Внимание! Вы находитесь на архивной версии сайта компании «Практическая Механика»! Эта версия сайта перестала использоваться 31 мая 2022 года. Новый сайт компании — prmeh.ru.
Машина для испытаний Tribogyr Национального института прикладных наук, Лион, Франция, открывает новые пути в области трибологических исследований. Компания «SKF», которая всегда шагает в ногу с современной наукой, участвует в исследовании работы крупногабаритных подшипников с помощью машины для испытаний Tribogyr.
В помещении с регулируемой средой, на гидростатических опорах диаметром 2 метра, изолирующих от внешних вибраций, установлен сложный шеститонный агрегат выполненный из металлических сплавов, датчиков и компьютеров. Это Tribogyr, самая большая и сложная из когда-либо созданных машин для испытаний трения и измерения толщины смазочного слоя в условиях больших нагрузок.
Она была разработана в Лаборатории механики контактного взаимодействия и структуры строения Национального института прикладных наук («INSA»), Лион, Франция. Запущенная в 2005 г. машина Tribogyr — это результат длительной работы французских учёных в сотрудничестве с «SKF». Она даёт возможность получить новые знания о процессе трения тел качения, что особенно важно при нынешнем стремлении промышленных предприятий к увеличению удельной мощности и сокращению коэффициента трения подшипников.
Лаборатория механики контактного взаимодействия и структуры строения стала известна благодаря разработками экспериментальных машин и численных моделей для исследования трения тяжело нагруженных контактов. Перед тем, как взяться за создание машины, которая заложила бы основу трибологических исследований, лаборатория предложила ряд более простых механизмов.
Филипп Верн, старший научный сотрудник Лаборатории, с 2002 г. принимает участие в проекте, который, по его словам, «может способствовать повышению эффективности работы крупногабаритных подшипников». Tribogyr воспроизводит реальные условия работы: агрегат может воспроизводить до 3 000 Н и частоту вращения до 22 000 об/мин. Как говорит инженер Николя Дево, контролирующий работу Tribogyr, для настройки испытательной установки требуется два человека и может потребоваться полтора дня для подготовки к испытанию, которое займет всего лишь час.
Tribogyr позволяет измерять силы трения и моменты сил трения в различных направлениях, заданных независимо, с помощью двух контактирующих поверхностей, тела качения и фланца. Диаметр контакта может быть порядка 5 миллиметров, что довольно много даже для условий больших нагрузок. «В условиях непрерывной эксплуатации контакт может работать с теплоотдачей более 10 кВт по сравнению с машиной для промышленных испытаний большого размера, которая показывает только 0,9 кВт», — объясняет Гийермо Моралес-Эспехель, профессор «INSA» и старший научный сотрудник Инженерно-исследовательского центра «SKF», Нидерланды.
«Крупногабаритные подшипники работают не так, как подшипники малых размеров, — говорит Моралес-Эспехель. — Чем больше контакт, тем больше асимметрия поверхностной скорости внутри него. Толщина смазки и трение в значительной степени определяются скоростью поверхностей; таким образом, асимметрия скорости означает асимметрию толщины смазки и трения, что не так просто рассчитать».
Новые исследования, проводимые докторантом Томасом Доки-Тононом, дают возможность также измерить толщину смазки. Доки-Тонон объясняет, что его последняя работа над снятием изображения внутри машины дает картину расхода смазки и, таким образом, количественную и качественную информацию о характере её изменения.
Для Доки-Тонона практические измерения и исследования в области формирования изображения дополняются работой над компьютерным моделированием контакта Tribogyr, которая затем проверяется испытаниями. Каждые шесть месяцев он представляет результаты «SKF». «Реальные промышленные потребности «SKF» являются для меня серьёзной мотивацией», — говорит Доки-Тонон. Кроме того, исследования, проводящиеся в Лаборатории механики контактного взаимодействия и строительной механики, вносят большой вклад в работу учёных-трибологов в этой области. В целом, работа контактов при больших нагрузках плохо изучена, и список литературы по данному вопросу невелик. Работа машины Tribogyr и способы моделирования, проводящегося в «INSA», позволяют понять, как можно улучшить фланцевые соединения роликовых подшипников для того, чтобы они могли выдерживать большие нагрузки при меньшей силе трения.
Как приглашённый профессор Лаборатории механики контактного взаимодействия и строительной механики Моралес-Эспехель каждый месяц проводит неделю в Лионе. Это даёт возможность «SKF» руководить повседневной работой при реализации различных исследовательских проектов. «Мы наладили тесное сотрудничество между Инженерно-исследовательским центром «SKF» и «INSA» для исследования трения при условиях наличия и отсутствия смазки, — говорит он. — Мы работали над несколькими проектами с использованием Tribogyr, а также в других областях, связанных с мультимасштабным моделированием, таких как истирание материалов при трении, молекулярные плёнки смазочных материалов и макроскопическое моделирование смазывания». Работа с машиной Tribogyr докторант Доки-Тонон вел с 2005 г. и когда он закончит свою докторскую диссертацию (в следующем году), у другого исследователя появится возможность взяться за новую тему, связанную с Tribogyr и исследованием трения при моделировании зоны контакта в крупногабаритных подшипниках.
В статье использованы материалы из «Evolution» — делового и технического журнала компании «SKF».
История
