Интенсивный износ с разрушением деталей автотракторной техники, работающей в условиях Севера, в основном обусловлен повышенными нагрузками при ее эксплуатации в экстремальных климатических условиях. Вследствие изнашивания деталей возрастают нагрузки на машину в целом, снижается ее производительность, увеличиваются простои и затраты на ремонт. Поэтому остается актуальным исследование причин и особенностей разрушений деталей автотракторной техники, эксплуатируемой в специфических природно-климатических условиях Севера.
Особые требования к проектированию деталей тракторов обусловлены также высоким уровнем эксплуатационных нагрузок вследствие их специфики. В тракторах чаще всего отказывает трансмиссия, основные детали которой (зубчатые колеса, шлицевые соединения) выходят из строя после 2–4 тыс. ч работы и нуждаются в ежегодном ремонте. Проблема усугубляется общими недостатками зуборезного производства машиностроительных заводов, продукция которого часто не соответствует требованиям, предъявляемым к тяжелонагруженным зубчатым колесам.
Как показывает практика, работоспособность большинства силовых зубчатых передач лимитируется свойствами зубьев. Зубчатые колеса трансмиссии тракторов относятся к числу наиболее нагруженных деталей, подвергающихся воздействию сил трения, циклических и статических изгибающих нагрузок; кроме того, зубчатые колеса коробки передач испытывают многократные ударные нагрузки. В связи с этим к их материалу предъявляются высокие требования. При выборе марки стали, технологии изготовления этих деталей необходимо обеспечивать два основных эксплуатационных показателя: высокую прочность и повышенную стойкость к изнашиванию, которые в основном зависят от свойств поверхностного слоя зубчатого колеса, однородности физико-механических свойств, макро- и микроструктуры материала, остаточных напряжений и т.д. Поэтому необходимо комплексное исследование состава, структуры и свойств материала разрушившегося зубчатого колеса.
Исследовали фрагмент (рис. 1) разрушившейся шестерни трактора МТЗ-80 с параметрами: форма зубьев — эвольвентная; модуль зацепления m = 4 мм; число зубьев z = 24; толщина зуба по делительной окружности S = 0,5πm = 6,28 мм. В табл. 1 приведены механические характеристики материала шестерни после нормализации при 880–950 °С (воздух), закалки с охлаждением от 850 °С (масло) и отпуска при температуре 200 °С согласно спецификации детали.