Определение срока службы резьбы: Быстрее, точнее, дешевле, применимо для особых случаев

С начала периода индустриализации ходовые винты и гайки играют главную роль. Поразительно, но факт: До сегодняшнего дня не существовало способа достоверно оценить срок службы и износ резьбы; между тем, такая оценка представляется весьма важной в плане инвестиционной безопасности. Но теперь появилась новая система испытаний резьбы TriboLife: с ее помощью можно в короткое время экспериментально воспроизвести процесс износа, что позволяет отказаться от дорогостоящего стенда для испытаний на усталостную прочность.

При трении образуется тепло. Это хорошо понятно даже людям, далеким от инженерных профессий. Однако трение — это нечто гораздо большее. Точная формулировка звучит так: трение – это сопротивление, возникающее при движении двух соприкасающихся тел. Трение обеспечивает устойчивость, и именно благодаря трению нам удается после принятия душа удержаться на скользком кафеле и не упасть.

Законы трения, известные с 1699 года — и множество открытых вопросов

Существует масса примеров положительного воздействия трения. Однако амбивалентный характер трения с инженерной точки зрения и в аспекте применения в технике можно хорошо продемонстрировать на примере ходовых винтов. При неправильной установке ходовые винты машин и другого оборудования, как правило, подвергаются большим нагрузкам. Особенно актуально это для большегрузной подъемной техники. Для подъемных устройств особую роль играют надежность и максимальный срок службы. Основная проблема состоит в том, что наука и сегодня затрудняется точно рассчитать силу трения. Основные законы трения были сформулированы Гийомом Амонтоном в 1699 году и с тех пор остаются неизменными.

Трение, возникающее в резьбовых соединениях и в механизмах, вызывает вибрацию

Воздействие трения сцепления и скольжения непосредственно влияет на вибрацию заготовок и тем самым усложняет задачу точного прогнозирования срока службы резьбы. Однако сейчас тема снова находится в центре внимания исследователей. Если рассматривать поверхности двух трущихся деталей на атомарном уровне, то измерения показывают, что, начиная с определенной амплитуды, возникают очень сильные колебания поверхностей. Эти колебания переходят в вибрацию винтов, которая с атомарной точки зрения носит абсолютно неупорядоченный и хаотичный характер. Иными словами, трение и сейчас сложно выразить точными числами. Чтобы получить более или менее надежные данные о прочности и сроке службы резьбовых соединений, на практике необходимы длительные, в течение многих недель, испытания под нагрузкой. Процесс моделирования старения требует привлечения соответствующих ресурсов, стоит дорого и снижает производительность.

«Нас, специалистов по резьбовым деталям, часто спрашивают о сроках службы наших ходовых винтов», – говорит Мориц фон Зоден, руководитель фирмы «Борнеманн Гевиндетехник». «В этим случае наши инженеры стараются объяснить сложность физического явления трения. В частности, для трапецеидальной резьбы практически отсутствуют надежные расчетные уравнения. Однако в сотрудничестве с фирмой SincoTec Test & Engineering GmbH нам удалось разработать метод испытаний, позволяющий очень точно и намного быстрее определить срок службы системы «ходовой винт-гайка».

Инновационная, быстрая, прецизионная: Система испытания резьбовых соединений TriboLife

Как правило, при определении срока службы различных компонентов в машиностроении в расчетах учитывается усталостное повреждение, например, излом материала. Для резьбовых деталей решающую роль играет не «полное разрушение», гораздо важнее определить степень износа. Таким образом, -расчет параметров неравнозначен расчету срока службы, что справедливо, в первую очередь, для трапецеидальной резьбы.

С помощью системы TriboLife можно как никогда быстро экспериментально воспроизвести процессы старения. Длительные испытания на стендах, специально разработанных для этой цели, становятся практически излишними. Можно создать предварительную нагрузку в несколько тонн. Допускается нанесение самых различных смазочных материалов. Взаимодействие между гайкой и резьбой обеспечивается за счет свободно регулируемого угла. Кроме того, в ходе испытаний можно создать самые различные температурные режимы. Система TriboLife работает с испытательной частотой 25 герц, благодаря чему износ, возникающий за 10 лет, можно воспроизвести в течение одной недели. Для многих конструкторов такие достоверные данные об износе особенно важны при разработке новых изделий, прежде всего, если в ходе нескольких серий испытаний требуется сравнить друг с другом различные материалы и технологии изготовления.

Экспериментальное определение срока службы сложных резьбовых компонентов

«Точное предсказание срока службы резьбы остается сложной задачей и для системы TriboLife. Однако спектр возможностей применения очень широк, причем скоростная система испытаний является большим преимуществом, в первую очередь, для правильного расчета параметров трапецеидальной резьбы», – поясняет дипломированный инженер Штеффен Краузе, руководитель конструкторского отдела фирмы SincoTec Test & Engineering GmbH. «Благодаря этому фирма «Борнеманн» как наш партнер может на новом уровне консультировать клиентов, предъявляющих высокие требования. Не следует забывать и того, что до настоящего времени интенсивные длительные испытания были слишком дорогостоящими для большинства случаев применения. Система TriboLife способна на большее: в будущем даже для специальных ходовых винтов и гаек появится возможность предоставить точные сведения об износе и сроке службы».

Более подробную информацию о системе TriboLife смотрите на канале Youtube по ссылке:
https://www.youtube.com/watch?v=tA4qDsPSmWk

О фирме «Борнеманн»

«Борнеманн Гевиндетехник» (www.bornemann-gewindetechnik.de) выпускает резьбовые детали под заказ по любым индивидуальным требованиям. Вот несколько примеров: ходовые винты для использования в подъемной технике и в строительстве гидротехнических сооружений с применением металлоконструкций, а также в сценическом оборудовании и задвижках плотин. Наряду со сложной работой по производству винтовых пар, шнеков и многозаходной резьбы по индивидуальным требованиям, основным направлением деятельности является изготовление крупногабаритных готовых для монтажа трапецеидальных ходовых винтов и наборов гаек. Сырьем могут служить любые материалы, поддающиеся механической обработке. Стандартные размеры ходовых винтов: диапазон диаметров – от 10 до 180 мм, длина – до 10 м. Негабаритные детали длиной до 100 м могут быть изготовлены в виде составных конструкций. Технология изготовления резьбы, усовершенствованная фирмой «Борнеманн», позволяет выпускать винты с поверхностью, имеющей качество шлифованной поверхности.