8.3. Усталость и старение материалов

Усталость – постепенное изменение физико-механических свойств и накопление внутренних повреждений материала под действием повторно-переменного нагружения.

Напряжения, возникающие в материале детали под действием нагрузки, не исчезают. Они постепенно накапливаются в материале и вызывают изменение его физико-механических свойств.

Внутренние напряжения в материале деталей возникают и по ряду других причин. При изготовлении детали возникают остаточные внутренние напряжения. В зависимости от причины возникновения различают литейные, сварочные, закалочные, шлифовочные и другие остаточные напряжения, являющиеся следствием технологических операций.

Совместное действие остаточных технологических, тепловых напряжений и внешней нагрузки ведет к возникновению в материале усталостных микротрещин, постепенное развитие которых может привести к отказу машины вследствие поломки детали или достижения предельного состояния по одному из параметров.

Усталостное разрушение материала зависит также от наличия и свойств смазочного материала. Пленка масла, перераспределяя более равномерное давление по поверхности детали и устраняя непосредственный механический контакт выступов микронеровностей, позволяет уменьшить внешние рабочие напряжения в материале. Благодаря этому значительно увеличивается продолжительность работы детали до возникновения усталостных микротрещин. Однако после появления трещин на поверхности детали масло, проникая в трещины, действует расклинивающе и ускоряет процесс усталостного разрушения материала.

Старением называют изменение свойств материалов деталей, протекающее самопроизвольно под действием температуры, влажности, давления и других параметров окружающей среды. Это необратимый процесс, управлять которым в эксплуатации возможно лишь с помощью мероприятий по защите составных частей машины от вредного воздействия окружающей среды. К мероприятиям, обеспечивающим повышение усталостной долговечности машин, относятся: применение защитных лакокрасочных и консервационных покрытий, организация крытых утепленных стоянок, обеспечение благоприятных условий длительного хранения средств механизации и рабочего оборудования.

9. Обеспечение работоспособности сборочных единиц дорожных машин

9.1. Правила замены деталей при эксплуатационном ремонте

С позиций лучшего использования ресурсов деталей их следует заменять только при отказе. Однако конструкции дорожных машин имеют группы деталей, заменяемых по конструктивным и технологическим причинам совместно, что обеспечивает общее удовлетворительное функционирование и долговечность агрегатов. Такие групповые замены определяет завод-изготовитель, их называют регламентированными. К ним относят замены после определенной наработки – назначенного ресурса. Он определяется требуемой вероятностью безотказной работы конструктивного элемента, обеспечивающего безопасность.

Средний ресурс группы совместной замены меньше среднего ресурса любой детали, входящей в группу.

Индивидуальные замены деталей по их отказу позволяют полностью использовать ресурс, а поэтому ими надо всегда пользоваться, если нет особых ограничений и детали расположены в первых уровнях схем разборки-сборки, т. е. легкодоступны.

Элементы конструкции, отказы которых связаны с нарушением безопасности, заменяют после назначенного ресурса – суммарной наработки, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния элемента.