Закономерности процесса изнашивания

Большинство деталей строительных машин подвергаются воздействию различных видов изнашивания. Преобладающим является механическое изнашивание, которое подчиняется определенной закономерности. Закономерности процесса изнашивания деталей зависят от большого числа факторов. Для описания этого процесса можно использовать прямую зависимость величины износа деталей от времени работы машины. На кривой износа И=f(t) (рис. 3.1) можно выделить три характерных участка: первый ОА соответствует периоду приработки, второй АВ – периоду нормальной работы и третий ВС – периоду форсированного (или аварийного) износа.

 

Рис. 3.2. Кривая износа

 

Приработка – процесс изменения формы и размеров поверхностей трения и физико-механических свойств поверхностных слоев материала в начальный период трения, обычно проявляющийся при постоянных внешних условиях в уменьшении работы трения, температуры и интенсивности изнашивания.

Повышенная изнашиваемость И _о в период t ₁ (см. рис. 6) является результатом взаимной приработки деталей. После изготовления машины, площади фактического контакта трущихся поверхностей ее деталей, из-за шероховатостей, следов обработки бывают во много раз меньше, чем после некоторого периода приработки.

Поэтому в начале эксплуатации новой машины или после ремонта недопустима ее перегрузка. Приработка деталей должна проходить при легких режимах с постепенным доведением их до нормальных. Скорость изнашивания v _изн определяется отношением приращения абсолютного износа ΔИ к соответствующему приращению времени Δt:

(3.1)

Средняя скорость изнашивания в период приработки будет равна:

В период t₂ (см. рис. 6) изнашивание происходит с постоянной скоростью, которая определяется по формуле

здесь И _пр и И _о – предельный износ и износ в конце приработки детали. Указанная скорость характеризуется величиной угла α наклона прямой АВ к оси абсцисс, tgα показывает нарастание износа в линейных единицах за единицу времени. В течение времени t₂ происходит так называемый естественный износ деталей.

После того как износ деталей превысит допустимую для нормальной работы машины величину, что может выразиться в вибрации, утечке масла и других нежелательных явлениях, скорости изнашивания деталей быстро растет (участок кривой ВС) и износ получает характер аварийного. Граничная точка перехода в кривую форсированного изнашивания называется критической (точка В), а ее ордината равна величине предельного износа И _пр при котором дальнейшая эксплуатация машины недопустима

3.2

Абсцисса критической точки В определяет срок службы деталей или продолжительность эксплуатации машины Т:

(3.3)

Поскольку длительность периода приработки t₁ относительно малая величина, то полагают, что Т = t ₂. Скорость изнашивания может быть определена экспериментально или при эксплуатации для отрезка времени Δ t с замерами фактического приращения износа Δ И.

На основании изучения закономерностей изнашивания, характера работы двигателей, причин выхода их из строя и средних сроков службы все детали строительных, путевых и погрузочно-разгрузочных машин иногда разделяют на пять групп.

Детали первой группы имеют минимальный срок службы, подвергаются интенсивному абразивному изнашиванию, быстро теряют служебные свойства и работоспособность. К деталям этой группы относятся рабочие органы машин (отвалы бульдозеров и грейдеров, ножи дозаторов и скреперов, зубья ковшей экскаваторов), имеющие средний срок службы в пределах 150 – 200 ч.

Детали второй группы характеризуются примерно в 9 раз большим сроком службы, чем детали первой группы. Ко второй группе относят детали приводных и тяговых цепей, канаты, зубчатые колеса открытых передач, блоки, втулки.

К третьей группе относят детали ходовой части и силовой передачи (оси, валы, зубчатые колеса закрытых передач), которые выходят из строя в основном вследствие абразивного изнашивания и срок службы которых примерно в 3 раза больше срока службы деталей второй группы.

Четвертую группу составляют детали со сроком службы, равным продолжительности работы машины до капитального ремонта.

К деталям пятой группы относят базовые детали, элементы металлоконструкций, которые выходят из строя вследствие появления трещин, изломов и других повреждении.