Kaj je Rolling Contact?

Kotalni stik je mehanski pojav, ki vključuje kotalna telesa, kot so kolesa ali ležaji, ki pridejo v stik med seboj, ali površine, kot so cestišča. Na točki, kjer se srečata, je relativna hitrost nič. To je osnova za široko paleto mehanskih procesov, od zobatih zobnikov, ki se uporabljajo v avtomobilih, do tekočih trakov. Raziskovalci preučujejo fiziko kotalnega stika, ker zagotavlja pomembne informacije o tem, kako in kdaj ležaji odpovejo. To je posebna vrsta mehanske obrabe.

V preprostem primeru se lahko dva ležaja premikata drug proti drugemu, da omogočita sklep, da se zgiba in premika. Ko spremenijo položaj, pridejo v kotalni stik. Ta točka ima lahko relativno hitrost nič, vendar je deformacija lahko zelo velika, ker je sila tam skoncentrirana. Posledično se utrujenost kotalnega kontakta nagiba k razvoju po površinah ležajev. Lahko razvijejo razpoke, luknje in druge težave, odvisno od količine obremenitve sklepa.

Stopnja trenja, ki je prisotna v kotalnih spojih, je lahko odvisna od njihove zasnove, načina uporabe in maziv, ki se lahko dodajo za glajenje njihovega gibanja. Nizko trenje omogoča, da se spoj premika bolj brezhibno in funkcionalno ter lahko zmanjša obremenitev komponent. Lahko povzroči tudi spolzkost, kar lahko zahteva kompromis. Pri avtomobilih je na primer potrebno nekaj trenja, da se kolesa oprimejo ceste, medtem ko bi preveliko trenje upočasnilo avto in otežilo upravljanje.

Raziskave o kotalnih stikih obravnavajo vrste pogojev, ki morajo biti prisotni, da se komponente ali celotni spoji odpovejo. Visok tlak in veliko trenje povečujeta stopnjo okvare, prav tako težki pogoji. Prašne nevihte lahko na primer vnesejo pesek v spoje, zaradi česar se ležaji hitreje obrabljajo. Ta raziskava pomaga inženirjem določiti, kako učinkoviteje oblikovati ležaje za ustvarjanje močnih, zanesljivih spojev z minimalnimi potrebami po vzdrževanju.

Oblike kotalnega stika so v človeški populaciji v uporabi že zelo dolgo. Ena najzgodnejših oblik ležaja je bil valj za hlode, ki je ljudem omogočal premikanje ogromnih predmetov tako, da jih potiskajo vzdolž nizov hlodov. Ljudje so odlagali polena, na vrh postavljali predmete in jih potiskali. Ko so se hlodi obračali pod predmeti, so jih silili naprej na hlode na sprednji strani grozda. Sčasoma bi posamezni hlodi izskočili od spodaj in bi jih bilo mogoče reciklirati tako, da bi jih ponovno postavili na sprednji del matrike.