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 utbud av mekaniska processer, från kugghjul som används i bilar till transportband. Forskare studerar fysiken bakom rullande kontakt eftersom det ger viktig information om hur och när lagren går sönder. Det är en speciell typ av mekaniskt slitage.

I ett enkelt exempel kan två lager rulla mot varandra för att tillåta en led att artikulera och röra sig. När de ändrar position kommer de i rullande kontakt. Denna punkt kan ha en relativ hastighet på noll, men töjningen kan vara mycket hög, eftersom kraften är koncentrerad där. Följaktligen tenderar rullkontaktsutmattning att utvecklas över lagrens ytor. De kan utveckla sprickor, gropbildning och andra problem, beroende på hur mycket belastning som är involverad i fogen.

Friktionsnivån i rullande leder kan bero på deras design, hur de används och de smörjmedel som kan tillsättas för att jämna ut deras rörelse. Låg friktion tillåter en led att röra sig mer sömlöst och funktionellt, och kan minska belastningen på komponenterna. Det kan också orsaka halka, vilket kan kräva en avvägning. Med bilar, till exempel, krävs viss friktion för att hjälpa hjulen att greppa vägen, medan för mycket skulle sakta ner bilen och göra den svår att hantera.

Forskning om rullande kontaktleder tittar på de typer av förhållanden som måste finnas för att komponenter eller hela leder ska misslyckas. Högt tryck och hög friktion tenderar att öka felfrekvensen, liksom svåra förhållanden. Dammstormar kan till exempel driva in sand i fogar som gör att lagren slits ner snabbare. Den här forskningen hjälper ingenjörer att avgöra hur man kan designa lager mer effektivt för att skapa starka, pålitliga leder med minimalt underhållsbehov.

Former av rullande kontakt har varit i bruk 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 trycka dem längs samlingar av stockar. Folk lade ut stockar, satte föremål ovanpå och knuffade dem. När stockarna vände sig under föremålen, tvingade de fram dem på stockar längst fram i klustret. Så småningom skulle enskilda stockar dyka ut underifrån, och kunde återvinnas genom att placeras längst fram i arrayen igen.