Folta Jakub

III MDT Stalowa Wola

Opis niezawodności przedniej osi ciągnika z regulowanym rozstawem kół jezdnych

1. Opis techniczny obiektu

1. Charakterystyka techniczna

Jest to oś przednia ciągnika rolniczego z regulowanym rozstawem kół jezdnych. Ma to na celu zwiększenie zakresu stosowania tych ciągników przy uprawach międzyrzędnych. Ogólnie oś składa się z belki, wspornika zwrotnicy razem z czopem wsuwane do belki, przegub mocujący belkę do ramy oraz sworzeń blokujący zwrotnicę w odpowiedniej pozycji.

2. Zasada działania

Wspornik sworznia zwrotnicy 6 jest przyspawany do rury 12 wsuniętej do belki. Zmianę rozstawu kół jezdnych uzyskuje się przez wysuwanie wspornika i przyspawanej do niego rury 12 z belki 11. Wybrane położenie ustala się kołkiem 9 przetkniętym przez otwory w belce osi i rurze wspornika sworznia zwrotnicy. W celu zabez­pieczenia kołka przed wypadnięciem, na belkę osi założona została osłona 10 składająca się z dwóch skręconych ze sobą połówek. Zmiana rozstawu kół jezdnych odbywa się skokami, wynikającymi z podziałki otworów w rurze 12.

Siły wzdłużne działające na koła jezdne osi przedniej przenoszone są przez pierścienie oporowe 22 na wspornik 21 i kadłub ciągnika, a momenty występujące w poziomej płaszczyźnie osi przedniej za pośrednictwem szeroko rozstawionych łożysk ślizgowych 17 i 23.

Zderzaki 16 i 26 przyspawane do belki osi ograniczają jej przechylanie do 15˚.

W innych rozwiązaniach takiej osi przedniej belka osi wykonana została jako odle­wana ze staliwa. W tym przypadku uchwyty i zderzaka stanowią jedną całość z belką.

Zastosowanie zmiany rozstawu kół jezdnych w sposób naruszający położenie zwrotnic wymaga wydłużenia względnie skrócenia poprzecznych drążków układu kierowniczego i przeprowadzenia regulacji zbieżności kół jezdnych.

2. Charakterystyka eksploatacyjna obiektu

2.1. Przeznaczenie obiektu

Oś przednia jest zespołem wiążącym przednie, kierowane koła jezdne z ramą, lub kadłubem ciągnika. Przez ten zespół przenosi się część ciężaru ciągnika na podło­że.

W zależności od rozwiązania konstrukcyjnego osie przednie stosowane w ciągnikach można podzielić na osie:

— z nieregulowanym rozstawem kół jezdnych,

— z regulowanym rozstawem kół jezdnych,

— ze zbliżonymi do siebie kołami jezdnymi,

— z jednym kołem jezdnym.

Ze względu na sposób połączenia osi przedniej z ramą lub kadłubem ciągnika roz­różnia się osie:

— zawieszone sprężyście,

— zamocowane wahliwie,

— zamocowane sztywno.

2.2. Warunki pracy obiektu

Warunki pracy obiektu można określić jako ciężkie gdyż występuję tutaj bardzo dużo niekorzystnych warunków, takich jak: znaczne obciążenia dynamiczne, zanieczyszczenia pyłem, gliną, korozja oraz duży zakres temperatur pracy od około -30 do +35 stopni C. Omawiana oś zapewnia zmianę rozstawu kół jezdnych w zakresie od 1200 do 1800 mm co 100 mm (podziałka otworów wynosi 50 mm).

3. Charakterystyka czynników roboczych i czynników zewnętrznych oddziałujących na obiekt w czasie eksploatacji.

Nr elementu	Nazwa elementu	Czynnik roboczy	Czynnik zewnętrzny
1	Zwrotnica	Moment gnący	Uderzenia kamieni, Czynniki atmosferyczne
2	Czop zwrotnicy	Moment gnący
3	Pokrywa łożyska wideł reakcyjnych	Siła tnąca	Czynniki atmosferyczne
4	Uszczelka sworznia zwrotnicy	Tarcie
5	Łożysko oporowe	Moment skręcający
6	Wspornik sworznia zwrotnicy	Moment gnący	Czynniki atmosferyczne
7	Tuleja sworznia zwrotnicy	Moment skr, tarcie
8	Uszczelka sworznia zwrotnicy	Tarcie
9	Kołek ustalający rozstaw osi	Siła tnąca	Czynniki atmosferyczne
10	Osłona zabezpieczająca kołek 9	Moment gnący	Uderzenia kamieni
11	Belka osi przedniej	Moment gnący	Uderzenia kamieni, Czynniki atmosferyczne
12	Rura wspornika sworznia zwrotnicy	Moment gnący	Czynniki atmosferyczne
13	Tuleja łożyska dźwigni pośredniej ukł kier.	Moment skr, tarcie
14	Sworzeń dźwigni pośr. ukł. kier.	Siła tnąca	Czynniki atmosferyczne
15	Uszczelka dźwigni pośr. ukł. kier.	Tarcie
16	Prawy zderzak	Siły udarowe	Czynniki atmosferyczne
17	Tuleja łożyska wideł reakcyjnych	Moment skr, tarcie
18	Uszczelka łożyska wideł reakcyjnych	Tarcie
19	Sworzeń osi przedniej	Siła tnąca	Czynniki atmosferyczne
20	Śruba ustalająca położenie sworznia	Siła tnąca
21	Wspornik osi przedniej	Siła wzdłużna	Czynniki atmosferyczne
22	Pierścień oporowy	Tarcie, moment skr
23	Tuleja łożyska osi przedniej	Moment skr, tarcie
24	Uchwyt belki osi	Moment skręcający	Czynniki atmosferyczne
25	Tuleja ustalająca wspornik	Siła tnąca
26	Lewy zderzak	Siły udarowe	Czynniki atmosferyczne
27	Śruba zaciskająca osłonę 10	Siła rozciągająca	Uderzenia kamieni, Czynniki atmosferyczne
28	Smarowniczka osi sworznia osi przedniej	Nacisk	Uderzenia kamieni
29	Ucho holownicze	Siła wzdłużna	Czynniki atmosferyczne
30	Smarowniczka sworznia zwrotnicy	Nacisk	Uderzenia kamieni

4. Opis rodzajów zużycia poszczególnych elementów obiektu.

Nr elementu	Nazwa elementu	Rodzaj zużycia
1	Zwrotnica	Odkształcenie, korozja
2	Czop zwrotnicy	Odkształcenie
3	Pokrywa łożyska wideł reakcyjnych	Odkształcenie
4	Uszczelka sworznia zwrotnicy	Ścierne
5	Łożysko oporowe	Zmęczenie typu pitting
6	Wspornik sworznia zwrotnicy	Odkształcenie, korozja
7	Tuleja sworznia zwrotnicy	Zużycie typu scuffing
8	Uszczelka sworznia zwrotnicy	Ścierne
9	Kołek ustalający rozstaw osi	Zmęczenie materiału
10	Osłona zabezpieczająca kołek 9	Odkształcenie
11	Belka osi przedniej	Odkształcenie, korozja
12	Rura wspornika sworznia zwrotnicy	Odkształcenie
13	Tuleja łożyska dźwigni pośredniej ukł kier.	Zużycie typu scuffing
14	Sworzeń dźwigni pośr. ukł. kier.	Zmęczenie materiału
15	Uszczelka dźwigni pośr. ukł. kier.	Ścierne
16	Prawy zderzak	Odkształcenie, pęknięcie
17	Tuleja łożyska wideł reakcyjnych	Zużycie typu scuffing
18	Uszczelka łożyska wideł reakcyjnych	Ścierne
19	Sworzeń osi przedniej	Zmęczenie materiału
20	Śruba ustalająca położenie sworznia	Zmęczenie materiału
21	Wspornik osi przedniej	Zmęczenie materiału, ścierne
22	Pierścień oporowy	Ścierne
23	Tuleja łożyska osi przedniej	Zużycie typu scuffing
24	Uchwyt belki osi	Odkształcenie, ścieranie
25	Tuleja ustalająca wspornik	Odkształcenie
26	Lewy zderzak	Odkształcenie, pęknięcie
27	Śruba zaciskająca osłonę 10	Zmęczenie materiału
28	Smarowniczka osi sworznia osi przedniej	Odkształcenie
29	Ucho holownicze	Odkształcenie (ugięcie)
30	Smarowniczka sworznia zwrotnicy	Odkształcenie

5. Oszacowanie niezawodności poszczególnych elementów i obliczenie niezawodności obiektu.

Analizowany przeze mnie obiekt posiada strukturę niezawodnościową szeregową. Niezawodność takiego systemu Rs (t) wynosi:

Uwzględniając właściwości materiałów poszczególnych elementów, czynniki zewnętrzne i wewnętrzne wpływające na zużycie oraz wynikające z nich rodzaje zużycia elementów, a także warunki ich pracy, określam szacunkowo niezawodność części sprzęgła.

Nazwa elementu	R(t)
Zwrotnica	1
Czop zwrotnicy	1
Pokrywa łożyska wideł reakcyjnych	1
Uszczelka sworznia zwrotnicy	0.98
Łożysko oporowe	0.96
Wspornik sworznia zwrotnicy	1
Tuleja sworznia zwrotnicy	0.95
Uszczelka sworznia zwrotnicy	0.98
Kołek ustalający rozstaw osi	0.93
Osłona zabezpieczająca kołek 9	1
Belka osi przedniej	1
Rura wspornika sworznia zwrotnicy	1
Tuleja łożyska dźwigni pośredniej ukł kier.	0.95
Sworzeń dźwigni pośr. ukł. kier.	0.99
Uszczelka dźwigni pośr. ukł. kier.	0.98
Prawy zderzak	1
Tuleja łożyska wideł reakcyjnych	0.95
Uszczelka łożyska wideł reakcyjnych	0.99
Sworzeń osi przedniej	0.97
Śruba ustalająca położenie sworznia	1
Wspornik osi przedniej	1
Pierścień oporowy	0.99
Tuleja łożyska osi przedniej	0.95
Uchwyt belki osi	0.99
Tuleja ustalająca wspornik	1
Lewy zderzak	1
Śruba zaciskająca osłonę 10	1
Smarowniczka osi sworznia osi przedniej	1
Ucho holownicze	0.99
Smarowniczka sworznia zwrotnicy	1

R_s=1*1*1*0,98*0,96*1*0,95*0,98*0,93*1*1*1*0,95*0,99*0,98*1*0,95*0,99*0,97*1*1*0,99*0,95*0,99*1*1*1*1*0,99*1

Dla tak oszacowanych niezawodności elementów niezawodność systemu

Rs (t) wynosi 0.658.

6. Ocena obliczenia niezawodności i możliwość jej poprawy/zmiany

Jakość takiej osi przedniej jest niska, co można wywnioskować po obliczonej niezawodności, która wynosi 0.658. Wynika to z szybkiego zużycia kołka ustalającego, tulei oraz uszczelek, co prowadzi do częstych remontów.

Jednak niski koszt materiałów eksploatacyjnych oraz prosta konstrukcja powodują szerokie zastosowanie tego typu zawieszeń.

Wg mnie można podnieść niezawodność poprzez zastosowanie zamiast uszczelek filcowych simmeringi, zamiast kołka ustalającego rozstaw osi wraz ze śrubą zaciskającą i osłoną zabezpieczającą zastosować śruby utwardzane z nakrętkami samokontrującymi.

---