Степень работоспособности машины оценивается с помощью ресурса работоспособности, под которым понимается возможная продолжительность работы машины до ее очередного капитального ремонта.

Долговечность — это свойство машины сохранять работоспособность до наступления определенного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Надежность — свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Безотказность — свойство машины непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины. Различают полный и частичный отказ.

Ремонтопригодность— свойство машины, заключающееся в ее .приспособленности к предупоеждению и обнаружению причин возникновения ее отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Изнашивание — процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Износ — результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточной деформации материала.

Абсолютный износ — абсолютное изменение размеров, объема или массы изношенной детали, различают линейный, объемный и массовый износ.

Относительный износ — износ, выраженный частным или в процентах относительно износа другой детали, принятой за эталон.

Размерный износ — линейный износ, измеряемый в заданном направлении.

Предельный износ — максимальная величина износа, при достижении которой дальнейшая эксплуатация изделия считается недопустимой по техническим или экономическим показателям работы.

Скорость изнашивания — отношение величины износа к времени, в течение которого он возник.

Скорость изнашивания бывает мгновенная, т. е. регистрируемая в данный момент времени, и средняя, т. е. вычисленная за определенный интервал времени.

Интенсивность изнашивания — отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или к объему выполненной работы.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемая величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

В результате изнашивания деталей машины между ними увеличиваются зазоры, что приводит к резкому ухудшению условий работы в связи с повышающейся динамичностью рабочих процессов и ухудшением условий смазывания.

Изнашивание контактирующих деталей — это следствие их трения между собой. Различают трение скольжения и трение качения, которое меньше первого приблизительно в 10 раз. В зависимости от наличия между трущимися поверхностями смазочных материалов различают следующие основные виды трения скольжения.

Трение без смазки, пол которым понимается трение двух твердых деталей при отсутствии на поверхностях трения введенного смазочного материала всех видов. Трение без смазки вызывает интенсивное изнашивание трущихся поверхностей.

Граничное трение вызывается трением двух твердых тел при наличии на поверхностях слоя жидкости, обладающей свойствами, отличающимися от объемных. Граничное трение протекает в начале и конце движения трущихся поверхностей, при небольших скоростях и значительной нагрузке.

Жидкостное трение — это явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.

Жидкостное трение создается при прилипании смазочного материала к трущимся поверхностям и образовании разделительного смазочного слоя толщиной более суммы высот микронеровностей обеих трущихся поверхностей.

Рис. 110. Распределение гидродинамического давления в подшипнике:
а — по окружности, б — по длине; 1 — вал. 2 — подшипник, 3 — масло

Возникновение жидкостного трения хорошо прослеживается на примере трущейся пары вал — подшипник. В неподвижном состоянии вал под действием силы тяжести прижимается к нижней части подшипника скольжения, как это показано на рис 110, а. С началом вращения вала масло из серповидного пространства под валом начинает засасываться между его цапфой и подшипником и смещает ее несколько влево, заставляя как бы всплывать над образовавшимся под ней масляным клином (рис. 110,б)„ Чем больше частота вращения вала, тем больше масла засасывается под цапфу и тем больше центр цапфы приближается к центру вкладыша. Для оптимальной работы подшипника зазор между цапфой вала и нижней частью подшипника выбирают так, чтобы давление в масляном клине было максимальным.

Скорость изнашивания деталей зависит от вида трения. Смазывание — это определяющий фактор в обеспечении долговечности сопрягаемых деталей: изменение вида трения от трения без смазки до жидкостного снижает скорость изнашивания в сотни раз. Таким образом, если жидкостное трение обеспечивает нормальные скорости изнашивания, то граничное и особенно трение без смазки приводят к аварийным скоростям изнашивания и быстро выводят детали из строя.
Процесс изнашивания, происходящий постепенно и являющийся следствием длительного воздействия различных факторов при соблюдении всех необходимых правил обслуживания машины, называется естественным. Результат подобного естественного изнашивания называется естественным износом.

Процесс изнашивания, протекающий бурно и являющийся результатом некачественного обслуживания, дефектов производства, а также нарушения посадок, что резко изменяет режим смазывания, называется аварийным. Результат аварийного изнашивания называется аварийным износом.

На рис. 111 показана кривая, характеризующая нарастание износа детали. На кривой можно различить три фазы: I фаза характеризует повышенный износ, происходящий в результате приработки детали, II фаза относится к периоду ее нормальной работы и Ш фаза — к аварийному износу. Последний возникает на этапе, когда постепенное нарастание естественного износа детали приводит к тому, что условия ее работы резко меняются. Например, в результате нарастания зазора в сопряжении смазочный материал больше не удерживается и деталь работает не в жидкостном, а в режиме трения без смазки.

Сложность организации ремонта заключается в своевременном обнаружении момента перехода детали из фазы II в фазу III.

При определении долговечности работы деталей необходимо правильно установить величину предельного износа детали, так как выбраковка детали до наступления предельного износа приводит к недостаточному использованию ресурса ее работоспособности. Работа детали по достижении ею предельного износа вызывает рост сопротивлений, повышает динамичность процесса и скорость изнашивания сопряженных деталей.

Наступление предельного износа детали определяется на основании следующих основных признаков: – полное использование термически обработанного слоя; невозможность применения детали по конструктивным соображениям; – уменьшение конструктивной прочности; резкий рост сопротивлений при работе; сокращение межремонтных сроков ниже расчетных. К основным выбраковочным признакам относят такие: искажение формы поверхности рабочих органов, кулачковых валов двигателей, эксцентриков, коленчатых валов; – изменение зазора в сопряжении подшипников скольжения, плунжерных пар, уплотнений, валов и подшипников передач;
изменение расчетного размера в зубчатых передачах, шлицах, стальных канатах, цепях, фрикционных передачах;
изменение микро- и макрорельефа в скоростных зубчатых передачах, подшипниках качения, клапанах, тормозных поверхностях барабанов.

Передние стенки ковшей экскаваторов наиболее интенсивно изнашиваются в межзубьевых участках и по бокам.

Продолжительность службы передних стенок в зависимости от условий эксплуатации колеблется в пределах от 1 года на разработке скальных грунтов до 8 лет на разработке слабых грунтов. Зубья ковшей экскаваторов наиболее быстро изнашиваются с торца и могут работать от нескольких суток до 6—7 месяцев.

Ножи бульдозеров и автогрейдеров изнашиваются по режущей кромке, и в зависимости от абразивности перерабатываемых грунтов их долговечность составляет от 10 до 100 сут.

Дробящие плиты, била, валки и молотки дробилок подвергаются весьма интенсивному изнашиванию, и срок их службы составляет от нескольких суток до месяца.

Рабочие органы строительных машин типа лопастей смесительных машин в связи с меньшей изнашиваемостью работают в течение нескольких месяцев.

Стальные канаты подвергаются усталостным явлениям, абразивному изнашиванию, пластическим деформациям и контактному схватыванию. Большое разнообразие конструктивных схем строительных машин, а следовательно, и условий работы канатов приводит к значительным колебаниям в сроке их службы, изменяющемуся от 10 до 200 сут. Байтовые канаты могут работать несколько лет.

Предельный износ стальных канатов наступает при утрате ими равномерности свивки, обнажении сердечника, обрыве целой пряди, числе оборванных проволочек на одном шаге свивки в зависимости от конструкции каната от 6 до 40, при износе и коррозии проволочек более чем на 40%.

Зубчатые колеса. Изнашивание зубчатых колес в зависимости от величины действующих нагрузок, наличия абразивных частиц и других факторов бывает абразивным, усталостным или изнашиванием при заедании. Скорость изнашивания зубчатых колес в среднем от 0,1 до 1,5 мкм/ч.

Предельный износ тихоходных зубчатых колес наступает при достижении ими износа порядка 30% по начальной окружности, быстроходных 3—10%. Для чугунных зубчатых колес эти цифры снижаются на 40%. Если на зубьях есть упрочненный слой, то предельный износ наступает после его срабатывания до толщины 0,2— 0,25 мм.

При усталостном изнашивании предельный износ наступает в случае его распространения более чем на 50% поверхности зубьев.

Сопряжения типа вал-втулка. Предельный износ сопряжений типа вал-втулка при подвижных посадках наступает после увеличения номинального зазора в два раза для ответственных соединений и в 3—4 раза для неответственных. При неподвижных посадках предельный износ наступает при уменьшении натяга ниже максимально допускаемого. Для шлицевых соединений 3-го класса точности Допускается увеличение зазора до 15—20 раз.

Подшипники. Предельный износ подшипников качения наступает при увеличении радиального зазора в 3—4 раза по сравнению с нормальным и достижении осевым люфтом величины 0,3 мм для подшипников диаметром до 100 мм и 0,4 мм для подшипников большего диаметра.

Предельный износ подшипников скольжения допускается до 1 — 3% диаметра вала. Скорость изнашивания подшипников скольжения зависит от условий нагружения и смазывания и лежит в диапазоне от 0,01 до 0,5 мкм/ч.

Скорость изнашивания валов ниже скорости изнашивания подшипников скольжения в 2—3 раза, что объясняется большей износостойкостью стали по сравнению с материалом подшипников, а также более равномерным износом шейки вала в связи с ее вращением.

Цепи. Предельно допускаемое увеличение шага цепей At (%) можно определить по формуле
At = 200/z,
где г — число зубьев большой звездочки.

Для цепей, используемых в строительный машинах, At равно 0,8% для втулочной цепи при z=140 и 7,6% для зубчатой цепи при 2 = 25.