Условия работы сельскохозяйственных машин существенно отличаются от условий работы машин других отраслей как эксплуатационными, так и технико-экономическими показателями.
Большинство сельскохозяйственных машин в процессе работы взаимодействуют с живой средой (растениями, микроорганизмами, животными), которая постоянно изменяется под влиянием биологических процессов и почвенно-климатических условий. Машины не должны травмировать живую среду, а, наоборот, должны создавать наиболее благоприятные условия для ее развития.
К особенностям эксплуатации сельскохозяйственной техники относятся:
- сезонность использования в течение года, ограниченная небольшими агротехническими сроками (90...250 ч в году в зависимости от типа машины), что приводит к увеличению срока окупаемости;
- выполнение работ того или иного вида в строго определенные агротехнические сроки;
- работа и хранение в изменяющихся почвенно-климатических и биологических условиях (при высоких и низких температурах, дожде и снегопадах, в абразивной и растительной среде, на неровных и горных участках и т. п.), что влияет на такие показатели надежности, как сохраняемость и ремонтопригодность;
- неравномерность нагрузок, возникновение динамических перегрузок, вызванных биологическими особенностями убираемых растений, рельефом местности, размерами полей, их засоренностью камнями и др.;
- минимальные затраты на техническое обслуживание и ремонт в период сезонных работ, обусловленные необходимостью снижения потерь продукции при вынужденных простоях;
- ограничение допустимой массы сельскохозяйственных машин с точки зрения агротехнических требований;
- значительное содержание паров и газов в помещениях ферм и животноводческих комплексов, что в сочетании с высокой влажностью образует достаточно агрессивную среду.
Практически все детали сельскохозяйственной техники работают в непосредственном контакте с почвой, оказывающей разрушающее действие на поверхности трения. Здесь и абразивность, повышенная влажность, кислотность, щелочность и другие факторы, ускоряющие износ деталей.
Например, анализ состава подзолистых почв показывает, что в них содержится более 70 % частиц SiO2, поверхностная твердость которых колеблется в пределах 10... 12 тыс. МПа. Большинство же деталей сельскохозяйственной техники изготавливают из сталей, в лучшем случае, с поверхностной закалкой ТВЧ, или цементацией, что обеспечивает поверхностную твердость не более 8000 МПа, что в 1,5 раза меньше твердости абразивных частиц.
При таком соотношении твердостей особенно интенсивно разрушаются поверхности трения, где кроме абразивности действует коррозионный фактор вследствие попадания на поверхности трения остатков минеральных удобрений, влаги и других агрессивных сред. Особенно интенсивно изнашиваются цепные передачи (только в картофелеуборочных комбайнах их используется свыше 20 контуров общей длиной более 40 м), опоры скольжения, рабочие поверхности валов в зоне контакта с уплотнениями и уплотнения. Цепные передачи, применяемые на сельскохозяйственных машинах, приходят в негодность уже через 300...400 ч работы, а долговечность их работы ограничивается 80...100 ч, тогда как в машинах, работающих в других отраслях промышленности, цепные передачи отрабатывают тысячи, а иногда и десятки тысяч часов.
За период эксплуатации сельскохозяйственных машин фактический расход уплотнений в 2...3 раза превышает нормативный. При капитальном ремонте техники практически все уплотнения (=100 %) подлежат замене, а у 70 % валов требуется восстановить рабочие поверхности в зоне контакта с уплотнениями. В этой зоне износ валов достигает 0,3...0,5 мм. Установлено, что 90 % аварийных разрушений подшипниковых узлов обусловлено нарушением работоспособности уплотнений. Отказ уплотнений приводит к попаданию абразивных частиц в зону трения, увеличению интенсивности изнашивания, утечке смазочного материала и загрязнению почвы нефтепродуктами.
На животноводческих фермах даже при хорошей вентиляции влажность воздуха и химически агрессивные испарения достигают 75...80 %, что обусловливает ускоренное разрушение оборудования. Установлено, что скорость коррозии в атмосфере ферм в 2...3 раза выше, чем на промышленных предприятиях.
Изложенные выше особенности свидетельствуют о том, что при проектировании сельскохозяйственных машин конструктор должен прежде всего тщательно изучить условия эксплуатации и их влияние на физико-механические свойства материалов, так как формальный подход часто сводит на нет неплохие по конструктивному замыслу идеи. Например, в результате воздействия животноводческих сред на детали из полимерных материалов их прочность уже на седьмые сутки снижается на 30...50 %.