Как типът почва и абразията от камъни променят моделите на износване на ходовата част

Основни принципи за типовете почви: Как кохезията, твърдостта и влажността оказват влияние Облекло Механизми

Кохезивни срещу некохезивни почви: Характерни признаци на износване от кал, глина и пясък

Глинестите почви се залепват една за друга и задържат вода изключително добре, образувайки лепкави пластове, които всъщност ускоряват износването на подовите устройства на машините поради натрупването и химичните реакции, протичащи в тях. Когато глината се напои, тя се залепва за гусениците и други части, което нарушава разпределението на теглото и оказва допълнително натоварване върху металните шарнири и бронзовите втулки. Някои проучвания, проведени от специалисти по геотехника през 2023 г., установиха, че това може да увеличи напрежението с около 40 % спрямо сухите условия. Пясъчните почви обаче действат по различен начин. Тези ронливи зрънца действат като миниатюрни частици пясъчна хартия с размери от около 0,1 до 2 мм, които с времето проникват в уплътненията и лагерите. Те предизвикват триене, което започва с малки драскотини и впоследствие води до по-големи пукнатини. Водата също коренно променя нещата тук. Напоеният пясък ускорява износването с около 25 % повече от нормалното, докато сухата глина се затвърдява в кора, която отскубва части от ролките. Това обяснява защо операторите трябва да обръщат внимание не само на наличието на камъни в работната среда, но и на типа почва, с който работят. Различните почви причиняват различни видове повреди на оборудването.

Мека срещу твърда почва: пренос на натоварване, огъване на компоненти и започване на умора

Когато машините работят на мека почва, теглото се разпределя навсякъде, което кара части от ходовата част да се огъват повече, отколкото трябва. Това води до по-бързо износване на компонентите в сравнение с очакваното. На пясъчна или подобна рыхла почва верижните звена постоянно се огъват напред-назад. Проучвания в областта на терамеханиката от 2024 г. показват, че бушоните издръжват с около 30–50 % по-малко време в сравнение с експлоатацията им на твърди повърхности. Положението става още по-лошо при утъпкана почва, тъй като ударите се предават директно през цялата система. Това води до постепенно затвърдяване на металните повърхности, което увеличава вероятността от внезапни пукнатини, особено около водещите колела и ролковите компоненти. Най-сериозните проблеми възникват, когато оборудването се премества между различни типове почвени условия. Когато една област се утаява по-различно от друга, това създава усукващи сили върху конструкцията на веригата. И какво се оказва? Количеството влага в почвата всъщност определя степента, в която тези проблеми се проявяват на практика.

Това взаимодействие обяснява защо смесените почвени условия изкривяват моделите на износ — не чрез равномерна деградация, а чрез локализирано претоварване и непоследователни цикли на напрежение по цялата подвижна част.

Механика на абразивното въздействие на камъни: количествено определяне на влиянието върху компонентите на гусеницата

Режими на абразивен контакт: износ при плъзгане, удар и търкаляне върху гусеничните звена и бушоните

Абразията на скалите възниква чрез три основни начина на контакт: плъзгане, удар и търкаляне. Плъзгането причинява с далеч най-голяма интензивност износване на оборудването. Според проучване, публикувано през 2014 г. в списание Wear, плъзгането води до загуба на материал, която е 3–5 пъти по-голяма в сравнение с търкалянето. Това се дължи на това, че скалите практически микрорежат повърхностите на гумите за вериги, докато се движат напречно по тях. Когато машините попаднат на внезапни промени в релефа, започва износване от удар, което деформира и огъва бушингите, като ускорява онези досадни подповърхностни пукнатини от умора, които всички избягваме. Търкалящият контакт първоначално не е толкова вреден, тъй като предизвиква само бавна повърхностна умора. Проблемите обаче възникват, когато мелки абразивни частици се заклещят между движещите се компоненти. Числените данни също разказват ясна история: наблюдения от кариери показват, че около 60–70 % от ранните повреди на гумите за вериги могат да се припишат единствено на плъзгащия контакт.

Пътища на деградация на повърхността: образуване на ямки, люспене и краен фрактурен счупван при ролки и водещи ролки

Когато камъните трият срещу носещите части, те предизвикват различни начини, по които тези компоненти се повреждат с течение на времето. Процесът на образуване на ямки започва след множество малки удари, които натрупват достатъчно сила, за да надвишат локалната устойчивост на материала. Тези миниатюрни точки на напрежение след това се разрастват в по-големи дефекти, наречени „отломки“, които всъщност са една от основните причини за пълното заклиняване на ролковите лагери. За фланците на водещите колела специфично най-често се наблюдава друго явление: тук преобладава чупенето, тъй като при директен удар на камъни материала има тенденция да се напуква изведнъж, а не да се огъва постепенно. Също така възникват и краеви пукнатини – те започват да се разрастват от микроскопични дефекти, останали от производствения процес, когато частите са подложени на усукващи сили. Видът на камъните също има голямо значение. По-твърдите материали, като гранита (с твърдост около 6–7 по скалата на Мохс), предизвикват значително по-бързо износване в сравнение с по-меките, като варовика (твърдост около 3–4 по скалата на Мохс). Изследвания на моделите на износване по ходовите вериги показват, че гранитът предизвиква около 40 % по-голямо износване в сравнение с варовика.

Синергия между почва и скала: Защо условията със смесен терен ускоряват и изкривяват Облекло Модели

Вградени скални фрагменти в глина или ситен пясък: Усилена абразия и неравномерно разпределение на товара

Абразивните скали се заклещват във връзките почви, като глина и пясък, създавайки това, което наричаме в практиката „ситуация с високо износване и хибридна природа“. Когато влажните лепкави почви задържат тези скали върху веригите на машините, контактното налягане рязко нараства. Става дума за интензивност на шлифоване, която всъщност е три пъти по-висока в сравнение с работата на машините по еднороден терен. Какво се случва след това? Заклещените скали започват да действат като миниатюрни въртящи се абразиви, които по същество шкуртят бурмите и втулките при всяко завъртане. Едновременно с това по-меките части на почвата се огъват под тежестта на големите натоварвания, докато вградените скали просто остават на мястото си и отказват да се деформират правилно. Това поражда множество проблеми относно начина, по който теглото се разпределя върху ролките и водещите колела. Напрежението се концентрира в определени точки, което води до образуване на ямички и люспи, а не до равномерно износване по цялата повърхност. Не е чудно, че наблюдаваме толкова различни модели на износване на ходовите части, когато машините работят в смесени условия, в сравнение с чисто скалисти или кални среди.

Оперативен отговор: Съгласуване на конструкцията на ходовата част с доминиращите теренни фактори

Ръководителите на техническото осигуряване, които искат да намалят ранното износване и да спестят пари, трябва да подбират конструкции на ходовата част, съобразени с основните характеристики на терена, установени при оценката на почвата и скалните формации. При работа върху кохезивни почви като глина по-широките гусеници помагат за по-равномерно разпределяне на теглото, така че машините да потъват по-малко. При рыхли пясъчни почви по-издръжливите бушони по-добре издържат постоянното триене. В твърди скални среди са необходими специални ролки и водачи, изработени от издръжливи сплави, които устойчиви на вдлъбнатини и люспи, предизвикани от удари. Мекият терен изисква напълно различно отношение – компонентите трябва да са проектирани така, че да издържат многократни натоварвания, без да се повредят с течение на времето. Смесените терени, където ситният материал съдържа камъни, представляват особени предизвикателства. Обикновено в тези зони се изискват издръжливи конфигурации, комбинирани с по-ефективни уплътнения и по-издръжливи контактни точки из цялата система. Практическото тестване показва, че тези индивидуално адаптирани подходи могат да увеличат живота на компонентите с около 30 % и да намалят неочакваните ремонти. Вместо да се прилага универсален подход „едно решение за всички“, този метод предоставя на операторите реални резултати, базирани на това какво работи най-добре при конкретните условия на всяка строителна площадка.

Часто задавани въпроси

Какви са кохезивните и некохезивните почви?

Кохезивните почви, като глината, задържат вода и се лепят една за друга, докато некохезивните почви, като пясъка, са ронливи и сухи.

Как влияе твърдостта на почвата върху износването на оборудването?

Твърдата почва може да предизвика удари, които се предават през оборудването и водят до износване и потенциален отказ.

Защо смесените почвени условия представляват предизвикателство за машините?

Смесените почвени условия причиняват неравномерно разпределение на товара и ускорено износване на компонентите на оборудването.