Рис. 16.2. Схематическое изображение двух шероховатых поверхностей, находящихся в контакте

В каждом механизме всегда есть два типа соединений деталей: неподвижные и подвижные. В новой машине характер каждого сопряжения задается в виде определенной посадки. В подвижных сопряжениях посадка определяет свободу относительного перемещения деталей, а у неподвижных — прочность их взаимного соединения. Подвижные посадки характеризуются величиной зазора, а неподвижные — натягом. Следовательно, причину нарушения работоспособности деталей и механизмов машины нужно искать в нарушении работоспособности отдельных сопряжений, что вызывается превышением предельно допустимых зазоров в подвижных сопряжениях и нарушением прочности соединения деталей в неподвижных сопряжениях.

Если отдельные детали и механизмы перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям, то это означает, что в машине появились неисправности, требуется ремонт. Заменяя по мере необходимости изношенные детали новыми или восстановленными, поддерживается работоспособность машины.
Одним из критериев необходимости ремонта сопряженных деталей является их предельный износ, при котором дальнейшая нормальная работа этих сопряжений невозможна.

Эксплуатационные испытания строительных машин позволили найти основные показатели изнашивания деталей — количественную величину износа, скорость и темп изнашивания (отношение величины износа к единице выработки машины). Например, срок службы ножей бульдозеров в грунтах II группы не превышает 500…600 ч, зубьев роторного экскаватора 50…60 ч, а ножей автогрейдеров 200…300 ч.

При любой самой совершенной конструкции и тщательном техническом уходе неизбежен износ машины, который определяется как отношение фактического срока службы или выполненного машиной объема работ к средним или нормативным срокам или объемам работ. Степень износа определяют с целью установления стоимости машин на какой-либо определенный момент. Кроме того, износ одних деталей часто влечет за собой повышенный износ сопряженных с ними. При износе возникают дополнительные динамические нагрузки и прочность деталей уменьшается, что повышает
вероятность неожиданных поломок и аварий.

Большинство деталей строительных машин подвергается воздействию различных видов изнашивания. Преобладающим является механическое, которое подчиняется определенной закономерности (рис. 16.3). Изнашивание деталей может быть естественным и форсированным. Естественное изнашивание получается в результате старения машины (в связи с этим происходит изменение физико-механических свойств металла и трения, нарушение зазоров в сопрягаемых поверхностях деталей), различных тепловых и химических воздействий среды. Такое изнашивание имеет закономерный характер. На рис. 16.3 процесс изнашивания деталей представлен графически. По горизонтальной оси откладывается время работы детали в часах, а по вертикальной — износ детали в микронах. Кривая изнашивания имеет участок OA (период приработки детали), участок АВ (период нормального естественного изнашивания) и участок ВС — (период форсированного изнашивания детали).

В течение первого периода эксплуатации машины — периода приработки сопряженных деталей — изнашивание трущихся поверхностей происходит интенсивно. За некоторое время tx трущиеся поверхности деталей подготавливаются к восприятию эксплуатационных нагрузок. Новые детали имеют поверхности со значительными неровностями, а следовательно, и небольшую площадь соприкосновения. По мере приработки эти неровности сглаживаются, фактическая площадь контакта увеличивается и скорость изнашивания уменьшается.

В процессе приработки деталей режим работы машины должен быть значительно облегчен, иначе большое тепловыделение в зонах трения может привести к сплавлению и отрыву частиц металла сопряженных поверхностей. При этом смазка разжижается и обильно загрязняется металлической пылью.

Рис. 16.3. Кривая механического изнашивания

На участке АВ износ продолжается, но интенсивность его при нормальных условиях работы сопряжения незначительна. Отрезок времени t2 соответствует большей части работы механизма, когда износ нарастает равномерно, почти по прямой линии.

По мере изнашивания деталей зазоры в подвижных сопряжениях увеличиваются, вызывая дополнительные динамические нагрузки и ухудшение условий смазывания трущихся поверхностей. После достижения некоторой величины износа (участок кривой от точки В и далее) скорость изнашивания резко увеличивается, и наступает третий период работы сопряженных деталей, характеризующийся резким увеличением износа и недопустимым увеличением зазора в сопряжениях. В этот период изменяются геометрическая форма деталей и условия работы поверхностей трения. При этом жидкостное трение может перейти в пограничные области и вызвать выплавление антифрикционного сплава у подшипников, образование задиров на трущихся поверхностях и т. д., поэтому дальнейшая эксплуатация деталей нежелательна.

Такой износ, при котором эксплуатация детали делается невозможной или недопустимой, называется предельным. Предельный износ деталей — это достижение таких размеров и состояния, при которых нормальная работа сопряженных деталей невозможна, так как может привести к аварии, т. е. деталь выработала ресурс.