Определение срока службы резьбы: Быстрее, точнее и экономичнее — даже для нестандартных решений

Резьбовые шпиндели и гайки занимают центральное место в современной жизни с момента зарождения индустриализации. Поразительный факт: в настоящее время практически невозможно предсказать их долговечность и износ, что имеет решающее значение для обеспечения безопасности ваших инвестиций. Представляем новую систему тестирования резьбы TriboLife: она позволяет быстро воспроизвести износ путем экспериментальных испытаний, делая дорогостоящие стенды для испытаний на выносливость практически ненужными.

При трении выделяется тепло. Даже неинженеры могут легко понять это утверждение. Но трение — это гораздо больше. Точнее, трение — это сопротивление, возникающее при движении двух соприкасающихся тел. Трение обеспечивает сцепление. Трение позволяет нам остановиться на влажном кафельном полу после душа.

Древние законы трения 1699 года — и множество вопросов без ответов

Существует множество примеров положительного влияния трения. Однако трение также доставляет немало хлопот инженерам и специалистам по техническому применению, что можно легко увидеть на примере резьбовых шпинделей. Если резьбовые шпиндели устанавливаются в машинах и установках, они обычно подвергаются большим нагрузкам. Поэтому надежность и максимальная долговечность имеют особое значение, особенно в случае подъемного оборудования. Проблема: даже сегодня науке все еще трудно точно рассчитать силы трения. Законы трения, которыми мы пользуемся сегодня, были разработаны Гийомом Амонтоном в 1699 году.

В резьбе и машинах: Трение приводит к вибрации

Эффекты статического трения и трения скольжения оказывают непосредственное влияние на вибрации заготовки и поэтому затрудняют надежное прогнозирование срока службы резьбы. Однако сейчас исследователи вновь обращают внимание на эту тему. Если рассмотреть поверхности двух соприкасающихся поверхностей на атомарном уровне, то измерения показывают, что поверхности испытывают экстремальные вибрации выше определенной амплитуды. Эти колебания продолжаются в виде вибраций в нити и являются совершенно неупорядоченными и хаотичными на атомарном уровне. Другими словами: трение было и остается трудно поддающимся точному расчету. На практике для получения достоверных данных о прочности и сроке службы резьбы часто приходится проводить длительные стресс-тесты в течение многих недель. Моделирование старения отнимает много ресурсов, стоит больших денег и сказывается на производительности.

«Конечно, как специалистов по резьбе, нас постоянно спрашивают о сроке службы наших изделий», — говорит Мориц фон Соден, управляющий директор компании Bornemann Gewindetechnik. «Нашим инженерам приходится объяснять сложность физического трения. Для трапецеидальной резьбы, в особенности, практически не существует надежных методов расчета. Однако в сотрудничестве с компанией SincoTec Test & Engineering GmbH нам удалось разработать процедуру испытаний, которая позволяет очень точно и гораздо быстрее определить срок службы системы шпиндель/гайка».

Инновационная, быстрая, точная: система тестирования резьбы TriboLife

Усталостное разрушение обычно используется для расчета срока службы компонентов в машиностроении (например, при разрушении материала). Однако для резьбы «полный отказ» является менее важным фактором, чем расчет износа. Поэтому в случае трапецеидальной резьбы проектирование не является синонимом расчета срока службы.

С помощью TriboLife процессы старения можно воспроизвести экспериментально быстрее, чем когда-либо прежде. Это делает длительные испытания на специально разработанных испытательных стендах практически ненужными. Можно прикладывать предварительную нагрузку в несколько тонн. Можно вводить огромное количество различных смазочных материалов. Взаимодействие между гайкой и резьбой обеспечивается благодаря свободно регулируемому углу. Кроме того, во время испытаний резьба может подвергаться воздействию широкого диапазона температур. TriboLife достигает частоты испытаний 25 герц, что означает, что износ, который происходит в течение 10 лет, может быть воспроизведен в течение одной недели. Для многих конструкторов, особенно тех, кто работает над новыми разработками, подобные достоверные данные об износе очень важны, особенно когда речь идет о сравнении материалов и методов производства в нескольких сериях испытаний между собой.

Экспериментальный расчет срока службы сложных резьбовых деталей

«Точное прогнозирование срока службы резьбы по-прежнему остается сложной задачей, даже при использовании TriboLife. Но область ее применения очень широка. Система быстрого тестирования действительно полезна, особенно для правильного проектирования трапецеидальных резьб», — объясняет дипломированный инженер Штеффен Краузе, руководитель отдела разработок компании SincoTec Test & Engineering GmbH. Это позволяет нашему партнеру по сотрудничеству Bornemann помогать требовательным клиентам на совершенно новом уровне». Вспомните: до сих пор интенсивные испытания на выносливость были просто слишком дороги для большинства приложений. TriboLife позволяет нам сделать больше — в будущем мы сможем делать точные заявления об износе и сроке службы даже для специальных резьб».

Вы также можете найти дополнительную информацию о TriboLife на YouTube:

О Борнемане

Компания Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) производит резьбу всех специальных форм и размеров. Мы производим индивидуальные решения для подъемной техники и гидравлических стальных конструкций, а также для оборудования платформ и задвижек для плотин и т. д. Наряду со сложными высокоточными работами по контрфорсной резьбе, винтам с подачей и многозаходной резьбе, мы также специализируемся на производстве крупных готовых к установке шпинделей с трапецеидальной резьбой и комплектов гаек. В качестве исходного материала может быть использован любой обрабатываемый материал. Стандартные размеры резьбовых шпинделей варьируются от 10 до 300 мм в диаметре и до 10 м в длину. В многокомпонентных конструкциях могут быть изготовлены шпиндели большей длины — до 100 м. Оптимизированный производственный процесс Bornemann позволяет получать поверхности резьбы, качество которых эквивалентно шлифованной резьбе.