Вал отбора мощности
Каждый карданный вал передает мощность двигателя от трактора к навесному оборудованию — это важнейшее звено между мощностью и производительностью в поле. В этом руководстве рассматриваются вопросы выбора, функций, компонентов и областей применения всех основных категорий карданных валов.
Что такое вал отбора мощности (ВОМ)?
Вал отбора мощности (ВОМ) — это механический карданный вал, передающий вращательную мощность от коробки передач трактора к навесному оборудованию, такому как косилка, пресс-подборщик, культиватор или насос. Этот узел соединяется через стандартный шлицевой штифт на заднем (или среднем, или переднем) валу ВОМ трактора с входным валом ведомого оборудования, позволяя двигателю трактора приводить в движение внешнее оборудование без необходимости установки отдельного двигателя на самой машине.
В отличие от неподвижного карданного вала, этот тип включает в себя карданные шарниры (U-образные шарниры) на каждом конце — и часто двухшарнирную конфигурацию на конце, прилегающем к навесному оборудованию, — для компенсации углового смещения, возникающего при повороте трактора, наклоне навесного оборудования над рельефом местности или выдвижении и втягивании телескопической внутренней трубки при движении навесного оборудования. Каждая сборка карданного вала должна обеспечивать баланс трех противоречащих друг другу требований: крутящего момента, диапазона углового рабочего хода и компенсации длины на протяжении всего рабочего хода.
В современных сельскохозяйственных и промышленных условиях этот вал является критически важным компонентом с точки зрения безопасности. Вращающийся внешний защитный кожух — также называемый защитной оболочкой или кожухом — так же важен, как и сам карданный вал. Полностью защищенный карданный вал с неповрежденными концевыми конусами и функциональной предохранительной цепью не является необязательным, а представляет собой обязательное требование в соответствии с правилами безопасности сельскохозяйственной техники в ЕС (EN ISO 5674), Великобритании (PUWER 1998), США (ASABE S203) и Австралии (AS 4024).
Ключевые параметры выбора
- ► Номинальный крутящий момент (Нм) — максимальный непрерывный крутящий момент, который вал может передавать, не превышая расчетных пределов усталости хомутов и трубы.
- ► Скорость ВОМ (об/мин) — 540 об/мин (6 шлицов, 1 3/8 дюйма) для стандартных навесных орудий; 1000 об/мин (21 шлиц, 1 3/8 или 1 3/4 дюйма) для высокоскоростных приводов.
- ► Сжатая / Разжатая длина — Должен обеспечивать полный диапазон движений инструмента без заклинивания или разъединения в месте соединения.
- ► Защита от перегрузки/перебега — Фрикционная муфта, срезной болт или ограничитель момента с храповым механизмом для защиты трансмиссии трактора и коробки передач навесного оборудования от ударных нагрузок.
- ► Стандартный шлицевой шлиц — 1 3/8" Z6 (ASABE/ISO 500 Cat.1), 1 3/4" Z6 (Cat.2), 1 3/8" Z21 (Cat.3N), 1 3/4" Z20 (Cat.4) для согласования с выходным валом ВОМ трактора.
- ► Угол поворота шарнира — Стандартные карданные шарниры эффективно работают до 15°; шарниры с широким углом позволяют достигать 45°–80° для выполнения крутых поворотов в саду и при работе с передним ВОМ.
Типы валов отбора мощности
Охватывает все классы мощности тракторов, типы навесного оборудования и требования к защите, от компактных универсальных тракторов до мощных пропашных машин.
Вал отбора мощности для квадратных пресс-подборщиков
Вал отбора мощности для пресс-подборщиков
Вал отбора мощности для кормосмесителей
Универсальный карданный вал отбора мощности
Как работает вал отбора мощности?
Вал отбора мощности работает по механически простому принципу, но его конструктивные особенности определяют крутящий момент, уровень вибрации, срок службы и безопасность оператора. Пять последовательных ступеней определяют полный поток мощности каждый раз, когда включается вал отбора мощности трактора.
Включение ВОМ трактора
Оператор включает рычаг ВОМ трактора, соединяя выходной вал коробки передач с валом ВОМ. Теперь крутящий момент двигателя — при 540 или 1000 об/мин — доступен на заднем шлице для передачи в этот приводной узел.
Передача мощности через карданный шарнир
Карданный шарнир на конце вала трактора принимает на себя крутящий момент и передает его через крестовину с подшипниками на карданный вал, компенсируя небольшое угловое смещение между валом отбора мощности трактора и центральной осью вала.
Телескопическая регулировка длины
При перемещении трактора относительно навесного оборудования во время работы наружная и внутренняя трубы скользят друг относительно друга, поддерживая непрерывное механическое соединение в диапазоне рабочих расстояний. Профиль труб (треугольный, лимонный или звездообразный) предотвращает вращение между внутренней и наружной трубами.
Защита от перегрузки
Если крутящий момент превышает номинальный порог — из-за удара лезвия, застревания материала или внезапного сопротивления — механизм сцепления (фрикционное проскальзывание, срезной болт или храповой механизм) ограничивает передаваемое усилие, защищая как редуктор навесного оборудования, так и карданный вал отбора мощности трактора от усталостных повреждений.
Внедрить выходной привод
Шарнирное соединение (или широкоугольное соединение) на конце навесного оборудования передает вращательную мощность на входной вал навесного оборудования — редуктор косилки, маховик пресс-подборщика, рабочее колесо насоса или ротор культиватора — замыкая механическую цепь передачи мощности от двигателя к рабочему инструменту. Неподвижный внешний защитный кожух вращается вместе с внутренним узлом, но удерживается независимо предохранительными цепями на каждом конце.
Анатомия вала отбора мощности
В состав каждой стандартной трансмиссии входят семь основных групп компонентов. Марка материала и точность размеров в каждой группе напрямую определяют крутящий момент, срок службы и соответствие требованиям безопасности.
Кронштейн (со стороны трактора и со стороны навесного оборудования)
Кованые стальные вилки соединяются с валом отбора мощности трактора и входным валом навесного оборудования через шлицевые отверстия и фиксирующую канавку (пружинный штифт или быстросъемное кольцо). Крепления вилки несут крестовину карданного шарнира и подшипниковый узел и являются наиболее нагруженными компонентами в узле.
Карданные шарниры (U-образные шарниры)
Кованый крестообразный подшипник с четырьмя игольчатыми подшипниками позволяет передавать вращательную мощность через угловое отклонение до 15° (стандартный) или до 80° (широкоугольный ШРУС). Игольчатые подшипники карданного шарнира смазываются через смазочные ниппели и являются наиболее часто заменяемой изнашиваемой деталью в любой трансмиссии.
Профильные трубы (внутренние и наружные)
Трубы из холоднотянутой стали треугольной, лимонной (овальной), звездообразной или шлицевой формы позволяют внутренней трубе скользить вдоль оси внутри внешней трубы, передавая крутящий момент без проскальзывания. Точность профиля определяет плавность телескопического перемещения узла под нагрузкой и максимальный изгибающий момент, который может выдержать узел.
Защитный кожух и концевые конусы
Пластиковый внешний защитный кожух свободно вращается вокруг трансмиссии и удерживается неподвижно относительно земли с помощью страховочной цепи или кронштейна на каждом конце. Целостность защитного кожуха является обязательным требованием безопасности во всех юрисдикциях — сломанный или отсутствующий кожух делает устройство непригодным для сельскохозяйственной или коммерческой эксплуатации.
Ограничитель крутящего момента / Сцепление с защитой от перегрузки
Установленный между вилкой навесного оборудования и внутренней трубой, ограничитель крутящего момента является амортизатором всей приводной системы. Фрикционные диски, срезные болты и храповые кулачки различаются по способу сброса, повторяемости и стоимости — выбор зависит от частоты перегрузок и стоимости ремонта навесного оборудования или коробки передач трактора.
Обгон сцепления
Встроенная в карданный вал трактора односторонняя кулачково-роликовая или обгонная муфта позволяет трансмиссии вращаться быстрее, чем вращается карданный вал, при отключении питания ВОМ. Это предотвращает реверсирование редуктора трактора от вращающегося маховика или ротора навесного оборудования.
Смазочные ниппели и фитинги
На каждом крестовине карданного шарнира имеется смазочный ниппель для смазки игольчатых подшипников. Некоторые узлы также имеют трубчатый смазочный штуцер. Правильные интервалы смазки — как правило, каждые 8–10 часов работы в полевых условиях — являются наиболее важным мероприятием по техническому обслуживанию для продления срока службы шарнира.
Где используется вал отбора мощности?
Этот важнейший компонент присутствует во всех категориях полевой техники, приводимой в движение тракторами. Ниже представлены пять наиболее распространенных сценариев использования в мире, каждый из которых имеет свои особые требования к техническим характеристикам приводного агрегата.
