A nagyhajlásszögű kardántengelyek



Mit kell tudnunk a nagyhajlásszögű vagy más néven szélesszögű kardántengelyekről, felépítésükről, illetve gyakorlatban történő helyes alkalmazásukról?

Kép

E nagyhajlásszögű technika, mint a hajtáselemek üzem közbeni kinematikai problémájára adott egyik megoldás Nyugat-Európában — ellentétben az akkori keleti blokk országaival — már a 60-as években megjelent, a Walterscheid cég kínálatában.

A nagyobb mezőgazdasági gépek műszaki színvonalán már elvárás volt a vontatott és egyben hajtott munkagépek minden kanyarvételi pozícióban történő szögsebességváltozás-mentes meghajtása, amely kihívásra a kor vezető gyártója egy a gépjárműiparból már ismert megoldást integrált a mezőgazdaságba.

Tehát, mint az előző bekezdésben röviden körvonalaztuk, e technika alkalmazása javasolt minden olyan vontatott munkagép meghajtásánál, ahol a kanyarvételkor nem teljesül az a kardántengelyhajtás alapfeltételeként ismert tétel, amely szerint a kardántengely két oldalára szerelt kardáncsuklók minden munkapozícióban azonos szögállásban kell hogy álljanak, azaz a forgás közben az egyik oldali csuklón keletkező szinusz lengéseket a másik oldali csukló kioltsa, és így a hajtó és hajtott oldal között szögsebességváltozás-mentes nyomatékátvitel jöjjön létre. Milyen feltételek esetén találkozunk a gyakorlatban ezzel a problémával?

A hajtó és hajtott oldali csuklók azonos szögállása azon eset(ek) ben nem fog teljesülni, amennyiben egyenként vagy együttesen a felsorolt események következnek be:

1. A traktor és a vontatmány vontatási pontja a hajtó vagy a hajtott oldali csukló alatt, esetleg fölötte található, azaz a csuklópont nem a kardántengely közepénél van.

Jelenség: standard csuklók alkalmazásakor kanyarvételkor erősödő vibráció;

2. A hajtó és hajtott tengelycsonkok egymással nem párhuzamosak, azaz a csuklók egymással térben szöget zárnak be (a vontatási pont továbbra is az egyik oldali csukló alatt vagy fölötte található).

Jelenség: standard csuklók alkalmazásakor minden pozícióban erős vibráció;

3. A kihajtás és behajtás magassága eltérő, illetve a vontatási pont mindössze a csuklók közelében (nem a csuklók vonalában) helyezkedik el.

Jelenség: standard csuklók alkalmazásakor minden pozícióban erős vibráció;

Vizsgáljuk meg, hogy pontosan mit is jelent a probléma forrásaként megnevezett kinematikai (szinkro-nizációs) probléma!

A gyakorlatban a két csukló egymással nem szinkronizált mozgása azt jelenti, hogy a kardántengelyen keresztül minden egyes kardánfordulatnál kétszer, azaz percenként 1080-2000-szer (540, illetve 1000 1/ perc meghajtófordulatot feltételezve), a mindenkori szögeltérés mértékétől függő erősségű, extra és váltakozó irányú hajlítónyomatékkal terheljük a csatlakozó elemeket, azaz a bordástengelyeket vagy csatlakozóperemeket.

Ez a terhelés természetesen a traktor, illetve a munkagép további elemeit, azaz tulajdonképpen a teljes hajtásláncot (hajtóműveket, csapágyakat, tárcsákat, rudakat, stb.) eléri és károsítja.

E nem üzemszerű, extra terhelés látható következménye (működés közben váltakozó intenzitású vibrációt érzékelünk) a bordák és a hajtómű fogaskerekek felületének kiverődése, a csapágyak lerövidülő élettartama, valamint az egyéb elemek fáradásos törése lesz.

Az esetek többségében e meghibásodások gyors egymás utáni megjelenése a jellemző, ami így igen magas javítási költségekkel jár együtt.

Nehezen hihetőnek tűnik, de a probléma következményei a keletkezés helyén, a kardántengelyen szinte alig láthatóak, ezért a felhasználók nagy része nem is gondol arra, hogy a kardánhoz kapcsolódó, egyéb károsodott, mozgó elemek hibaforrása honnan is származik.

Összegzésképpen tehát kijelenthető, hogy minden olyan esetben, ahol üzem közben időlegesen vagy tartósan a fenti alapfeltétel nem teljesül, ott egyoldali vagy mindkét oldali nagyhajlásszögű csuklóval szerelt kardántengelyeket javasolt (kell) alkalmazni.

A jellemző nagyhajlásszögű tengelyt igénylő munkagépek a következők:

— szervestrágyaszórók,

— bálázók,

— keverő-kiosztó kocsik,

— silózó kocsik,

— nagyobb méretű vontatott rendkezelők, rendsodrók,

— vontatott permetezők,

— vontatott kaszák, szárzúzók,

— egyes vágóasztalok.

Azt, hogy csak egyik oldalon (WWE típus) vagy mindkét oldalon (WWZ típus) szükséges-e a nagyhajlásszögű csuklók alkalmazása, az dönti el, hogy az üzem közben változó csuklószögek milyen gyakorisággal, illetve milyen mértékben változnak.

A silózók esetében pl. a siló ürítése (a fenti három pontban jelzett problémák egyidejű jelenléte miatt) már kétoldali nagyhajlásszögű csuklóval szerelt tengely meglétét követeli meg.

A tengelyek kiválasztásával kapcsolatban mindenképpen javasolt a gépgyártók ide vonatkozó utasításainak a betartása.

A nagyhajlásszögű csukló sajnos egy a pénztárcát jelentősen megterhelő műszaki megoldás, ezért költségtakarékosság címén mind a kisebb gépgyártók, mind a gépeket üzemeltetők ezt a szükséges műszaki megoldást előszeretettel helyettesítik a hagyományos keresztcsuklós megoldással.

Tudnunk kell azonban, hogy amennyiben üzem közbeni állandó vagy váltakozó intenzitású vibrációval találkozunk, úgy a probléma orvoslására — a nagyhajlásszögű technikán túl — nincs más kielégítő műszaki megoldás a kezünkben.

Itt szeretnénk megjegyezni, hogy számtalan esetben találkoztunk olyan beépítéssel, ahol az egyik oldalon nagyhajlásszögű csuklóval szerelt tengely — valószínűleg a könnyebb felszerelhetőség miatt — fordítva volt a gépre kapcsolva. Természetesen ez helytelen, hiszen ez esetben a speciális csukló alkalmazása ellenére sem fogjuk tudni biztosítani a szögsebességváltozás-mentes forgómozgást.

A nagyhajlásszögű csuklónak helyesen mindig a traktor-munkagép kapcsolat csuklópontvonalában vagy annak közvetlen közelében kell elhelyezkednie.

Milyen típusai léteznek a nagyhajlásszögű csuklóknak?

A csuklók kialakítása szerint alapvetően 2 főbb típust különböztethetünk meg.

Az első egy 50°-os (értelemszerűen nagyobb csuklószöget nem érhetünk el vele), helytakarékos kivitel, illetve a másik egy 80°-os maximális csuklószöget biztosító (a hetvenes évekig 70°-os, szerelhető középrésszel rendelkező típusok készültek), hegesztett középrésszel szerelt típus. A gyakorlatban előforduló nagyhajlásszögű csuklók döntő többsége az utóbbi, 80°-os kivitelből kerül ki, így erről a típusról ejtsünk néhány szót!

A csukló, mint ahogy a mellékelt metszeten is látható, tulajdonképpen egy központosító rendszerrel ellátott, végtelenségig lerövidített kardántengely, amely l-l, külső és belső vezetőgolyóval szerelt villából, 2 db aszimmetrikus kardánkeresztből, illetve egy nem szerelhető középrészből, azaz vezetőtárcsából áll.

Forgás közben — a homokinetikus mozgást biztosító központosító rendszernek, azaz középrésznek köszönhetően — a ki- és bemeneti villák minden szögállásban (kényszerűen) és mindkét oldalon automatikusan azonos szögpozícióba állnak be.

Itt fontos megjegyezni, hogy a 80°-os csukló a közhiedelemmel ellentétben nem alkalmas jelentős élettartam-csökkenés nélkül, tartós üzemben 25°-nál nagyobb átlagos szögtartományban történő üzemelésre.

A csuklók a 25-80°-os szögtartományban csak rövid ideig, pl. kanyarvételkor vagy csak részterhelés mellett üzemeltethetők.

Nagyon fontos, hogy a megnövekedett súrlódó felület miatt a csuklók általában a hagyományos keresztcsuklós vagy más néven Hooks csuklókkal szerelt kardántengelyeknél fokozottabb karbantartási igénnyel rendelkeznek.

A standard (hagyományos) technikát felvonultató csuklókat ezért javasolt, a beépítési helytől függően, minimum 8-60 üzemóránként utánzsírozni. A csuklók állandó mozgásának kísérő jellemzője a hosszkiegyenlítést végző profilcsövek intenzív igénybevétele, amely jelenség a szinte folytonos csuklószögváltozás okozta folyamatos hosszváltozás velejárója. Ezért a kardángyártók a gyakorlatban, az intenzív súrlódások, illetve az ebből adódó fokozott kopások csökkentése érdekében edzett és/vagy felületkezelt, pl. teflon bevonatú profilcsöveket alkalmaznak. Az esetleges javítás utáni megfelelő élettartam biztosítása érdekében természetesen a javításhoz is ezeknek a felületkezelt profiloknak a használata javasolt.

Kép

Milyen jövőbe mutató, új műszaki megoldások léteznek?

Mint a hagyományos keresztcsuklós tengelyeknél, így ma már a nagyhajlásszögű típusoknál is elérhetők a karbantartás-csökkentett, 40-100 üzemórás karbantartási ciklust, illetve egy jelentős, maximum 3-szoros élettartam-növekedést biztosító új, ún. professzionális kivitelek.

E típusok — gyártótól függően — általában külön csapágyazott és több elemből álló vezetőgolyókkal, speciális kialakítású vezetőtárcsákkal (pl. zsírkamrák kialakítása), illetve csészetalp-zsírzású (opcióként központi zsírzás-sal), újgenerációs (2-3 ponton tömített) kardánkeresztekkel vannak szerelve.

Jordáki Gábor

GKN Walterscheid GmbH, kelet-európai üzletág-igazgató

[m3 id="megjelent-gm" ev="2010" ho="08" honev="augusztusi"] >