Где применяются шлицевые соединения валов и как они работают?

Шлицевые соединения – один из видов сопряжения валов, особенностью которого является возможность осевого перемещения деталей друг относительно друга. Они используются для передачи крутящего момента.

Сопряжение осуществляется при помощи шлицов, которые представляют собой своеобразные продольные «ступеньки», направленные по оси валов. Зубья одной детали вставляются в пазы второго, формируя соединение, лишая возможности поперечного вращения одной детали относительно другой.

Шлицевые соединения могут быть не только подвижными, но и неподвижными для закрепления деталей.

Шлицевое соединение используется в автомобильной технике (карданный вал, ШРУС, блок шестерен коробки передач), машиностроении, станкостроении, горнодобывающем оборудовании, сельскохозяйственной и многой другой технике – практически во всех отраслях промышленности.


Вал со шлицами перед установкой в автомобиль


Рассмотрим, как работает шлицевое соединение на примере карданного вала.

Необходимость осевого перемещения деталей в данном узле обусловлена смещением элементов при изменении скорости движения транспортного средства и проезде неровностей. В последнем случае смещение деталей друг относительно друга может быть значительным. Изменение длины соединения позволяет узлу нормально функционировать вне зависимости от ситуации, в то время как фиксированное соединение в таких условиях работы быстро бы повредилось.

Передача крутящего момента одинакова при любом расположении деталей шлицевого соединения друг относительно друга.


Распространенные причины выхода шлицевых соединений из строя

Шлицевые соединения выходят из строя вследствие износа составных компонентов передачи.

К этому приводит, во-первых, попадание в узел пыли, грязи и влаги. Шлицевое сопряжение карданного вала не является непроницаемым, но для защиты от внешних факторов устанавливаются манжеты. Однако нередка проблема их разрыва, которая, как правило, обнаруживается только при проведении технического обслуживания.


Попадая в узел и смешиваясь со смазкой для шлицевого соединения, частицы пыли и песка начинают действовать подобно абразивным частицам, приводя к повреждениям и преждевременному износу деталей.


Влага, попадая в узел, приводит к ухудшению антифрикционных и защитных свойств смазки, появлению ржавчины.

Проблема загрязнения смазки актуальна не только для деталей автомобиля, но и для другого оборудования.

Второй причиной износа являются высокие нагрузки, действующие на детали шлицевого соединения валов в процессе эксплуатации.

При передаче вращения на детали действует поперечная деформационная нагрузка, при наличии зазора (минимальный люфт между деталями будет в любом случае) элементы испытывают ударные нагрузки, при увеличении длины соединения повышается изгибающая нагрузка.

Под воздействием высоких нагрузок при медленном движении деталей значительно снижается их ресурс, а разделительный слой пластичной смазки может разрушаться.

В-третьих, пластичная смазка может вытечь из узла при повышении температуры в зоне трения, при повреждении сальников, со временем она не только засоряется, но и испаряется.

Проводить частые осмотры шлицевых соединений карданных валов и другого оборудования для своевременного устранения проблем, приводящих к повреждению, очень затруднительно. Поэтому помимо нанесения пластичной смазки используются другие способы защиты деталей от износа.


Вал со шлицами с антифрикционным покрытием


По опыту эксплуатации наиболее эффективным способом увеличения ресурса шлицевых соединений и обеспечения их непрерывной надежной работы является применение антифрикционных покрытий совместно с пластичными смазками или без них.


Как антифрикционные покрытия помогают решить проблему износа шлицов?

Антифрикционные покрытия – это твердые смазочные материалы, которые наносятся на детали на этапе их производства или ремонта и выполняют функцию ресурсной смазки.

Это значит, что созданный на деталях тонкий слой сухой смазки не требует обновления на протяжении всего срока их службы, эффективно снижая трение и обеспечивая защиту от коррозии.


Функция покрытия в шлицевых соединениях валов заключается в обеспечении аварийного смазывания – при вымывании, испарении или загрязнении пластичной смазки твердая смазка продолжает выполнять смазочные и защитные функции.


Благодаря этому предотвращается истирание деталей, появление люфта и выход компонентов из строя.

На шлицевое соединение валов наносится покрытие с дисульфидом молибдена Modengy 1026.


Дисульфид молибдена обладает отличными смазочными и противозадирными свойствами, высокой несущей способностью, термостойкостью. Благодаря этому покрытие продолжает работать даже в экстремальных условиях эксплуатации.

MODENGY 1026 может применяться при ремонте или при производстве карданных валов. Оно обладает высокими антикоррозионными свойствами (более 760 часов по ускоренным испытаниям в камере соляного тумана по стандарту ISO 9227), защищает валы с шлицами от влияния различных факторов окружающей среды.

Кроме того, покрытие формирует необходимый минимальный зазор в сопряжении. обеспечивает плавное скольжение и предотвращает биение, повышая ресурс карданного вала.

В некоторых видах шлицевых соединений покрытия используются самостоятельно – без последующего нанесения пластичной смазки. Они отлично предотвращают скачкообразное движение, повышают плавность перемещения деталей, устраняют посторонний шум, в разы увеличивают ресурс деталей.