elementów zabezpieczających.
• Do podtrzymywania wału w trakcie postoju i transportu maszyny należy wykorzystać uchwyt znajdujący się na jego dyszlu.
• Przed włączeniem wału należy upewnić się, że wybrana prędkość obrotowa wału odbioru mocy ciągnika odpowiada dopuszczalnej prędkości obrotowej maszyny i czy kierunek obrotów WOM jest właściwy.
• Przed włączeniem wału należy upewnić się, czy nikt nie znajduje się w strefie pracy wału.
• Zabrania się przechodzenia nad i pod wałem, a także stawania na nim.
• Nasadkę WOM ciągnika trzeba zdejmować przed podłączeniem wału, a po odłączeniu ponownie nałożyć (jeśli ciągnik ją posiada).
• Należy stosować się do znaków ostrzegawczych znajdujących się na osłonie wału przegubowo teleskopowego i na maszynach.
• Po zakończeniu pracy trzeba maszynę i wał oczyścić z resztek roślinnych, brudu i błota.
• Należy pamiętać o smarowaniu poszczególnych części wału zgodnie z instrukcją znajdującą się na osłonie.

Konserwacja wału przegubowo-teleskopowego

Zachowanie czystości

To najważniejsza zasada w konserwacji i użytkowaniu wałka - utrzymywanie go w czystości. Niejednokrotnie po odłączeniu wałek kładzie się na ziemi. Wtedy przylega do niego dużo brudu i piasku. W połączeniu ze smarem staje się on pastą szlifierską, która po jakimś czasie doprowadzi do awarii podzespołu.

Prawidłowe przechowywanie

Jeżeli maszyna posiada elementy służące do zawieszenia lub położenia wału, koniecznie należy z nich korzystać. W innym przypadku warto pomyśleć o ich dorobieniu. W każdym razie zdecydowanie odradzamy używania do tego celu łańcucha blokującego osłonę wału. Ma on za zadanie jedynie powstrzymywanie tarczy przed obracaniem się i nie nadaje się do utrzymania pełnego ciężaru wału 

Smarowanie to zapewnienie długowieczności wału

Smarowanie dotyczy zarówno profili, jak i innych części wału, takich jak sprzęgła czy krzyżaki. Zwykle do tego celu można użyć standardowego smaru. Długość cykli smarowania różni się w zależności od producenta oraz części, jaką chcemy nasmarować. Może ona wynosić od 8 do nawet 250 godzin pracy. Należy w każdym razie pamiętać o tym, że im częściej wykonuje się smarowanie, tym żywotność wału jest dłuższa.

Najważniejsze zasady bezpieczeństwa

W czasie pracy z udziałem wału należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, takich jak:

• stosować wał przegubowo-teleskopowy zalecany przez producenta;
• na podłączonym wale nie wolno stawiać i wieszać żadnych przedmiotów;
• wał nie może ocierać się o opony i inne części ciągnika lub maszyny;
• nie wolno dopuścić do przekraczania maksymalnych kątów łamania;
• nie rozsuwać wału do samego końca;
• przed przystąpieniem do usuwania awarii maszyny, najpierw należy wyłączyć napęd wału i silnik ciągnika;
• nie zbliżać się do wirującego wału i nie wykonywać w jego pobliżu jakichkolwiek czynności;
• wały z uszkodzonymi osłonami lub niesprawnymi przegubami nie nadają się do użytkowania i należy je wymienić.

***

W materiale staraliśmy się przybliżyć informacje związane z budową i eksploatacją wałów przegubowo-teleskopowych stosowanych w krajowym rolnictwie. W sklepie mizar.com.pl znajdziecie szeroki asortyment tych podzespołów i ich elementów. Serdecznie zapraszamy!