A szál élettartamának meghatározása: Gyorsabb, pontosabb és gazdaságosabb – még egyedi megoldások esetén is
A menetes orsók és anyák az iparosodás kezdete óta a modern élet központi részét képezik. Megdöbbentő tény: jelenleg gyakorlatilag lehetetlen megjósolni tartósságukat és kopásukat, ami döntő fontosságú a beruházások biztonsága szempontjából. Bemutatjuk az új TriboLife menetvizsgáló rendszert: kísérleti teszteléssel gyorsan reprodukálni tudja a kopást, így a drága tartóssági tesztállványok nagyrészt feleslegessé válnak.
A súrlódás hőt termel. Ezt a kijelentést még a nem mérnökök is könnyen megértik. De a súrlódás ennél sokkal több. Pontosabban, a súrlódás az az ellenállás, amely két érintkező test mozgása során keletkezik. A súrlódás biztosítja a tapadást. A súrlódás lehetővé teszi, hogy zuhanyzás után megálljunk a nedves csempézett padlón.
A súrlódás ősi törvényei 1699-ből – és sok megválaszolatlan kérdés
A súrlódás pozitív hatására számos példa van. A súrlódás azonban sok fejtörést is okoz a mérnököknek és a műszaki alkalmazásoknak, ami a menetes orsók példáján könnyen belátható. Ha a menetes orsókat gépekbe és rendszerekbe építik be, akkor általában nagy terhelésnek vannak kitéve. A megbízhatóság és a maximális élettartam ezért különösen fontos, különösen az emelőberendezések esetében. A probléma: a tudomány még ma is nehezen tudja pontosan kiszámítani a súrlódási erőket. A ma használt súrlódási törvények Guillaume Amontons 1699-es évére vezethetők vissza.
In Szálak és gépek: A súrlódás rezgéshez vezet
A statikus súrlódás és a csúszósúrlódás hatása közvetlenül befolyásolja a munkadarab rezgéseit, és ezért megnehezíti a menetek élettartamának megbízható előrejelzését. A kutatók azonban most ismét a témára összpontosítanak. Ha két érintkező felület felületét atomi szinten vizsgáljuk, a mérések azt mutatják, hogy a felületek egy bizonyos amplitúdó felett szélsőséges rezgéseket tapasztalnak. Ezek a rezgések rezgésekként folytatódnak a menetben, és atomi szinten teljesen rendezetlenek és kaotikusak. Más szavakkal: a súrlódást nehéz és továbbra is nehéz pontos számokban kiszámítani. A gyakorlatban a menetek tartósságára és élettartamára vonatkozó megbízható megállapítás eléréséhez gyakran hosszú, több héten át tartó stressztesztek szükségesek. Az öregedés szimulációja erőforrásokat vesz igénybe, sok pénzbe kerül, és nyomást gyakorol a termelékenységre.
„Természetesen, mint menetspecialistákat, folyamatosan kérdezik tőlünk termékeink élettartamát” – mondja Moritz von Soden, a Bornemann Gewindetechnik ügyvezető igazgatója. „Mérnökeinknek ilyenkor meg kell magyarázniuk a fizikai súrlódás összetettségét. Különösen a trapézmenetek esetében alig vannak megbízható számítási módszerek. A SincoTec Test & Engineering GmbH-val együttműködve azonban sikerült kifejlesztenünk egy olyan vizsgálati eljárást, amellyel nagyon pontosan és sokkal gyorsabban meg tudjuk határozni egy orsó-anya-rendszer élettartamát.”
Innovatív, gyors, pontos: a TriboLife menetvizsgáló rendszer
A fáradásos károsodást a gépészetben általában az alkatrészek élettartamának kiszámítására használják (például anyagtörés). A menetek esetében azonban a „teljes tönkremenetel” kevésbé fontos tényező, mint a kopás kiszámítása. Különösen a trapézmenetek esetében ezért a tervezés nem azonos az élettartam számításával.
A TriboLife segítségével az öregedési folyamatok kísérletileg minden eddiginél gyorsabban reprodukálhatók. A speciálisan erre a célra kialakított tesztállványokon végzett hosszú távú vizsgálatokat nagymértékben feleslegessé teszi. Több tonnás előterhelés is alkalmazható. Különböző kenőanyagok széles választéka vezethető be. Az anya és a menet közötti kölcsönhatás a szabadon állítható szögnek köszönhetően biztosított. Ezenkívül a menetek a vizsgálat során széles hőmérsékleti tartománynak tehetők ki. A TriboLife 25 hertzes vizsgálati frekvenciát ér el, ami azt jelenti, hogy a 10 év alatt bekövetkező kopás egy hét alatt reprodukálható. Sok tervező számára, különösen azok számára, akik új fejlesztéseken dolgoznak, fontosak az ilyen típusú megbízható kopási adatok, különösen akkor, ha több tesztsorozatban alkalmazott anyagokat és gyártási módszereket kell egymással összehasonlítani.
Kísérleti élettartam-számítás összetett menetes alkatrészekhez
„A szálak élettartamának pontos előrejelzése még mindig kihívást jelent, még a TriboLife segítségével is. Alkalmazási területe azonban széleskörű. A gyors vizsgálati rendszer igazán előnyös, különösen a trapézmenetek helyes tervezésénél” – magyarázza Dipl.-Ing. Steffen Krause, a SincoTec Test & Engineering GmbH fejlesztési vezetője. „Ez lehetővé teszi, hogy együttműködő partnerünk, a Bornemann teljesen új szinten segítse az igényes ügyfeleket. Ne feledjük: eddig az intenzív tartóssági vizsgálatok a legtöbb alkalmazáshoz egyszerűen túl drágák voltak. A TriboLife segítségével többet tehetünk – a jövőben pontos kijelentéseket tehetünk a kopásról és az élettartamról, még a különleges menetek esetében is.”
További információkat a TriboLife-ról a YouTube-on is találhat:
Bornemannról
A Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) minden különleges formájú és méretű menetet gyárt. Egyedi megoldásokat gyártunk többek között emelőtechnikai és hidraulikus acélszerkezeti alkalmazásokhoz, valamint platformberendezésekhez és gátakhoz való zsilipekhez. A nagy kihívást jelentő, nagy pontosságú munkák mellett a tompa menet, az előtétcsavarok és a többszöri indítású menetek mellett a nagyméretű, beépítésre kész trapézmenetes orsók és anyakészletek gyártására is összpontosítunk. Bármilyen megmunkálható anyag használható kiindulási anyagként. A menetes orsók szabványos méretei 10 és 300 mm közötti átmérővel és akár 10 m hosszúsággal készülnek. Hosszabb, akár 100 m-es hosszúságok is gyárthatók többrészes kivitelben. A Bornemann optimalizált gyártási eljárásával olyan menetes felületeket állít elő, amelyek a csiszolt menetekkel egyenértékű minőséget érnek el.