Cos'è il Rolling Contact?
Il contatto di rotolamento è un fenomeno meccanico che coinvolge corpi di rotolamento come ruote o cuscinetti che entrano in contatto tra loro o superfici come strade. Nel punto in cui si incontrano, la velocità relativa è zero. Questo è alla base di una vasta gamma di processi meccanici, dagli ingranaggi dentati utilizzati nelle automobili ai nastri trasportatori. I ricercatori studiano la fisica dietro il contatto di rotolamento perché fornisce informazioni importanti su come e quando i cuscinetti si guastano. È un tipo speciale di usura meccanica.
In un semplice esempio, due cuscinetti possono ruotare l'uno contro l'altro per consentire a un giunto di articolarsi e muoversi. Quando cambiano posizione, entrano in contatto rotolante. Questo punto può avere una velocità relativa di zero, ma la deformazione può essere molto elevata, perché la forza è concentrata lì. Di conseguenza, l'affaticamento da contatto di rotolamento tende a svilupparsi attraverso le superfici dei cuscinetti. Possono sviluppare crepe, vaiolature e altri problemi, a seconda della quantità di sforzo coinvolto nell'articolazione.
Il livello di attrito presente nei giunti rotanti può dipendere dal loro design, dal modo in cui vengono utilizzati e dai lubrificanti che possono essere aggiunti per rendere più fluido il loro movimento. Il basso attrito consente a un giunto di muoversi in modo più uniforme e funzionale e può ridurre la tensione sui componenti. Può anche causare scivolosità, che può richiedere un compromesso. Con le auto, ad esempio, è necessario un po 'di attrito per aiutare le ruote ad aderire alla strada, mentre troppo rallenterebbe la macchina e ne renderebbe difficile la gestione.
La ricerca sui giunti a contatto rotanti esamina i tipi di condizioni che devono essere presenti affinché i componenti o interi giunti si guastino. L'alta pressione e l'attrito elevato tendono ad aumentare il tasso di guasto, così come le condizioni difficili. Le tempeste di polvere, ad esempio, possono spingere la sabbia nei giunti, causando un'usura più rapida dei cuscinetti. Questa ricerca aiuta gli ingegneri a determinare come progettare i cuscinetti in modo più efficace per creare giunti robusti e affidabili con esigenze di manutenzione minime.
Le forme di contatto rotolante sono in uso tra le popolazioni umane da molto tempo. Una delle prime forme del cuscinetto era il rullo di tronchi, che permetteva alle persone di muovere oggetti enormi spingendoli lungo matrici di tronchi. La gente disponeva i tronchi, metteva gli oggetti in cima e li spingeva. Mentre i registri giravano sotto gli oggetti, li costringevano ad avanzare sui registri nella parte anteriore del cluster. Alla fine, i singoli registri emergerebbero da sotto e potrebbero essere riciclati posizionandosi di nuovo nella parte anteriore dell'array.