Rodzaje Sprzęgieł w Ciągniku Rolniczym

Sprzęgło jest kluczowym elementem w ciągnikach rolniczych, obecnym od początków ich istnienia. Ogólnie rzecz biorąc, sprzęgłem nazywamy mechanizm, który służy do przekazywania momentu obrotowego z jednego obracającego się elementu na drugi, najczęściej z silnika do skrzyni biegów. Analogicznie jak w technice motoryzacyjnej, w ciągnikach rolniczych stosowanie sprzęgła między silnikiem a skrzynią biegów prowadzi do przeniesienia mocy i momentu z silnika na skrzynię. Sprzęgła w ciągnikach rolniczych to mieszanka zaawansowanej mechaniki i technologii materiałowej, a ich niezawodność i komfort obsługi ciągnika stale rosną.

Rodzaje sprzęgieł w ciągnikach mają istotne znaczenie dla efektywności pracy maszyn rolniczych i komunalnych. W zależności od konstrukcji, wpływają one na sposób przenoszenia napędu oraz komfort obsługi. Wybór odpowiedniego rozwiązania przekłada się bezpośrednio na trwałość podzespołów i wygodę operatora. Znajomość podstawowych typów sprzęgieł pozwala lepiej dobrać maszynę do konkretnego zastosowania.

Podstawowe Rodzaje Sprzęgieł

W ciągnikach rolniczych dominują dwa główne typy sprzęgieł pod względem zasady działania:

• Sprzęgła cierne (tarczowe) - przenoszą moment obrotowy, wykorzystując siłę tarcia na styku powierzchni ciernych tarczy.
• Sprzęgła hydrokinetyczne - przenoszą moment obrotowy, wykorzystując właściwości fizyczne cieczy.

Sprzęgła Cierne (Tarczowe)

Sprzęgła cierne są stosowane najczęściej w pojazdach, zarówno osobowych, jak i ciężarowych, oraz w ciągnikach rolniczych. Mogą być podzielone ze względu na sposób wywierania siły nacisku: mechaniczne odśrodkowe i półodśrodkowe, elektryczne, hydrauliczne oraz pneumatyczne.

Budowa Sprzęgła Ciernego

Chociaż na co dzień sprzęgłem nazywamy cały podzespół, warto przyglądając się jego budowie, rozróżnić poszczególne elementy:

• Koło zamachowe - to okrągła tarcza, która jest na stałe przykręcona do wału korbowego. Jego zadaniem jest m.in. magazynowanie energii układu korbowo-tłokowego i wyrównywanie jego pracy.
• Tarcza sprzęgła - okrągła lub gwiaździsta blacha wykonana ze stali sprężystej, na której przymocowane są okładziny cierne oraz często tłumiki drgań.
• Tarcza dociskowa - trzeci z głównych elementów przekazywania momentu z silnika. Odpowiada za równomierny docisk tarczy sprzęgła do koła zamachowego.
• Łożysko wycisku - element pracujący najczęściej w obudowie, odpowiadający za rozłączanie sprzęgła.

Rodzaje Sprzęgieł Ciernych ze względu na konstrukcję

Typowymi rozwiązaniami w ciągnikach rolniczych i kompaktowych są sprzęgła jednotarczowe suche i wielotarczowe mokre.

Sprzęgło Jednotarczowe

Sprzęgło jednotarczowe to najprostszy typ wśród rodzajów sprzęgieł w ciągnikach. W tej konstrukcji całe obciążenie odbierane jest tylko przez jedną tarczę sprzęgłową. Jedna tarcza musi także radzić sobie z całym ciepłem wytwarzanym podczas tarcia. Tego rodzaju rozwiązanie sprawdza się w maszynach, które działają pod ograniczonym obciążeniem. Można powiedzieć, że sprzęgło jednotarczowe stanowi wariant budżetowy, zwykle spotykany w tańszych konstrukcjach.

Sprzęgło Wielotarczowe

Sprzęgło wielotarczowe to rozwiązanie bardziej zaawansowane, stosowane tam, gdzie układ jezdny ciągnika z mechaniczną przekładnią został przystosowany do radzenia sobie z cięższymi pracami. Zalety sprzęgła wielotarczowego obejmują możliwość przeniesienia większych obciążeń. Dzieje się tak, ponieważ liczne tarcze zwiększają powierzchnię cierną. Również ciepło jest odprowadzane w sposób bardziej wydajny. Sprzęgło wielotarczowe jest również uważane za niezwykle wytrzymałe, a załączanie kolejnych przełożeń odbywa się w sposób gładki i pozbawiony szarpnięć.

Rodzaje Sprzęgieł Ciernych ze względu na chłodzenie/smarowanie

Sprzęgło Suche i Mokre

Kolejnym podziałem, jeśli chodzi o rodzaje sprzęgieł w ciągnikach, jest sposób ich chłodzenia i smarowania. Pod tym kątem wyróżniamy sprzęgła suche i mokre.

• Sprzęgło suche pracuje bez zanurzenia w oleju, dzięki czemu jego konstrukcja jest prostsza i tańsza. Jednakże pozostaje bardziej narażone na zużycie i uszkodzenie przez wysoką temperaturę, szczególnie w trudnych warunkach pracy.
• Z kolei sprzęgło mokre pracuje w kąpieli olejowej, co poprawia jego trwałość i skuteczność chłodzenia. Dobre odprowadzanie ciepła zwiększa skuteczność odprowadzania. Dlatego taki podzespół charakteryzuje się większą żywotnością oraz lepszą odpornością na przegrzanie. Jest częściej stosowane w nowoczesnych ciągnikach, zwłaszcza tych z rewersem bezsprzęgłowym lub przekładnią PowerShift.

Sprzęgło Dwustopniowe i Sprzęgło Wałka Odbioru Mocy (WOM)

Wał odbioru mocy (WOM) stosowany w ciągnikach rolniczych włączany jest poprzez dwustopniowe sprzęgło lub dodatkową dźwignię. Sprzęgło dwustopniowe służy do rozłączania układu jezdnego ciągnika oraz wału odbioru mocy, przy czym sterowane jest jednym pedałem, a rozłączenie zapewniają oddzielne układy. Wciśnięcie sprzęgła do połowy rozłącza układ jezdny, bez rozłączenia wału. Dopiero pełne wciśnięcie sprzęgła rozłącza wał odbioru mocy. W ten sposób sprzęgło dwustopniowe umożliwia zatrzymanie ciągnika bez zatrzymania maszyny lub zatrzymanie ciągnika i maszyny.

W nowoczesnych ciągnikach rolniczych wałek odbioru mocy (WOM) często posiada oddzielne sprzęgło. Taka konfiguracja chroni mechanizm wałka, a tym samym cały ciągnik, przed nadmiernym obciążeniem. Sprzęgło jazdy odpowiada za przekazywanie momentu obrotowego z silnika do skrzyni biegów i układu jezdnego. Jego naciśnięcie powoduje zatrzymanie ciągnika. Natomiast sprzęgło WOM umożliwia bezpieczne przekazanie napędu dla narzędzi zewnętrznych, takich jak kosiarki czy glebogryzarki.

Rodzaje Sprzęgieł do Wałków WOM (Specjalistyczne)

W wałach przegubowo-teleskopowych podstawowych oraz szerokokątnych stosuje się różne rodzaje sprzęgieł, aby zapewnić bezpieczeństwo i efektywność pracy.

• Sprzęgła jednokierunkowe - przenoszą moment obrotowy w jednym kierunku. Kiedy dochodzi do zmiany kierunku lub zatrzymania pracy wałka napędowego WOM, sprzęgło pozwala maszynie swobodnie obracać się siłą bezwładności do chwili samoistnego zatrzymania obrotów, nie uszkadzając elementów roboczych napędu. Montuje się je do wałów, które napędzają maszyny o dużym momencie bezwładności, takie jak np. kosiarki dyskowe czy bijakowe. Mogą występować w wariancie prawym (do maszyn napędzanych tylnym wałkiem WOM) lub lewym (do maszyn napędzanych przednim wałkiem WOM).
• Sprzęgła cierne (przeciążeniowe) - są w stanie przenosić moment obrotowy bez rozłączania napędu, kiedy przeciążenie uzyska ustaloną wielkość. Wykorzystuje się je jako sprzęgło rozruchowe lub przeciążeniowe. Prawidłowo dobrane sprzęgło zabezpiecza maszynę i ciągnik przed uszkodzeniami mechanicznymi elementów napędowych - tarcze cierne ślizgają się po przekroczeniu ustalonej wartości maksymalnej sprzęgła. Najczęściej stosowane do maszyn narażonych na gwałtowne zmiany obciążenia, jak brony wirnikowe, kosiarki bijakowe, glebogryzarki, prasy czy rozrzutniki. Elementy robocze, takie jak tarcze cierne, sprężyny i śruby, są wymienne.
• Sprzęgła cierne jednokierunkowe - są połączeniem sprzęgła ciernego i jednokierunkowego. Przenoszą moment obrotowy bez konieczności rozłączania napędu, gdy przeciążenie osiągnie wartość ustawienia sprzęgła, a jednocześnie umożliwiają przenoszenie momentu obrotowego w jedną stronę. Wykorzystywane są do maszyn narażonych na gwałtowne zmiany obciążenia i jednocześnie o dużym momencie bezwładności.
• Sprzęgła z kołkiem ścinanym - chronią elementy, które przenoszą napęd z ciągnika do maszyny. W razie przeciążenia przerywają przeniesienie momentu obrotowego, odłączając urządzenie od ciągnika, gdy osiągnięta zostanie wartość momentu ścinającego kołek (w formie śruby). Sprzęgło nadaje się do ponownego wykorzystania po wymianie śruby, przy czym musi ona mieć parametry wytrzymałościowe takie jak w przypadku śruby zastosowanej fabrycznie.
• Sprzęgła przeciążeniowe zapadkowe - zabezpieczają napęd, automatycznie rozłączając go po osiągnięciu nastawnej wartości obrotów. Jeśli zaistnieje przeciążenie, sprężyny uginają się, a napęd musi zostać odłączony, aby sprzęgło nie uległo zniszczeniu. Do uszkodzenia sprzęgła może dojść zaledwie po 20 sekundach pracy przy przeciążeniu.
• Sprzęgła przeciążeniowe automatyczne - dzięki nim można przerwać napęd, jeśli wartość przenoszonego momentu obrotowego osiągnie nastawioną wielkość. Nie trzeba w tym przypadku wyłączać napędu natychmiast po powstaniu przeciążenia. Wyłączenie napędu za pomocą sprzęgła automatycznego nie powoduje zużywania elementów sprzęgła tak jak w przypadku innych rodzajów sprzęgieł przeciążeniowych.

Sprzęgła Hydrokinetyczne

Sprzęgło hydrokinetyczne stosowane jest najczęściej w pojazdach o dużych gabarytach oraz terenowych. Przenoszą napęd dzięki krążącej w obiegu zamkniętym cieczy (oleju, wody lub emulsji). Obracające się wirniki wymuszają ruch cieczy, która napiera na sprzęgło, umożliwiając w ten sposób jego pracę.

Energia kinetyczna - niezbędna do przenoszenia momentu obrotowego - wytwarzana jest wskutek wirowania cieczy, co jest możliwe dzięki obracaniu się wału korbowego oraz pracującej pompy. Podstawowymi elementami sprzęgła hydrokinetycznego jest tzw. pompa, turbina i umieszczony między nimi konwenter momentu obrotowego, inaczej zwany kierownicą. Fakt, że do turbiny dopływają coraz to nowe porcje płynu, sprawia, że znajdująca się w niej ciecz porusza się ruchem dośrodkowym i - po pokonaniu drogi wzdłuż łopatek turbiny - ponownie dociera do pompy.

Ponieważ za przenoszenie energii odpowiada ciecz separująca połączenia mechaniczne, sprzęgła tego typu cechuje szereg zalet, m.in. brak mechanicznego połączenia, co redukuje wibracje i uderzenia. Zastosowanie w ciągnikach rolniczych sprzęgieł hydrokinetycznych pozwoliło na zastosowanie w nich automatycznego trybu zmiany biegów. Połączenie tych dwóch systemów przeniesienia napędu nie jest jednak regułą i producenci sprzętu rolniczego wdrażają własne rozwiązania. Teoretycznie zastosowanie sprzęgieł hydrokinetycznych w ciągnikach rolniczych jest możliwe już od 40 KM mocy jednostki napędowej.

Awarie sprzęgieł hydrokinetycznych wymagają wyspecjalizowanego serwisu. Sprzęgło hydrokinetyczne w ciągniku jest stosunkowo długowiecznym elementem, jednak na jego trwałość wpływa kilka czynników, na które użytkownik ma wpływ. Jeśli sprzęgło takie współpracuje w ciągniku ze skrzynią biegów powershift, za prawidłowe współdziałanie obu podzespołów odpowiadają mikroprocesor i oprogramowanie, dopasowane do poszczególnego modelu ciągnika, za jego bieżące dane odpowiada szereg czujników.

Sprzęgła Odśrodkowe

Sprzęgła mechaniczne odśrodkowe znajdują zastosowanie w motorowerach i lekkich skuterach oraz jako sprzęgła rozruchowe w pilarkach spalinowych, kosiarkach do trawników, czy gokartach. Umożliwia to zatrzymanie ruchu urządzenia przy pracy silnika na biegu jałowym, co jest istotne w niektórych maszynach rolniczych i ogrodniczych o mniejszej mocy.

Zużycie i Konserwacja Sprzęgieł

Przeniesienie przez sprzęgło nieraz ogromnych wartości momentu obrotowego z silnika do skrzyni musi wiązać się z jego zużyciem. Sprzęgła są tak zaprojektowane, żeby można je było w możliwie łatwy sposób wymienić. W ostatnich latach obserwujemy prawdziwy „wyścig zbrojeń”, jeśli chodzi o materiały, z których wykonuje się okładziny tarczy sprzęgła, takie jak ceramika, dostosowane do skrajnych obciążeń i przenoszenia dużych mocy, odporne na temperaturę do 600 stopni Celsjusza.

Trwałość okładziny i tarczy jest jednak obliczona przy optymalnych warunkach użytkowania, które często dalekie są od warunków polowych. Dlatego to, ile wytrzyma tarcza, a wraz z nią całe sprzęgło, zależy w głównej mierze od użytkownika. Objawami zużycia sprzęgła tarczowego może być wyczuwalny uślizg na sprzęgle przy ruszaniu czy zmianie biegów, brak uciągu mimo zwiększania obrotów silnika oraz charakterystyczny zapach spalenizny.

Wymiana samej tarczy sprzęgła przy zużytych już powierzchniach tarczy docisku to tylko działanie doraźne. Gdy założy się nową tarczę sprzęgła na wypracowany docisk, musi się ona ułożyć, czyli dopasować do mikronierówności tarczy dociskowej. Prowadzi to do skrócenia żywotności tarczy sprzęgła, co skutkuje często w krótkim czasie następnym remontem. Biorąc pod uwagę, że ciągnik w każdym przypadku musi być rozebrany (czas i robocizna mechanika) i przy każdym remoncie wymienia się łożysko oporowe, uszczelniacze, czasem łapki i drobne mechanizmy wycisku, prowizoryczna naprawa sprzęgła może okazać się na dłuższą metę nieopłacalna.

Podsumowanie i Zastosowania

Rodzaje sprzęgieł w ciągnikach obejmują zarówno rozwiązania proste - jak sprzęgła jednotarczowe suche - jak i bardziej zaawansowane, jak sprzęgła wielotarczowe mokre. Oddzielne sprzęgło WOM zabezpiecza mechanizm ciągnika przed nadmiernym obciążeniem przez maszynę towarzyszącą. Tego typu rozwiązania są szczególnie przydatne w precyzyjnych pracach rolniczych i komunalnych, gdzie mogą pojawić się bardzo duże obciążenia.

Wybór odpowiedniego typu sprzęgła zależy od przeznaczenia ciągnika, charakteru prac, jakie będzie wykonywał i rodzaju osprzętu. Dobre dopasowanie specyfikacji technicznej ciągnika do przewidywanych zastosowań poprawia efektywność pracy i wydłuża żywotność maszyny. Producenci ciągników kompaktowych często podają w specyfikacjach maszyn rodzaj sprzęgła głównego, co ułatwia dobór.

tags: #rodzaje #sprzegla #ciagnik