Was ist rollender Kontakt?
Rollkontakt ist ein mechanisches Phänomen, bei dem Wälzkörper wie Räder oder Lager miteinander in Kontakt kommen, oder Oberflächen wie Straßen. An dem Punkt, an dem sie sich treffen, ist die Relativgeschwindigkeit Null. Dies ist die Grundlage für eine Vielzahl mechanischer Prozesse, von Zahnrädern in Autos bis hin zu Förderbändern. Die Forscher untersuchen die Physik des Wälzkontakts, da sie wichtige Informationen darüber liefert, wie und wann Lager ausfallen. Es ist eine besondere Art von mechanischer Abnutzung.
In einem einfachen Beispiel können zwei Lager gegeneinander rollen, damit sich ein Gelenk artikulieren und bewegen kann. Wenn sie ihre Position ändern, kommen sie in rollenden Kontakt. Dieser Punkt kann eine Relativgeschwindigkeit von Null haben, aber die Dehnung kann sehr hoch sein, weil die Kraft dort konzentriert ist. Infolgedessen neigt die Rollkontaktermüdung dazu, sich über die Oberflächen der Lager zu entwickeln. Sie können Risse, Lochfraß und andere Probleme entwickeln, je nachdem, wie stark die Verbindung belastet wird.
Das Ausmaß der Reibung in Rollverbindungen kann von ihrer Konstruktion, ihrer Verwendung und den Schmiermitteln abhängen, die hinzugefügt werden können, um ihre Bewegung zu glätten. Durch die geringe Reibung kann sich ein Gelenk nahtloser und funktioneller bewegen und die Belastung der Komponenten verringern. Es kann auch zu Schlüpfrigkeit führen, was einen Kompromiss erfordern kann. Bei Autos ist beispielsweise eine gewisse Reibung erforderlich, damit die Räder auf der Straße stehen, während zu viel Reibung das Auto verlangsamt und die Handhabung erschwert.
Die Forschung zu rollenden Kontaktverbindungen untersucht die Art der Bedingungen, die vorliegen müssen, damit Komponenten oder ganze Verbindungen versagen. Hoher Druck und hohe Reibung erhöhen die Ausfallrate, ebenso wie raue Bedingungen. Staubstürme können zum Beispiel Splitt in die Gelenke treiben, wodurch die Lager schneller abgenutzt werden. Diese Forschung hilft Ingenieuren bei der Bestimmung, wie Lager effektiver konstruiert werden können, um starke, zuverlässige Verbindungen mit minimalem Wartungsaufwand zu schaffen.
Formen des rollenden Kontakts werden in der menschlichen Bevölkerung seit extrem langer Zeit verwendet. Eine der frühesten Formen des Lagers war die Holzrolle, die es den Menschen ermöglichte, massive Gegenstände zu bewegen, indem sie entlang von Holzreihen geschoben wurden. Die Leute legten Protokolle an, stellten Gegenstände darauf und schoben sie. Während sich die Protokolle unter den Objekten drehten, wurden sie auf Protokolle im vorderen Bereich des Clusters weitergeleitet. Schließlich würden einzelne Protokolle von unten herausspringen und könnten recycelt werden, indem sie erneut an der Vorderseite des Arrays platziert werden.