Mikä aiheuttaa jäykkyyttä? Kuinka vähentää niitä.

Ellei soita viulua, stiction tai stick-slip on ei-toivottu tila, joka johtuu staattisen ja dynaamisen kitkan erosta kahden pinnan välillä. Kun lineaarisissa ohjaimissa esiintyy jähmettymistä, se voi johtaa tärinään ("nykivä" liike), takertuvaan liikkeeseen, vaihteleviin vääntömomenttivaatimuksiin tai tarkkuuden menettämiseen ylityksen muodossa.

Mikä aiheuttaa jäykkyyttä?

Kahden pinnan välinen staattinen kitkakerroin (μs) on lähes aina suurempi kuin dynaamisen (kineettisen) kitkakerroin (μk), ja tämä kitkan vaihtelu on taustalla oleva syy luistoon.

Kaikissa pinnoissa on jonkin verran karheutta. Jopa erittäin viimeistellyt ja kiillotetut pinnat eivät ole täysin sileitä – niissä on huippuja (kutsutaan "asperityiksi") ja laaksoja, jotka vähentävät pintojen tehokasta kosketuspinta-alaa. Toisin sanoen paikoin vain kahden pinnan huiput ovat kosketuksissa, kun taas toisissa paikoissa toisen pinnan huiput asettuvat toisen pinnan laaksoihin. Ja joissain paikoissa pintojen välillä ei ole kosketusta.

Koska yksittäiset kosketuspinnat ovat hyvin pieniä, pintojen välinen paine on erittäin korkea (paine = voima ÷ pinta-ala), ja tartunta tapahtuu näissä kohdissa kylmähitsauksena tunnetun prosessin kautta.

Ennen kuin pinnat voivat liikkua, tämän tartunnan aiheuttavat sidokset on katkettava. Vastaavasti silloin, kun pinnat lukkiutuvat toisiinsa (yhden pinnan huiput asettuvat toisen pinnan laaksoihin), kulumista tai plastista muodonmuutosta on tapahduttava näiden yhteenliittyneiden alueiden rikkomiseksi ja pintojen liikkumisen sallimiseksi.

Kun käyttövoima on tarpeeksi suuri katkaisemaan nämä pintojen väliset sidokset - ja voittamaan staattisen kitkan - liike alkaa. Mutta jopa liikkeen aikana tapahtuu silti jonkin verran hankausta, koska pinnat eivät ole vieläkään täysin sileitä. Jäljellä olevasta pinnan karheudesta johtuvaa liikevastusta kutsutaan dynaamiseksi tai kineettiseksi kitkaksi.

Kuinka vähentää jäykkyyttä

Lineaarisissa laakereissa, joissa käytetään voitelua (käytännössä kaikki kierrätyslaakerit ja jotkut liukulaakerit), laakeripintojen välinen liike vetää voitelun pintojen välisiin mikroskooppisiin tiloihin. Pintojen suhteellisen nopeuden kasvaessa voitelukalvo paksunee ja pintakosketus vähenee, jolloin pintojen välinen kitka vähenee.

Mutta lineaariset laakerit kulkevat rajallisen matkan ja palaavat sitten vastakkaiseen suuntaan (toisin kuin radiaalilaakerit, jotka voivat pyöriä samaan suuntaan loputtomasti), joten ne viettävät paljon aikaa niin kutsutussa sekavoitelussa, jossa kitka on määräytyy sekä pintojen että voiteluaineen ominaisuuksien perusteella. Siksi asianmukainen voitelu on paras tapa hallita tai vähentää kiertolaakereiden (ja joissakin liukulaakereiden) jäykkyyden vaikutuksia.

Stick-slip tai stiction on usein ongelmallisempi liukulaakereissa kuin kierrätyslaakereissa. Tämä johtuu siitä, että liukulaakereissa on suurempi ero staattisten ja dynaamisten kitkakertoimien välillä. Ja liukulaakerin kitkakerroin voi vaihdella kuormituksen, kulumisen ja ympäristötekijöiden mukaan.

Pyöreillä akseleilla ajaville liukulaakereille yksi tapa torjua luiston aiheuttamia vaikutuksia on valita akselit, joiden pintakäsittely on käytännöllistä (matalin pinnan karheus). Ja 2:1-suhteen noudattaminen (kutsutaan myös sääntönä 2:1 tai sidontasuhteeksi) - joka määrittää, että momenttivarren etäisyys ei saa olla yli kaksi kertaa laakerin pituutta - on hyvin usein välttämätöntä, jotta estetään kiinniliukuminen. liukulaakerisovellukset.

Toinen tapa minimoida tai jopa estää tartuntaliukuminen on käyttää ilmalaakeriohjaimia. Ilmalaakereissa kitka on yksinomaan liikkeen aiheuttaman ilmaleikkauksen funktio. Siksi ero staattisen ja kineettisen kitkan välillä ilmalaakerikokoonpanossa on oleellisesti nolla, joten tartuntaliukumisongelma on käytännössä eliminoitu.