Цифровые технологии

Зверь из Лиона – исследуя зоны контакта подшипников

Машина для испытаний Tribogyr Национального института прикладных наук, Лион, Франция, открывает новые пути в области трибологических исследований.

Related Articles

ФАКТЫ

INSA, Лион
Основанный в 1957 г. Национальный институт прикладных наук INSA в Лионе – это одно из крупнейших  учебных заведений для инженеров-аспирантов во Франции, полностью интегрирующих образование, науку и инновации.  Каждый год INSA Lyon присуждает более 1400 степеней в области инженерных наук, а также магистерских и докторских степеней. INSA Lyon сотрудничает с другими ведущими университетами всего мира и с промышленными концернами. Он входит в состав группы INSA (во Франции находится пять таких институтов) и известен своими непревзойдёнными результатами в области обучения и инженерных исследований.

Лаборатория механики контактного взаимодействия и структуры строения (LaMCoS) является многопрофильным исследовательским учреждением, в котором работают 240 сотрудников. Она финансируется совместно INSA и CNRS (Французский национальный центр научных исследований) и предлагает широкий спектр исследований в области трибологии, динамики, механической трансмиссии и процессов формовки. Одна из областей её специализации – широкомасштабный анализ смазанных контактов. В центре исследования – конструкция оборудования для изучения смазанных контактов и разработка экспериментально подтвержденных теоретических моделей.

ССЫЛКИ НА ТУ ЖЕ ТЕМУ

INSA

ОБРАТИТЬСЯ В ОТДЕЛ СБЫТА

Гийермо Моралес, Guillermo.Morales@skf.com

 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.

Для SKF существуют явные преимущества работы с Лабораторией механики контактного взаимодействия и структуры строения. Как говорит Моралес-Эспель, «компания получает полную картину работы вращающихся контактов больших размеров. Мы можем моделировать и измерять трение и толщину плёнки, а также моделировать распределение температуры в самом контакте и вокруг него. Для инженеров-конструкторов SKF – это уникальная возможность постоянно улучша%