Vad är rullande kontakt?

Rullande kontakt är ett mekaniskt fenomen som involverar rullande kroppar som hjul eller lager som kommer i kontakt med varandra eller ytor som vägbanor. Vid den punkt där de möts är den relativa hastigheten noll. Detta ligger till grund för ett brett spektrum av mekaniska processer, från tandhjul som används i bilar till transportband. Forskare studerar fysiken bakom rullande kontakt eftersom den ger viktig information om hur och när lagret misslyckas. Det är en speciell typ av mekaniskt slitage.

I ett enkelt exempel kan två lager rullas mot varandra för att låta en fog leda och röra sig. När de ändrar position kommer de i rullande kontakt. Denna punkt kan ha en relativ hastighet på noll, men spänningen kan vara mycket hög, eftersom kraften är koncentrerad där. Följaktligen tenderar rullande kontakttrötthet att utvecklas över ytorna på lagren. De kan utveckla sprickor, grop och andra problem, beroende på mängden belastning som är involverad i leden.

Nivån på friktion som finns i rullande fogar kan bero på deras design, hur de används och smörjmedlen som kan tillsättas för att jämna ut sin rörelse. Låg friktion gör att en fog rör sig mer sömlöst och funktionellt och kan minska belastningen på komponenterna. Det kan också orsaka hala, vilket kan kräva avvägning. Med bilar är till exempel viss friktion nödvändig för att hjälpa hjulen att greppa vägen, medan för mycket skulle bromsa bilen och göra det svårt att hantera.

Forskning om rullande kontaktfogar tittar på de typer av förhållanden som måste finnas för att komponenter eller hela fogar ska misslyckas. Högt tryck och hög friktion tenderar att öka felfrekvensen, liksom hårda förhållanden. Dammstormar, till exempel, kan driva korn i fogar som får lagren att slitas snabbare. Denna forskning hjälper ingenjörer att bestämma hur man utformar lager mer effektivt för att skapa starka och pålitliga fogar med minimalt underhållsbehov.

Former av rullande kontakt har använts bland mänskliga populationer under extremt lång tid. En av de tidigaste formerna av lagret var stockrullen, som gjorde det möjligt för människor att flytta massiva föremål genom att skjuta dem längs matriser av stockar. Folk lägger ut stockar, satte föremål ovanpå och pressade dem. När stockarna vred sig under objekten tvingade de dem framåt på stockarna framför klustret. Så småningom skulle enskilda loggar dyka ut underifrån och kunde återvinnas genom att de placeras framför matrisen igen.