Wały przegubowo-teleskopowe: rodzaje, serwisowanie i prawidłowa eksploatacja

Napęd pompy w wozie asenizacyjnym z wałem przegubowo-teleskopowym z WOM-u ciągnika na WPM maszyny

Wały przegubowo-teleskopowe są przeznaczone do przenoszenia określonego momentu obrotowego z wału odbioru mocy ciągnika (WOM) na wał przyjęcia mocy maszyny (WPM). Są niezbędnym łącznikiem pomiędzy ciągnikiem a maszyną napędzaną oraz między zespołami maszyny. W artykule przyjrzymy się m.in. rodzajom wałów przegubowo-teleskopowych, ich serwisowaniu i prawidłowej eksploatacji.

Wały mogą przenosić momenty obrotowe do 5000 Nm i obracać się z prędkością obrotową do 1500 obr./min. W związku z tym, muszą być wykonane z bardzo wytrzymałych materiałów, odpowiednio dobrane do współpracujących maszyn, właściwie konserwowane, a wirujące części dokładnie osłonięte, bezpieczne w użytkowaniu.

Typowy 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 ciągnika i maszyny napędzanej względem siebie. Krzyżaki w przegubach Cardana łożyskowane są przy pomocy łożysk igiełkowych. Łożyska te osadzone w widełkach przegubu i zabezpieczone przed wpływem otoczenia od zewnątrz przez kołpak zabezpieczający, natomiast od środka przez gumowy pierścień uszczelniający współpracujący z krzyżakiem. W krzyżaku znajduje się smarownik niezbędny do okresowego smarowania łożysk. Łożyska pracujące w wale przegubowo-teleskopowym narażone są na wiele uszkodzeń na skutek działania wymuszeń zewnętrznych. Szczególnie często występują uszkodzenia mechaniczne w formie pęknięć pierścieni łożyskowych. Przyczynami pękania pierścieni w wałach przegubowo-teleskopowych są często zbyt duże obciążenia występujące najczęściej podczas zawracania ciągnikiem z pracującą maszyną rolniczą, jak m.in.  podczas zawracania ciągnikiem ze zagregowaną prasą, rozrzutnikiem obornika, czy opryskiwaczem, w międzyrzędziach.

Przykłady wałów przegubowo-teleskopowych polskich producentów

Po przekroczeniu dopuszczalnego minimalnego promienia zawracania następuje zbyt duże odchylenie przegubów krzyżakowych, w wyniku czego następuje utrata równomierności obrotów przegubów, bieg napędzanej części wału staje się nierównomierny, wywołuje drgania maszyny, a w konsekwencji może dojść do zablokowania całego wału przegubowo-teleskopowego. W wyniku działania miejscowych dużych obciążeń pierścień łożyskowy ulega najczęściej uszkodzeniu. Ta forma niszczenia łożysk należy do uszkodzeń mechanicznych na skutek błędów w eksploatacji danego agregatu.

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 produkowanych w kraju wałach wynoszą:

  • dopuszczalny kąt ciągłej pracy wynosi   – 25˚,
  • dopuszczalny kąt chwilowej pracy          – 45˚,
  • maksymalny kąt łamania                      – 55°.

Wyjątek stanowią wały przegubowo-teleskopowe z przegubem sześciokątnym, dzięki którym maszyny mogą współpracować z ciągnikiem o kącie maksymalnym łamania – 80° (400 i 540 Nm). Przykładem jest m.in. prasa zwijająca wyposażona już w wał przegubowo-teleskopowy z przegubem sześciokątnym, dzięki czemu maszyna może pracować również na uwrociach bez konieczności wyłączania napędu WOM. W przypadku np. wałów firmy Walterscheid z podwójnym przegubem od strony ciągnika i pojedynczym od strony maszyny, można wykonywać skręty nawet do 90°. W maszynach np. w niektórych prasach, gdzie wyjście odbioru mocy jest z boku maszyny, potrzebujemy już wałka z podwójnymi przegubami po obu stronach. Zawsze trzeba pamiętać, że kontakt wału z ciągnikiem lub maszyną prowadzi do uszkodzenia lub zniszczenia wału.

Wały, zgodnie z międzynarodowymi normami, instalowane są stroną ze sprzęgłem do maszyny. Wyróżnia się następujące rozwiązania:

  • wały ze sprzęgiem z kołkiem ścinanym, tzw. zrywalne – służą do ochrony elementów przekazujących moc z ciągnika do maszyny i w razie przeciążenia przerywają przenoszenie momentu obrotowego. Najczęściej mają zastosowanie na wałach przenoszących niewielkie momenty obrotowe, np. w rozsiewaczach nawozów. W przypadku nagłego zatrzymania tarcz wysiewających, sworzeń jest zrywany i napęd zostaje przerwany. Ponowne wykorzystanie sprzęgła jest możliwe po wymianie ściętej śruby (sworznia)
  • wały ze sprzęgłem przeciążeniowym – służą do przerwania napędu, gdy moment obrotowy osiąga wielkość nastawienia sprzęgła. Za pomocą śrub można regulować siłę, przy której sprzęgło zacznie się ślizgać. Podczas przeciążenia, występuje poślizg tarczy, ale napęd zostaje cały czas przekazywany. Jednak należy szybko zareagować, gdyż tarcze można szybko przegrzać, a nawet spalić. Należy natychmiast odłączyć napęd, by nie uszkodzić sprzęgła, a następnie usunąć przyczynę, np. zablokowanie mechanizmów roboczych maszyny. Sprzęgła przeciążeniowe tarczowe (cierne) znajdują głównie zastosowanie do ciężkich maszyn, jak brony wirnikowe, sieczkarnie do zielonek. Z uwagi na możliwość zniszczenia sprzęgła tarczowego, mają małą trwałość. Znacznie mniej podatne na szybkie zużycie są sprzęgła kołeczkowe o promieniowym działaniu;
  • wały ze sprzęgłem jednokierunkowym – pozwalają na przeniesienie momentu obrotowego 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);

Wszystkie wyżej wymienione rozwiązania wałów ze sprzęgłami produkuje w kraju największy producent – Sipma Sp. SA w Lublinie.

Zastosowanie homokinetycznego wału przegubowo-teleskopowego sześciokątnego (zarówno na przedni, jak i tylny WOM) pozwala na bezpieczną pracę kosiarek na uwrociach, gdzie nie zachodzi potrzeba rozłączania napędu WOM

Każdy wał przegubowo-teleskopowy powinien być zawsze zaopatrzony w osłonę. Produkuje się je zazwyczaj z tworzywa sztucznego w dwóch rodzajach: pełnokrytej i półkrytej. Osłony powinny spełniać wymagania bezpieczeństwa zawarte w normie PN-EN 12965. 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 z wału bez użycia narzędzi.

Wały w osłonach pełnokrytych przyłącza się najczęściej za pomocą dwóch symetrycznych łączy mocowanych do wspornika na korpusie maszyny. Wały w osłonach półkrytych posiadają łącze zatrzaskowe, które wymaga specjalnej ochrony w postaci osłony daszkowej instalowanej na korpusie 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, co grozi kalectwem lub śmiercią. Wału nigdy nie wolno rozsuwać do oporu. Łańcuszki przyczepić należy odpowiednio – jeden do nieruchomej części ciągnika, drugi do nieruchomej części maszyny. Przyczepione łańcuszki nie mogą ograniczać długości wału podczas pracy w każdej pozycji.

W czasie pracy należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, jak m.in.:

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

Warunkiem bezpiecznej pracy jest sprawność wału, co uzyskuje się przez terminowe smarowanie i konserwację zgodnie z instrukcją obsługi. Na przykład firma Walterscheid oferuje wały o przebiegu między smarowaniami kontrolnymi przegubów nawet do 250 roboczogodzin, mogą pracować przy wychyleniu nawet do 90° z maszynami o nietypowym umieszczeniu odbioru napędu. W prasach, gdzie wyjście odbioru mocy jest z boku maszyny, potrzebny jest wał z podwójnymi przegubami po obu stronach, ułatwi to skręty w stronę przeciwną do miejsca połączenia WOM-u z ciągnioną maszyną. Szczególnie na korozję narażone są łożyska igiełkowe przegubów wałów. Pracujące w nich łożyska narażone są na oddziaływanie wilgoci, kwasów oraz innych agresywnych substancji wnikających do wnętrza przez zużyte lub uszkodzone uszczelnienia. Korozja jest często wynikiem złego przechowywania wałów.

Należy pamiętać, że przed przystąpieniem do smarowania wału, kiedy jest zainstalowany w agregacie, należy odłączyć wał od ciągnika i maszyny.

Rolnik może we własnym zakresie naprawić wał przegubowo-teleskopowy, do którego niezbędne są podstawowe narzędzia jak: imadło, szczypce do wymiany pierścieni osadczych, młotek, śrubokręt itp. Dotyczy to takich elementów, jak: wymiana osłony, przegubu krzyżakowego, jarzma czy rury profilowej.

W zasadzie, dokonywanie napraw takich elementów, jak zatrzaski czy skracanie wału, najlepiej powierzyć odpowiedniemu warsztatowi.

Po zakończonym sezonie pracy, wały przegubowo-teleskopowe oczyszczone i zakonserwowane składa się na przechowywanie do następnego okresu agrotechnicznego. Powinny one leżeć luźno i być oznakowane wg nominalnych momentów obrotowych. Ułatwi to ich przyszłe bezpieczne eksploatowanie. Wał jest urządzeniem, o które należy dbać szczególnie, gdyż jego uszkodzenia są przyczyną wielu drastycznych wypadków w gospodarstwie rolnym.

Piotr Grudnik

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany, podajesz go wyłącznie do wiadomości redakcji. Nie udostępnimy go osobom trzecim. Nie wysyłamy spamu.
Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem*.
Please enter your name here
Please enter your comment!

Polityka Prywatności