Kaip dirvožemio tipas ir uolienų abrazyvumas keičia važiuoklės nusidėvėjimo modelius

Dirvožemio tipų pagrindai: kaip kliuostis, kietumas ir drėgmė veikia Nešiojimas Mechanizmai

Kliuostinis ir nekliuostinis dirvožemis: purvo, molio ir smėlio dėvėjimosi požymiai

Molinės dirvos sukibsta ir puikiai laiko vandenį, sukuriant lipnius sluoksnius, kurie iš tikrųjų pagreitina mašinų važiuoklių nusidėvėjimą dėl viso susikaupimo ir vykstančių cheminių reakcijų. Kai molis įmirksta, jis prilipa prie grandinių ir kitų detalių, todėl pasikeičia svorio pasiskirstymas ir papildomai apkraunamos metalinės sąnarinės jungtys bei įvorės. Kai kurie 2023 m. geotechnikų tyrimai parodė, kad tai gali padidinti įtempimą apytikriai 40 % lyginant su sausomis sąlygomis. Smėlinės dirvos veikia kitaip. Šie laisvieji smiltelės grūdeliai (apie 0,1–2 mm dydžio) veikia kaip mažytės šlifavimo dalelės, kurios laikui bėgant prasiskverbia į sandarinimus ir guolius. Dėl to atsiranda šlifavimas, kuris pradeda mažus brūkšnius, o vėliau – didesnes įtrūkimų linijas. Vanduo čia taip pat viską keičia. Drėgnas smėlis intensyviau dėvi įrangą – galbūt net apie 25 % labiau nei įprastai, tuo tarpu sausas molis užsikietėja į kietą plėvelę, kuri skilinėja ritinėlius. Tai paaiškina, kodėl operatoriams reikia atidžiai stebėti ne tik tai, ar aplinkoje yra akmenų, bet ir kokio tipo dirvoje jie dirba. Skirtingos dirvos sukelia skirtingo pobūdžio įrangos pažeidimus.

Minkštos ir kietos dirvos dinamika: apkrovos perdavimas, komponentų lenkimasis ir nuovargio pradžia

Kai mašinos veikia minkštoje žemėje, jų svoris pasiskirsto visur, dėl ko kai kurios važiuoklės dalys lenkiamos labiau nei reikėtų. Tai lemia, kad dalys susidėvi greičiau nei tikėtina. Dirvožemyje, panašiame į dulkingą arba smulkią žemę, grandinės jungtys nuolat lenkiamos pirmyn ir atgal. 2024 m. teramechanikos tyrimai rodo, kad aukštis (bushing) tarnauja apie 30–50 procentų trumpiau nei kietose paviršiuose. Situacija dar labiau pablogėja su kietai supakuota dirva, nes smūgiai tiesiogiai perduodami per visą sistemą. Dėl to metalinės paviršiaus dalys laikui bėgant užkietėja, todėl jos tampa labiau linkusios staiga įtrūkti, ypač aplink varomuosius ratukus (idler wheels) ir riedmenis (roller components). Tikrasis sunkumas kyla, kai įranga juda tarp skirtingų žemės sąlygų. Kai viena vietovė nusėda kitaip nei kita, tai sukuria sukimo jėgas važiuoklės rėmo konstrukcijose. Ir kas dar? Dirvos drėgmės kiekis iš tikrųjų nulemia, kiek šios problemos praktikoje pasunkėja.

Šis sąveikos reiškinys paaiškina, kodėl mišrių dirvožemių sąlygos iškreipia nusidėvėjimo raštus – ne vienodai susilpnėjant, o dėl vietinio perkrovimo ir nestabilios apkrovos ciklų požeminiame įrenginyje.

Akmenų abrazyviniai mechanizmai: poveikio keltų detalių kiekybinis įvertinimas

Abrazyviniai kontaktiniai režimai: slydimo, smūgio ir riedėjimo nusidėvėjimas keltų padangose ir žieduose

Uolienų dilimas vyksta trimis pagrindiniais kontaktiniais režimais: slydimu, smūgiu ir riedėjimu. Slydimas sukelia žymiausią įrangos dilimą. Pagal 2014 metais žurnale „Wear“ paskelbtus tyrimus, slydimo sąlygomis susidaro 3–5 kartus daugiau medžiagos praradimo nei riedėjimo sąlygomis. Tai vyksta todėl, kad judėdamos šonine kryptimi uolienos iš esmės mikroapdirba keltuvų grandinės bataukų paviršius. Kai technika patenka į staigius reljefo pokyčius, prasideda smūginis dilimas, kuris lenkia ir iškreipia įvorės, o taip pat pagreitina tas nepageidaujamas po paviršiumi besiformuojančias nuovargio įtrūkis. Pradžioje riedėjimo kontaktas nėra toks pavojingas, nes jis sukelia tik lėtą paviršiaus nuovargį. Tačiau problemos kyla tada, kai maži abrazyviniai dalelių gabaliukai įstrigsta tarp judančių komponentų. Skaitmenys taip pat aiškiai viską parodo: lauko stebėjimai karjерuose rodo, kad apie 60–70 procentų ankstyvų keltuvų grandinės bataukų gedimų gali būti tiesiogiai priskirtini vien tik slydimo kontaktui.

Paviršiaus degradacijos keliai: duobučių susidarymas, šukavimas ir kraštų sušilimas ritinėliuose ir vedamuosiuose ratais

Kai akmenys trina į apkrova veikiamas dalis, tai sukelia įvairius būdus, kuriais šios detalės laikui bėgant sugenda. Duobučių susidarymo procesas prasideda po to, kai daugybė mažų smūgių sukauptą jėgą viršija vietinį medžiagos atsparumą. Šie maži įtempimo taškai tada išauga į didesnes problemas – vadinamąsias atskilimų vietas (spall), kurios iš tikrųjų yra viena pagrindinių priežasčių, kodėl ritininiai guoliai visiškai užsikemša. Konkrečiai tuščiąją einančioms flanšams dažniausiai stebima kita problema: čiupinėjimas (chipping) dominuoja todėl, kad, kai į juos tiesiogiai patenka akmenys, medžiaga linkusi staigiai įtrūkti, o ne pamažu lenktis. Taip pat kyla kraštų lūžių problema: jie pradeda plėtotis nuo mažų gamybos metu likusių defektų, kai detalės patiria sukimo jėgas. Taip pat labai svarbu ir akmens rūšis. Kietesnės medžiagos, pvz., granitas (Mohso skalėje įvertintas apie 6–7), sukelia daug greitesnį dėvėjimą nei minkštesnės medžiagos, tokios kaip klintis (apie 3–4 Mohso skalėje). Tyrimai, nagrinėjantys dėvėjimosi modelius važiuoklių konstrukcijose, parodė, kad granitas sukelia apie 40 % didesnį dėvėjimą nei klintis.

Dirvožemio ir uolienų sinergija: kodėl mišrių reljefo sąlygų sąlygomis procesai paspartėja ir iškreipiami Nešiojimas Šablonai

Įterptos uolienos molio ar dumblo sluoksnyje: padidėjęs dilinimas ir netolygi apkrova

Šlifuojantys akmenys įstrigsta klijuotinėse dirvožemio rūšyse, pvz., molio ir dulkingojo dirvožemio, sukuriant tai, ką laukų sąlygomis vadiname intensyvaus dėvėjimosi hibridine situacija. Kai drėgnos, lipnios dirvos laiko šiuos akmenis prie mašinos bėgių, kontaktinis slėgis žymiai padidėja. Kalbame apie šlifavimo intensyvumą, kuris iš tikrųjų yra tris kartus didesnis nei tada, kai mašinos veikia vienalytėje vietovėje. Kas nutinka toliau? Įstrigę akmenys pradeda veikti kaip maži besisukantys šlifuojantys elementai, tarsi šlifavimo popierius, kuris kiekvieną kartą sukantis sušlifuoja ašis ir įvorės. Tuo pačiu metu minkštesnės dirvožemio dalys suspaudžiamos esant didelėms apkrovoms, o įdirbti akmenys tiesiog sėdi ten ir atsisako tinkamai deformuotis. Tai sukelia įvairių problemų, susijusių su tuo, kaip svoris pasiskirsto tarp ritinėlių ir stabdymo ritinėlių. Įtempis susikaupia tam tikruose taškuose, todėl vietoj tolygaus dėvėjimosi susidaro duobutės ir skilimai. Nenuostabu, kad matome tokias skirtingas dėvėjimosi schemas važiuoklėse, kai mašinos dirba mišriose sąlygose, palyginti su gryniausiai uolėta ar purvinąja aplinka.

Operacinis atsakas: pakabinimo konstrukcijos pritaikymas pagrindiniams reljefo veiksniams

Įrangos valdytojams, kurie nori sumažinti ankstyvą dilimą ir sutaupyti pinigų, reikia pritaikyti važiuoklės konstrukcijas pagal pagrindines dirvožemio ir uolienų įvertinimo metu nustatytas vietovės savybes. Dirbant su kliuviniais dirvožemiais, pvz., molu, platesni stumbrai padeda išsklaidyti svorį, todėl technika mažiau grimzta. Dirbant su laisvais smėliniais dirvožemiais, stipresniems bušingams geriau atlaikyti nuolatinį trinties poveikį. Kietose uoliniuose aplinkose reikalingi specialūs riedukai ir varomieji riedukai, pagaminti iš tvirtų lydinių, kurie atsparūs įspaudimams ir šukoms, kylančioms dėl smūgių. Minkštoje žemėje visiškai kitokia situacija – čia reikalingos detalės, kurios geba atlaikyti pakartotinę apkrovą be laiko bėgyje susidėvėjimo. Mišrių terenų sąlygomis, kai dumblynas yra su įmaišytais akmenimis, kyla ypatingi iššūkiai. Šiose vietose dažniausiai reikalingos tvirtos konfigūracijos, papildytos patikimesniais sandarinimais ir atsparesniais kontaktiniais taškais visoje sistemoje. Realaus pasaulio bandymai parodo, kad tokie pritaikyti sprendimai gali padidinti komponentų tarnavimo trukmę apie 30 procentų ir sumažinti netikėtus remontus. Vietoje vieno dydžio tinka visiems specifikacijų, šis metodas operatoriams suteikia tikruosius rezultatus, paremtus tuo, kas geriausiai veikia kiekvienoje konkrečioje darbo aikštelės sąlygoje.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kas yra kohezinės ir nekohezinės dirvos?

Kohezinės dirvos, pvz., molis, laiko vandenį ir sukibsta, o nekohezinės dirvos, pvz., smėlis, yra laisvos ir sausos.

Kaip dirvos kietumas veikia įrangos nusidėvėjimą?

Kieta dirva gali sukelti smūgius, kurie perduodami per įrangą, dėl ko įranga nusidėvi ir gali sugesti.

Kodėl mišrios dirvos sąlygos kelia sunkumų technikai?

Mišrios dirvos sąlygos sukelia netolygią apkrovos pasiskirstymą ir greitesnį įrangos komponentų nusidėvėjimą.