Что такое скользящий контакт?

Роликовый контакт - это механическое явление, включающее тела качения, такие как колеса или подшипники, которые соприкасаются друг с другом, или поверхности, такие как дорожные полотна. В точке, где они встречаются, относительная скорость равна нулю. Это лежит в основе широкого спектра механических процессов, от зубчатых колес, используемых в автомобилях, до конвейерных лент. Исследователи изучают физику, стоящую за контактом качения, потому что он предоставляет важную информацию о том, как и когда выходят из строя подшипники. Это особый вид механического износа.

В простом примере два подшипника могут катиться друг против друга, чтобы сустав мог сочленяться и двигаться. Когда они меняют положение, они вступают в подвижный контакт. Эта точка может иметь относительную скорость, равную нулю, но деформация может быть очень высокой, потому что сила сосредоточена там. Следовательно, усталостное сопротивление качению развивается на поверхностях подшипников. У них могут появиться трещины, ямки и другие проблемы, в зависимости от степени напряжения в суставе.

Уровень трения, присутствующего в шарнирных соединениях, может зависеть от их конструкции, от того, как они используются, и от смазочных материалов, которые могут быть добавлены для сглаживания их движения. Низкое трение позволяет суставу двигаться более плавно и функционально и может снизить нагрузку на компоненты. Это может также вызвать скользкость, которая может потребовать компромисса. Например, в случае с автомобилями для сцепления колес с дорогой необходимо некоторое трение, в то время как слишком большая скорость замедлит автомобиль и затруднит управление.

Исследование контактных соединений качения рассматривает виды условий, которые должны присутствовать для отказа компонентов или целых соединений. Высокое давление и высокое трение имеют тенденцию увеличивать частоту отказов, как и суровые условия. Например, пыльные бури могут привести к образованию песка в соединениях, что приводит к более быстрому износу подшипников. Это исследование помогает инженерам определить, как более эффективно проектировать подшипники для создания прочных и надежных соединений с минимальными потребностями в обслуживании.

Формы катящегося контакта использовались среди людей в течение очень долгого времени. Одной из самых ранних форм подшипника был бревно, которое позволяло людям перемещать массивные объекты, толкая их вдоль массивов бревен. Люди выкладывали бревна, ставили предметы сверху и толкали их. Когда журналы поворачивались под объектами, они заставляли их двигаться вперед на журналы в передней части кластера. В конце концов, отдельные журналы будут появляться снизу и могут быть переработаны, если их снова поместить в переднюю часть массива.