ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИЗНОС ХОДОВОЙ ЧАСТИ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН И СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ РЕСУРСА ЭЛЕМЕНТОВ ХОДОВОЙ ЧАСТИ

Факторы, влияющие на износ ходовой части

Все узлы и детали ходовой части гусеничных машин рассчитаны  на работу в составе единого механизма. Взаимосвязаны и процессы  их износа: износ одного из компонентов будет определенным образом влиять на все прочие детали и узлы механизма.

Именно поэтому настоятельно не рекомендуется эксплуатировать   в составе одного ходового механизма новые и изношенные детали.  В результате совместной работы и срок службы новых деталей существенно сократится, и износ старых деталей ускорится.

Факторы, влияющие на срок службы всего ходового механизма  и темпы износа его узлов и деталей можно условно разделить на три группы – объективные (неуправляемые), субъективные (управляемые)  и частично управляемые.

Объективные факторы связаны с характеристиками опорной поверхности, на которой работает машина. На ресурс ходового механизма оказывают значительное влияние следующие характеристики опорной поверхности: абразивное воздействие, ударные нагрузки, способность грунта к налипанию и степень влажности. Также оказывают влияние температура окружающей среды и наличие химически активных веществ.

Абразивное воздействие

Сочетание типа грунта и текстуры обусловливает его абразивное воздействие.

Текстура грунта – это соотношение частиц разного размера, содержащихся в грунте данного типа. Текстура определяет уровень абразивного воздействия данного грунта. Простейший способ оценить абразивные свойства грунта – это растереть щепотку его между пальцами.

Еще один важнейший фактор, определяющий абразивные свойства грунта наряду с текстурой, – это влажность. Влага может усиливать абразивное воздействие, превращая грунт в «шлифовальную пасту», особенно если влаги столько, что грунт превращается в жидкую грязь. Влага также усиливает налипание грунта, который сильнее набивается в зазоры между деталями ходового механизма. Подробнее этот процесс будет описан ниже.

Результаты абразивного воздействия грунта лучше всего заметны по износу гусеничных звеньев, так как на износ других деталей кроме абразивного воздействия оказывают влияние и прочие факторы.

Уровень абразивного воздействия

1. Высокий – влажные грунты, содержащие большое количество твердых и острых частиц песка.
2. Средний уровень – слегка увлажненные грунты, наподобие ила или глины, содержащие небольшое количество округлых песчаных частиц или фрагментов скальных пород.
3. Низкий уровень – сухой илистый и глинистый грунт, не содержащий фрагментов скал и песка. Обычно этот грунт становится скользким при увлажнении и при достаточном содержании влаги приобретает консистенцию пасты.

Ударные нагрузки

Величина ударных нагрузок проще всего оценивается по степени проникновения грунтозацепов в грунт. Воздействие высоких ударных нагрузок может быть ослаблено путем уменьшения скорости движения машины и использования самых узких из возможных гусеничных башмаков. Кроме того, величина ударных нагрузок определяется массой машины,  но этот параметр не может регулироваться.

Уровень ударного воздействия

Грунты классифицируются по уровню ударного воздействия   на ходовую часть гусеничной машины следующим образом:

1. высокий – недоступные для проникновения грунтозацепов или допускающие лишь слабое проникновение грунты с большим количеством «препятствий» (кочек и впадин) величиной более 15 см, создающие также высокие «скручивающие» нагрузки на гусеничные цепи. Высокие ударные нагрузки при горных работах создают такие препятствия, как глыбы смерзшегося грунта и обломки скал. Лесозаготовки также следует отнести к категории работ с высокими ударными нагрузками – их создают пни  и бревна.
2. средний – такие грунты допускают частичное,  но неравномерное внедрение грунтозацепов, содержат осколки скал размером менее 15 см, которые могут создавать умеренные «скручивающие» нагрузки  на гусеничные цепи;
3. низкий – грунты, допускающие полное внедрение грунтозацепов, благодаря чему масса машины распределяется по всей плоскости большого числа башмаков.

Ударные нагрузки оказывают явное воздействие на элементы конструкции ходового механизма. Чаще всего возникают трещины, разрушения, изгибы, выкрашивание, задиры и увеличение зазора между пальцем/ втулкой. Обычно машины, оборудованные башмаками с одним грунтозацепом, больше страдают от воздействия высоких ударных нагрузок по сравнению с машинами, оснащенными плоскими башмаками  или башмаками с несколькими грунтозацепами.

Способность грунта к налипанию

Налипающими считаются грунты, способные прилипать или набиваться вокруг движущихся деталей. Это явление оказывает на ходовой механизм следующие воздействия:

1. Может привести к неправильному зацеплению деталей, вызывая заедание гусеничной цепи, высокие нагрузки на детали ходового механизма, взаимное влияние деталей друг на друга и существенное увеличение интенсивности износа. Типичный пример этого воздействия – расхождение расстояния между зубьями ведущего колеса и осями втулок гусеничной цепи вследствие набивания грунта между зубьями колеса или между башмаком и втулкой. В некоторых случаях набившийся грунт может препятствовать вращению катков, и звенья скользят по каткам, в результате трения геометрия катков нарушается, на них возникают плоские участки;
2. В результате набивки грунта еще больше увеличивается износ под воздействием содержащихся в нем абразивных частиц. Это означает, что детали ходового механизма тем больше будут плавно шлифоваться, чем дольше они будут взаимодействовать с этим абразивным составом;
3. Наиболее серьезным последствием набивки грунта является «увеличение» диаметра ведущего и направляющего колес вследствие накопления грунта во впадинах между зубьями и увеличение натяжения гусеничной цепи, которое может привести к внезапному сходу цепи  с зубьев колес.

Накапливающиеся в зазорах грунты разделяются на выдавливаемые  и невыдавливаемые. Первые – это грунты, которые во влажном состоянии могут быть удалены из зазоров между деталями. Грунты, относящиеся  ко второй категории, не могут быть удалены из зазоров без демонтажа деталей ходового механизма.

Процесс набивки грунта в зазоры ходовой части невозможно контролировать, однако, выполняя следующие рекомендации, можно уменьшить его вредное воздействие.

1. Поддерживание правильного натяжения гусеничной цепи, регулировку следует проводить так часто, как требуется по условиям работы на грунтах данного типа.
2. Чистка от налипшей грязи детали ходового механизма как можно чаще, в идеале – после каждой смены.
3. При возможности и только в случае постоянной работы в мягком пластичном грунте устанавливать специальные колеса или секторы, предназначенные для работы в снегу и грязи. Эти детали отличаются уменьшенной шириной основания зубьев для того, чтобы увеличить удельное давление на налипающий материал и выдавливать его из промежутков между зубьями. Следует принять к сведению, что использование этих деталей на других грунтах или в иных условиях работы (для которых они не предназначены) приведет к ускоренному износу колеса и наружных поверхностей втулок гусеничной цепи.
4. Установка башмаков с центральными (разгрузочными) отверстиями, через которые выдавливается грязь.

Влияние температуры окружающей среды

Температура окружающей среды и обрабатываемого материала может оказывать отрицательное влияние на узлы ходового механизма, особенно  в экстремальных ситуациях. Под действием чрезмерно высоких температур (например, при работе машин на металлургических комбинатах) упрочненные стали могут терять свои свойства, в частности, износостойкость и прочность, а уплотнения – разрушаться.

При температурах ниже 0 °С грунт замерзает и ударные воздействия  на ходовой механизм машины усиливаются. Также при низких температурах в зазоры между деталями может набиваться такой грунт, который в теплое время не задерживается в зазорах.

При очень низких температурах, близких к –40°С, может увеличиваться хрупкость стали (уменьшается эластичность или устойчивость к растрескиванию). Резиновые уплотняющие кольца  и манжеты могут затвердеть, что приведет к вытеканию смазки.

Смазочные материалы при низких температурах загустевают,  что может стать причиной масляного голодания в закрытых шарнирах  с жидкой смазкой у гусеничных цепей и в подшипниках катков  и направляющих колес. Недостаток смазки приводит к быстрому разрушению узлов трения. Поэтому при низких температурах рекомендуется увеличивать нагрузку постепенно, чтобы ходовой механизм «прогрелся»  и смазка начала поступать к трущимся поверхностям.

Влияние рельефа местности

Кроме характера эксплуатации большое значение имеет рельеф местности, где работает машина. В результате изменений рельефа меняется развесовка машины и нагрузка на различные части ходового механизма.

Движение вниз по склону (рис.1(1)). Большая часть веса действует  на переднюю часть машины, износ передних катков идет более интенсивно. Однако, благодаря особенностям конструкции гусеничной цепи  при движении вниз уменьшается износ колес и втулок цепи. Поэтому движение вниз предпочтительно для гусеничной машины.

Движение вверх по склону (рис.1(2)). Масса машины перераспределяется к задней части, усиливается износ задних катков  и поверхностей зубьев колес и втулок цепи, работающих при переднем ходе. Такое положение для гусеничной машины хуже, чем движение вниз.

Движение с боковым наклоном (рис. 1(3)). Большая часть массы машины приходится на сторону, находящуюся ниже по склону. Увеличивается износ находящихся с этой стороны боковых направляющих поверхностей звеньев, боковых поверхностей катков и направляющих колес, торцов втулок гусеничной цепи и боковых поверхностей башмаков.

Работа на вершине гряды (рис. 1(4)). В таком положении самые высокие нагрузки приходятся на элементы, обращенные к внутренней части машины, т. е. к ее продольной оси. Усиливается износ внутренней части звеньев, внутренних краев башмаков и рабочих поверхностей катков  и направляющих колес. В экстремальных случаях значительно усиливается износ внутренних поверхностей ведущих колес и соответствующих  им частей втулок гусеничной цепи.

Движение по впадине (рис. 1(5)). Большая часть нагрузки приходится на наружные (обращенные наружу) части деталей ходового механизма. Усиливается износ наружных частей звеньев, наружных краев башмаков и обращенных наружу рабочих поверхностей катков  и направляющих колес. В экстремальных случаях значительно усиливается износ наружных поверхностей ведущих колес и соответствующих им частей втулок гусеничной цепи.

Рисунок 1. Примеры движения в зависимости от рельефа местности

  Влияние характера эксплуатации

Термин «характер эксплуатации» часто используют неправильно, подразумевая характеристики опорной поверхности, по которой движется машина. На самом деле «характер эксплуатации» означает, какую работу выполняет машина. Ниже описан характер износа и иных воздействий  на элементы конструкции ходового механизма при выполнении гусеничной машиной наиболее распространенных видов работ.

Снятие и перемещение грунта бульдозерным отвалом.

При такой работе большая часть нагрузки приходится на переднюю часть машины, ускоряется износ передних катков и направляющих колес.

Погрузка.

При внедрении в грунт и наполнении ковша большая часть нагрузки действует на задние катки гусеничного погрузчика. При перемещении ковша с грунтом основная нагрузка приходится на передние катки. Вследствие этого обычно ускоряется износ передних и задних катков, тогда как средние катки изнашиваются меньше.

Рыхление и буксировка.

При таких работах основная нагрузка приходится на заднюю часть машины, ускоряется износ задних катков. В наиболее тяжелых случаях значительно усиливается износ ведущих колес и втулок гусеничной цепи.

Выемка грунта гидравлическим экскаватором.

Нагрузка действует попеременно то на одну сторону машины, то на другую, в результате повышенному износу подвергаются наружные элементы деталей ходового механизма. В какой-то степени это явление напоминает «движение по впадине», хотя при выемке грунта темп износа гораздо меньше, поскольку машина при работе в основном стоит на месте.

Кроме описанных выше факторов немаловажную роль в отношении  ресурса ходовой части гусеничных машин играют и такие факторы, как: степень влажности, химически активные вещества в составе грунта, скорость передвижения, квалификация оператора, подбор башмаков и т.д.

Рекомендации по увеличению ресурса ходовой части гусеничных дорожно-строительных машин

Правильное положение гусеничных звеньев и подбор башмаков

Регулировка правильного положения (выравнивание в одной плоскости) деталей ходового механизма исключительно важна для того, чтобы избежать ускоренного и неравномерного износа. Каждое отклонение от правильного положения ходовой рамы направляющего и ведущего колес приводит к износу и повреждениям рабочих и боковых поверхностей катков, направляющих поверхностей звеньев и боковых поверхностей колес или сегментов и фланца центрального отверстия направляющего колеса.

Любое различие в характере износа между правой и левой, внутренней и наружной или передней и задней частями ходового механизма может быть следствием неправильной регулировки положения в плоскости одной или нескольких деталей: ходовой рамы, направляющего и ведущего колес.

Не следует использовать башмаки более широкие, чем это необходимо. Чем шире башмак, тем больше скручивающий момент, который может воздействовать на детали ходового механизма при движении машины по неровной поверхности, покрытой камнями и ямами. При наезде  на неровность плоскость башмака служит рычагом, больше всего подвергаются действию крутящих моментов башмаки, пальцы  и втулки гусеничной цепи. Кроме того, неблагоприятное действие крутящие моменты оказывают на катки и ведущее и направляющее колеса.

Установка более широких, чем надо, башмаков обычно становится причиной:

• дополнительного сопротивления в поворотах, на преодоление которого затрачивается полезная мощность двигателя и дополнительное топливо. В повороте возрастают скручивающие нагрузки на гусеничную цепь и увеличивается износ углов башмаков;
• повреждения башмаков и звеньев: изгибы, растрескивания, разрушения и т. д.;
• ускоренного износа пальцев и втулок;
• возможного удлинения пальцев и расширения отверстий под втулки в звеньях;
• ослабления затяжки и утери деталей крепления башмаков с соответствующим увеличением отверстий под болты в башмаках;
• уменьшения ресурса по износу звеньев, боковых поверхностей катков и фланца центрального отверстия направляющего колеса.

Содержание ходового механизма в чистоте и правила постановки на стоянку

Эти два фактора оказывают определенное влияние на ресурс ходового механизма. Регулярная его очистка помогает удалить налипший  и набившийся в зазоры грунт, абразивные частицы и химически активные вещества, которые сокращают срок службы деталей. Это особенно важно при низких температурах, когда уплотненный и смерзшийся грунт препятствует вращению катков и направляющего колеса, вызывая износ в виде плоских участков и разгерметизацию уплотнений. Очистка также дает возможность осмотреть детали ходового механизма, и предупредить возможность поломки.

Машину следует останавливать на стоянку на ровной горизонтальной площадке, потому что длительное действие нагрузки а одну сторону уплотнительной манжеты может привести к пластической деформации, а это в свою очередь приведет к утечке смазки з подшипников катков, направляющих колес и закрытых шарниров с жидкой смазкой гусеничной цепи.

Список литературы

1. Силаев Г.В. Тракторы и автомобили с основами технической механики: Учебное пособие. Для студентов специальности 2604.00 «Лесное хозяйство». — М.: МГУЛ, 2001. — 347 с.: ил.
2. Мельников Д.И. М48 Тракторы. М.: Колос, 1981. — 336 с., ил. — (Учебники и учеб. пособия для с.-х. техникумов).
3. Гуревич А.М. Тракторы и автомобили. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1983. — 336 с., ил. — (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).
4. Трелевочный трактор ТДТ_55А и его модификации: Т66 Учебное пособие/И.К. Емельянов, Е.М. Крашенинников, А.А. Бойда и др. — М.: Лесн. пром-сть, 1981. — 296 с., ил. В пер.: 75 к. 24000 экз.
5. С. Петров. Ремонт сельскохозяйственных машин / С. Петров, С. Бисноватый. — М.: Мир, 2013. — 303 c.
6. Антонов А.С. “Армейские гусеничные машины”, часть 2, 1964 г.
7. Мельник С.В., Расщупкин В.П., Громовик А.И., Голощапов Г.А. М 47 Научные основы обеспечения надежности и долговечности ходовых систем гусеничных машин: монография. – Омск: СибАДИ, 2009.– 91 с.

Spisok literatury

1. Silaev G.V. Traktory i avtomobili s osnovami tehnicheskoj mehaniki: Uchebnoe posobie. Dlja studentov special’nosti 2604.00 «Lesnoe hozjajstvo». — M.: MGUL, 2001. — 347 s.: il.
2. Mel’nikov D.I. M48 Traktory. M.: Kolos, 1981. — 336 s., il. — (Uchebniki i ucheb. posobija dlja s.-h. tehnikumov).
3. Gurevich A.M. Traktory i avtomobili. — 3-e izd., pererab. i dop. — M.: Kolos, 1983. — 336 s., il. — (Uchebniki i ucheb. posobija dlja vyssh. s.-h. ucheb. zavedenij).
4. Trelevochnyj traktor TDT_55A i ego modifikacii: T66 Uchebnoe posobie/I.K. Emel’janov, E.M. Krasheninnikov, A.A. Bojda i dr. — M.: Lesn. prom-st’, 1981. — 296 s., il. V per.: 75 k. 24000 jekz.
5. S. Petrov. Remont sel’skohozjajstvennyh mashin / S. Petrov, S. Bisnovatyj. — M.: Mir, 2013. — 303 c.
6. Antonov A.S. “Armejskie gusenichnye mashiny”, chast’ 2, 1964 g.
7. Mel’nik S.V., Rasshhupkin V.P., Gromovik A.I., Goloshhapov G.A.  M 47 Nauchnye osnovy obespechenija nadezhnosti i dolgovechnosti hodovyh sistem gusenichnyh mashin: monografija. – Omsk: SibADI, 2009.– 91 s.