5.Изнашивание и разрушение деталей

Изнашивание медленно протекающий процесс отделения материала с поверхности твердого тела или накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров или формы тела.

Абразивное изнашивание может сопровождаться усталостным, кавитационно – гидроабразивным. При этом в каждом конкретном случае все же один из видов изнашивания является основным, определяющим ресурс детали. Абразивному изнашиванию подвержены поверхности тормозных и фрикционных пар, ходовых колес, зубьев зубчатых колес, цапф и шеек валов и осей, контактирующих с подшипниками скольжения и др., а так же при трении поверхностей деталей о внешнюю абразивную среду, например, изнашивание челюстей грейфера. Скорость абразивного изнашивания деталей ПТМ может быть значительно снижена повышением твердости трущихся поверхностей путем их наплавки твердым сплавом во время ремонта, смазыванием узлов трения, укрытием этих узлов от внешней абразивной среды. На рабочих поверхностях деталей при абразивном изнашивании всегда видны его следы: риски, царапины, волнистость. Эти следы могут быть грубыми или едва заметными – шлифующее абразивное изнашивание.

Изнашивание при заедании, происходящее в процессе трения в результате схватывания, глубинного вырывания металла, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия неровностей на сопрягаемую поверхность, наблюдается в узлах ПТМ: подшипниках скольжения, шарнирных соединениях, ребордах крановых колес, элементах опорно-поворотных устройств крана, канатных барабанах, блоках и т.д. Для этих узлов трения характерна высокая интенсивность изнашивания. Эффективными методами предупреждения заедания трущихся поверхностей являются: правильная обкатка машины после ее ремонта на пониженных нагрузках и скоростях; применение масел с противозадирными присадками, создающими пленки из поверхностно-активных веществ; механическое упрочнение поверхностей деталей.

Усталостное изнашивание, возникающее под действием циклических нагрузок и проявляющееся как результат усталости материала, характерно для узлов трения, защищенных от попадания абразивных частиц, не подверженных коррозии и схватыванию – эти зацепления закрытых передач, подшипники качения, элементы опорно-поворотных устройств крана, беговые дорожки крановых колес и др.

Изнашивание при фреттинге происходит при малых колебательных перемещениях поверхностей. Изнашиванию подвержены такие детали ПТМ, как корпуса подшипников, контактирующих со стальными втулками подшипников качения или с самими подшипниками.

Пластическое деформирование материала рабочих поверхностей возникает при больших контактных напряжениях. При этом металл пластически деформируется и вытесняется из рабочей зоны, вызывая тем самым изменение размеров элементов деталей и образование вмятин на рабочих поверхностях. Вытесненный металл образует «накат» по кругу катания катков, на зубьях зубчатых колес и т.д.

Основные виды разрушений деталей ПТМ: вязкие, хрупкие, усталостные хрупковязкие, вязкохрупкие. Вязкие разрушения возникают у деталей из низко- и среднеуглеродистых сталей: звенья грузовых и тяговых цепей, валы. Хрупкие разрушения происходят внезапно у деталей из высокоуглеродистых сталей (валы, зубья зубчатых колес и сами колеса, проволока стальных канатов) при возникновении напряжений, превышающих предел плотности. Хрупковязкие разрушения происходят в деталях, подверженных поверхностной закалке. Закаленный наружный слой подвергается хрупкому разрушению, а внутренний слой – вязкому. Вязкохрупкие разрушения характерны для деталей, закаленных до определенной твердости (валы, зубья зубчатых колес и др.).

Перечисленные виды изнашивания и разрушения деталей ПТМ в условиях эксплуатации вызывают отказы в работе оборудования кранов.