Ce este contactul rulant?

Contactul de rulare este un fenomen mecanic care implică corpuri de rulare, cum ar fi roți sau rulmenți, care vin în contact unele cu altele, sau suprafețe precum drumurile. În punctul în care se întâlnesc, viteza relativă este zero. Aceasta stă la baza unei game largi de procese mecanice, de la angrenajele dintate utilizate în mașini până la benzile transportoare. Cercetătorii studiază fizica din spatele contactului de rulare, deoarece oferă informații importante despre cum și când se defectează rulmenții. Este un tip special de uzură mecanică.

Într-un exemplu simplu, doi rulmenți se pot rostogoli unul împotriva celuilalt pentru a permite unei articulații să se articuleze și să se miște. Pe măsură ce își schimbă poziția, intră în contact de rulare. Acest punct poate avea o viteză relativă de zero, dar deformarea poate fi foarte mare, deoarece forța este concentrată acolo. În consecință, oboseala de contact la rulare tinde să se dezvolte pe suprafețele lagărelor. Ele pot dezvolta fisuri, gropi și alte probleme, în funcție de cantitatea de tensiune implicată în articulație.

Nivelul de frecare prezent în îmbinările de rulare poate depinde de proiectarea lor, de modul în care sunt utilizate și de lubrifianții care pot fi adăugați pentru a le ușura mișcarea. Frecarea redusă permite unei articulații să se miște mai perfect și mai funcțional și poate reduce solicitarea componentelor. De asemenea, poate provoca alunecare, ceea ce poate necesita un compromis. În cazul mașinilor, de exemplu, este necesară o anumită frecare pentru a ajuta roțile să se prindă de drum, în timp ce prea mult ar încetini mașina și ar face dificilă manevrarea.

Cercetările privind îmbinările de contact rulante analizează tipurile de condiții care trebuie să fie prezente pentru ca componentele sau îmbinările întregi să se defecteze. Presiunea ridicată și frecarea mare tind să crească rata de defecțiune, la fel ca și condițiile dure. Furtunile de praf, de exemplu, pot duce nisipul în îmbinări, ceea ce face ca rulmenții să se uzeze mai repede. Această cercetare îi ajută pe ingineri să determine cum să proiecteze rulmenți mai eficient pentru a crea îmbinări puternice și fiabile, cu necesități minime de întreținere.

Formele de contact rulant au fost folosite în rândul populațiilor umane de foarte mult timp. Una dintre cele mai timpurii forme ale rulmentului a fost rolele de bușteni, care le-a permis oamenilor să mute obiecte masive împingându-le de-a lungul unor rețele de bușteni. Oamenii au întins bușteni, au pus obiecte deasupra și le-au împins. Pe măsură ce buștenii s-au întors sub obiecte, i-au forțat să înainteze pe bușteni din partea din față a grupului. În cele din urmă, buștenii individuale ar ieși de dedesubt și ar putea fi reciclați fiind plasați din nou în partea din față a matricei.