Элементы трансмиссии работают в условиях высоких удар­ных и вибрационных нагрузок в широком диапазоне темпера­тур при повышенной влажности и значительном содержании абразивных частиц в окружающей среде. В зависимости от конструкции влияние трансмиссии на надежность машины в целом изменяется в широких пределах. В лучшем случае доля отказов элементов трансмиссии составляет около 30 % общего числа отказов машины, а в отдельных случаях дости­гает 67 % . Отказы трансмиссии автогрейдера, например, распределяются по элементам следующим образом: сцепле­ние — 43 %, коробка передач — 35 %; карданная передача — 16 %, редуктор заднего моста — 6 %.

    Наиболее характерными элементами трансмиссии СДМ являются: муфты сцепления, тормозные устройства, шестерен­чатые редукторы и приводы управления. Поэтому влияние режима работы на долговечность трансмиссии удобно рассмот­реть применительно к каждому из перечисленных элементов. Основными рабочими элементами муфт сцепления являются фрикционные диски, которые работают в широком диапазоне температур. Температура деталей муфт иногда доходит до 150 °С, а поверхностей дисков трения — 350— 400 °С. Столь высокие температуры способствуют буксованию дисков и их интенсивному изнашиванию (рис. 4.9). Поэтому долговечность дисков трения во многом определяется дей­ствиями оператора и зависит от качества регулировки, техни­ческого состояния механизма и других факторов.

Процесс теплообразования при трении дисков муфты сцеп­ления приближенно может быть описан .выражением

где Q_T — количество теплоты, выделяющейся при буксовании; М — момент, передаваемый муфтой; т — время буксования; ω_Д, ω_т — угловая скорость соответственно ведущих и ведомых деталей; Е — механический эквивалент теплоты.

    Как видно из формулы, количество теплоты и степень на­грева поверхностей дисков зависят от продолжительности буксования и угловых скоростей ведущих и ведомых дисков. Наиболее тяжелые условия при трогании с места.

Рис.4.9- Зависимость скорости изнашивания фрикционных дисков от температуры их поверхности:1-металлокерамические накладки; 2- вальцованная лента; 3- кулачковая основа.

Рис.5.0- Зависимость скорости изнашивания дисков муфты сцепления от времени включения муфты.

    Условия работы дисков трения характеризуются двумя периодами (рис. 5.0). Вначале на участке 0 — τ₁ диски трения сближаются. В этот момент ω_Д = const, а ω_Т = 0. На участке τ₁ — τ₂ машина трогается с места. После соприкосновения дисков (точка а) угловая скорость ведущих дисков уменьшается, а ведомых увеличивается. В точке τ₂ скорости выравниваются. Этот период характеризуется пробуксовыванием дисков и выделением большого количества теплоты. Пробуксовывание дисков постепенно выравнивается (точка с). Площадь треугольника abc зависит от угловых скоростей ω_Д и ω_Т и времени τ₁ и τ_2, т. е. от параметров, определяющих количество теплоты при буксовании дисков. Чем меньше раз­ности времени буксования τ_2, — τ₁ и скоростей ω_Д — ω_Т, тем ниже температура поверхностей дисков и тем меньше их износ.

    Вариант, когда продолжительность буксования дисков уве­личена, показан на рис. 5.0 штриховой линией.

     При резком отпускании педали сцепления вращающий момент на ведомом валу муфты может значительно превысить теоретические зна­чения момента двигателя за счет кинетической энергии враща­ющихся масс. Динамические нагрузки, возникающие при этом, часто ведут к разрушению рабочих поверхностей фрик­ционных дисков, что отрицательно сказывается на долговеч­ности муфты сцепления.

    Работа тормозных устройств, как и муфт, сопровождается интенсивным изнашиванием фрикционных эле­ментов со скоростью 25—125 мкм/ч. В результате этого ресурс таких деталей, как тормозные накладки и ленты, составляет 1000—2000 ч, в зависимости от удельной нагрузки, скорости относительного перемещения деталей, температуры их по­верхностей, частоты и продолжительности включения. Тем­пературу поверхностей следует рассматривать как функцию частоты и продолжительности включения (рис. 5.1). При частых и продолжительных включениях тормоза происходит интен­сивный нагрев фрикционных накладок до 300, а иногда и до 700 °С, в результате чего снижается коэффициент трения и увеличивается скорость изнашивания элементов.

Рис.5.1- Зависимость температуры поверхности фрикционных накладок тормозов от продолжительности торможения при периодичности включения тормоза: 1-0,5 мин; 2-1 мин; 3-2 мин; 4- 2,5 мин.

Условия работы редукторов СДМ характеризуются высокими нагрузками и широкими диапазонами изменения на­грузочных и скоростных режимов. 

    Интенсивность изнашивания редукторов зависит от сле­дующих эксплуатационных факторов: скоростного, нагрузоч­ного, температурного режимов работы, а также от количества смазочного материала и наличия абразивных частиц в окру­жающей среде.

    Зависимость срока службы коробки передач и заднего моста от частоты вращения коленчатого вала представлена на рис. 5.2.

Рис.5.2- Зависимость срока службы коробки передач (1) и заднего моста (2) автогудронатора от частоты вращения коленчатого вала.

    Влияние нагрузки на долговечность редукторов можно представить по зависимости ресурса шестерни от контактных напряжений в зацеплении (рис. 5.3).

Рис.5.3- Зависимость ресурса шестерен Тр от контактных напряжений σ

           Одним из основных факто­ров, определяющих контактные напряжения в зацеплении, является качество сборки механизма. Косвенной характеристи­кой контактных напряжений могут служить размеры пятен контакта зубьев.

    Большое влияние на долговечность зубчатых передач ока­зывает качество и состояние смазочных материалов, параметры которых изменяются в процессе эксплуатации из-за окисления и загрязнения продуктами изнашивания и абразивными час­тицами окружающей среды. Характер изменения содержания продуктов изнашивания в масле в процессе работы редуктора бульдозера ДЗ-4 приведен на рис. 5.4.

    Зависимость износа шестерен от периодичности замены масла приведена на рис. 5.5. Однако при определении опти­мальной периодичности замены масла следует учитывать удель­ные затраты на проведение смазочных и ремонтных работ. Рациональная периодичность замены масла соответствует ми­нимуму приведенных затрат.

Рис.5.4- Зависимость количества продуктов изнашивания в масле от времени работы бульдозера ДЗ-4

Рис.5.5- Зависимость износа шестерен автогудронатора от периодичности замены масла: 1- коробка передач; 2- задний мост  

Удельные затраты на проведение смазочных и ремонтных работ можно определить по формуле

где C₁, С₂, С₃ — затраты соответственно на доливку, замену масла и устранение отказов и неисправностей; Т_о — наработка на отказ; t_д и t₃ — периодичность соответственно доливки и замены масла. При этом необходимо учитывать отказы только тех деталей, которые зависят от режима и качества смазочных масел и не зависят от других факторов.

    Условия работы приводов управления харак­теризуются высокими статическими и динамическими нагруз­ками, вибрацией и наличием абразива на трущихся поверх­ностях. В современных конструкциях СДМ применяются механическая, пневматическая, гидравлическая и комбиниро­ванная системы управления.

    Ресурс механического привода определяется главным об­разом износостойкостью шарнирных соединений. Долговеч­ность шарнирных соединений, в свою очередь, зависит от твердости абразивных частиц и их количества', а также от размеров и характера динамических нагрузок.

Характер изменения зазо­ра в шарнирной паре сталь - бронза во времени показан на рис. 5.6. Как видно из графика, в период приработки (4—б ч) наблюдается интенсивное изна­шивание, которое зависит от твердости и крупности абразив­ных частиц.

    На основании графика можно сделать вывод, что эффек­тивным средством увеличения долговечности механических приводов в эксплуатации является защита шарниров от по­падания абразива.

Рис.5.6- Зависимость износа шарнира сталь-бронза от времени работы при моменте инерции: 1-22,6 кг.м2; 2-12,6 кг.м2; 3- 2,6 кг.м2