L'arbre de sortie de puissance est un composant clé de transmission de couple qui peut résister pendant une longue période au couple alternatif, aux charges d'impact, au frottement et à l'usure, à la boue et à l'eau. Le matériau détermine directement la durée de vie, la limite supérieure de charge, le taux de défaillance, la sécurité et l'adaptabilité globale de la machine. L'impact spécifique sera expliqué dans les dimensions ci-dessous, tout en distinguant les différences de sélection de matériaux entre les tracteurs agricoles et les tracteurs industriels.
Résistance à la traction et à la torsion → Déterminer la capacité de charge maximale
Résistance du matériau insuffisante
L'acier 45 # ordinaire sans trempe ni revenu, de l'acier à faible teneur en carbone-de qualité inférieure-avec une faible limite d'élasticité est couramment utilisé.
Lorsque les tracteurs équipés de fraises rotatives, de treuils et d'équipements de concassage sont instantanément surchargés, ils sont sujets à une déformation par torsion, à une rupture d'arbre et à une fracture de la racine de la cannelure.
Les tracteurs industriels surchargent et remorquent souvent des engins de construction. Si le matériau n'est pas conforme aux normes, l'impact de démarrage brisera directement l'arbre, perdra la fonction de puissance de sortie et endommagera même les engrenages internes de la boîte de vitesses.
Acier trempé et revenu en alliage à haute résistance (40Cr, 42CrMo)
Après le traitement de trempe et de revenu, la limite d'élasticité en torsion est grandement améliorée et elle peut résister à un couple d'impact maximal à court terme-. Il convient aux tracteurs de grande puissance et aux modèles industriels lourds-, permettant d'utiliser des machines montées plus grandes et réduisant le risque d'accidents de rupture d'essieu.
Dureté de surface et résistance à l'usure → affectant la durée de vie des cannelures
La partie la plus vulnérable de la prise de force est la cannelure externe, qui glisse et s'engrène pendant longtemps avec le manchon de l'arbre de transmission.
Acier au carbone ordinaire : la surface est douce et après une courte période d'utilisation, les cannelures vont meuler, les dents s'usent et glissent, ce qui fait que "l'arbre ne bouge pas et l'outil perd de la puissance". Cela nécessite un remplacement fréquent de l’arbre de sortie et du kit de transmission, et le coût de maintenance est élevé.
Trempe de l'arbre entier et trempe à haute-fréquence des cannelures :
La dureté de la surface est élevée, la ténacité du noyau est bonne et la cannelure n'est pas facile à porter et à perdre des dents. Il peut être démonté fréquemment pendant une longue période et peut maintenir le jeu d'ajustement même avec la transmission de charge, prolongeant considérablement le cycle sans entretien.
Les tracteurs agricoles utilisent couramment une trempe au 40Cr ;
Les arbres de prise de force industriels robustes utilisent généralement une trempe profonde au 42CrMo, qui présente une plus grande résistance à l'usure.
Résilience et résistance aux chocs → Gestion des conditions de rotor coincé et verrouillé
Le blocage des machines par des pierres et de la paille fait partie des conditions de travail à haute fréquence-, qui génèrent instantanément un couple d'impact énorme :
Acier dur et cassant (acier trempé à haute teneur en carbone) : avec une dureté extrêmement élevée mais presque aucune ténacité, une fois verrouillé et impacté, il se brisera directement et l'arbre se brisera en deux sections, ce qui rendra l'entretien difficile.
Acier de construction en alliage trempé et revenu : il est dur à l'extérieur et résistant à l'intérieur, et ne se brisera pas directement sous l'impact. Il donne la priorité à la coupe de la goupille de sécurité (conception de protection), et même en cas de surcharge, elle est généralement légèrement déformée. Il n'endommagera pas directement l'arbre de transmission et le corps de la boîte de vitesses et joue un rôle de tampon et de protection de l'ensemble du système de transmission.
Performances anti-fatigue → pas facile à craquer après un fonctionnement répété à long terme-
La prise de force du tracteur est un composant de roulement de force à rotation continue, avec démarrage, arrêt et cycle de couple quotidiens :
L'acier de mauvaise qualité a une faible limite de fatigue et, sous des charges alternées à long terme, de fines fissures apparaissent au niveau du col de l'arbre et de la racine de la cannelure, s'étendant progressivement jusqu'à la rupture, qui appartient aux défauts cachés et est sujette à des dommages soudains pendant le fonctionnement ;
L'acier allié ordinaire subit un forgeage et un traitement thermique, ce qui entraîne une structure métallographique interne uniforme et une durée de vie à la fatigue plusieurs fois supérieure. Il convient aux opérations continues sur le terrain à long terme-de machines agricoles et aux opérations de transport d'une journée entière dans les installations industrielles.
Capacité de résistance à la rouille et à la corrosion → Convient aux rizières et aux environnements boueux et aquatiques des chantiers de construction
Les terres agricoles, les rizières, les chantiers de construction boueux et l'immersion dans l'eau de pluie peuvent corroder le corps du puits :
Acier au carbone ordinaire sans traitement antirouille : il est sujet à la rouille et à la rouille, avec des piqûres sur le col de l'arbre. D'une part, cela aggrave l'usure et les fuites des joints d'huile, et d'autre part, la rouille des cannelures est morte, ce qui rend difficile le démontage de l'arbre de transmission. Dans les cas graves, il peut adhérer et se bloquer, rendant impossible sa séparation.
Acier allié + traitement de noircissement/galvanisation/carburation de surface : le taux d'oxydation et de corrosion est considérablement réduit et la surface de montage du joint d'huile est moins sujette aux piqûres, réduisant ainsi les défauts de fuite d'huile de transmission et réduisant la difficulté de démontage et d'entretien.
Précision du col et stabilité du matériau → affectent directement la durée de vie des joints d'étanchéité
Le matériau et la qualité de traitement de la surface cylindrique du col de l'arbre en contact avec l'arbre de sortie et le joint d'huile déterminent la probabilité de fuite d'huile :
Matériau souple et mauvaise résistance à l'usure : le frottement à long terme de la lèvre du joint d'huile créera une rainure sur le col de l'arbre, ce qui rendra difficile l'ajustement serré du joint d'huile. L'huile lubrifiante de la transmission continue de fuir et même le remplacement répété du joint d'huile ne peut pas remédier à la fuite d'huile.
Tourillon trempé et durci : la surface est-résistante à l'usure et non sujette aux rainures, et la durée de vie du joint d'étanchéité est doublée, réduisant ainsi le risque de manque d'huile de boîte de vitesses, d'usure et de brûlure des engrenages.
Poids et équilibre dynamique → Secousses de fonctionnement à grande vitesse et vibrations globales de la machine
Densité inégale et coulée des arbres de mauvaise qualité : porosité interne et retrait du matériau, mauvais équilibre dynamique lors d'une rotation à grande vitesse-, fortes secousses lors du fonctionnement de la prise de force, vibrations transmises au carter et au cadre de la boîte de vitesses, desserrage des boulons, dommages aux roulements d'accélération et au carter, particulièrement évidents dans des conditions de vitesse élevée-de 540/1 000 tr/min.
Arbre en alliage intégré forgé : le matériau est dense et uniforme, avec une petite déformation, un bon équilibre dynamique, un fonctionnement fluide et réduit le bruit global et les pertes supplémentaires.
Différence de sélection des matériaux entre la prise de force agricole et la prise de force industrielle
Prise de force pour tracteur agricole
Dotés d'une résistance à l'usure, d'une résistance modérée aux chocs et d'une grande polyvalence, les systèmes traditionnels de forgeage, de trempe et de trempe à cannelure 40Cr répondent aux charges conventionnelles des terres agricoles, des semis et du retour au champ, tout en équilibrant la rentabilité et la durabilité.
Prise de force pour tracteur industriel
L'accent est mis sur la résistance ultra-à la torsion, la résistance aux surcharges et la résistance aux chocs. Des aciers de qualité supérieure tels que 42CrMo et 45CrMo sont couramment utilisés, avec des diamètres d'arbre plus épais et des processus de traitement thermique plus profonds pour faire face à des charges soudaines à couple élevé telles que le levage, le concassage et les compresseurs d'air, et empêcher la rupture de l'arbre sous de lourdes charges.
Une mauvaise sélection de matériaux entraîne des problèmes de machine à chaîne
Fracture de l'arbre → engrenages de boîte de vitesses brisés, carter endommagé ;
Usure excessive des cannelures → diminution de l'efficacité de la transmission de puissance, augmentation de la consommation de carburant et fonctionnement inefficace ;
Usure et fuite d'huile du col de l'arbre → Lubrification insuffisante de la boîte de vitesses et roulements du train arrière et de la prise de force grillés ;
Facile à rouiller et à verrouiller → L'équipement ne peut pas être démonté, ce qui retarde le temps de construction et d'agriculture.
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