Skip to main content

Advanced Lubrication Modelling

Article Category

Article available in the folowing languages:

Zmniejszanie tarcia, zużywanie łożysk

Tarcie wywołane kontaktem między ciałami stałymi pojawia się w licznych rozwiązaniach technicznych, co ogranicza żywotność układów mechanicznych. Fizyczne mechanizmy tarcia zachodzą w różnych skalach czasoprzestrzennych, w związku z czym finansowani przez UE naukowcy opracowali wieloskalowe platformy modelowania.

Technologie przemysłowe

Tarcie i zużywanie się powodowane przez ruch elementów maszyny są nieuniknione. Istnieją jednak sposoby na ograniczenie tarcia i zwiększenie żywotności części i maszyn, a także skrócenie przerw w działaniu potrzebnych na konserwację. Najczęściej stosuje się smarowanie maszyn, a obciążenie przenoszone jest zarówno przez smar, jak i przez chropowatości. Smary zawierają dodatki, które zmniejszają tarcie, chemicznie wiążąc się z powierzchnią metalu. Zespół projektu "Advanced lubrication modelling" (ALM) przeprowadził obszerne badania nad tworzeniem na powierzchni części warstw, które zapewniałyby ochronę w przypadku ich niedostatecznego nasmarowania. Naukowcy zbadali możliwość modelowania skutków chemicznych w skali nano oraz skutków mechanicznych w skali mikro. Do obliczenia rozkładu ciśnienia na styku części maszyny w różnych warunkach nasmarowania użyto równań Reynoldsa. Podczas rozwiązywania równań opisujących ciśnienie w przypadku cienkich warstw ważne było uwzględnienie wpływu nierówności powierzchni (chropowatości). Naukowcy biorący udział w projekcie ALM zaadaptowali metodę homogenizacji, by uchwycić wpływ chropowatości w odniesieniu do małych charakterystycznych skal długości. Istnieją różne metody homogenizacji, od czysto abstrakcyjnych, po przeznaczone do zastosowań przemysłowych. Tak zwana metoda wieloskalowa została opracowana do użytku z zestawem równań opisujących wzajemne oddziaływanie dwóch ślizgających po sobie powierzchni ciała stałego w obecności cienkiej warstwy smaru. Dzięki lepszemu zrozumieniu zjawiska zużywania się w różnych skalach długości i czasu, naukowcy biorący udział w projekcie ALM zbadali możliwość aktywnego kontrolowania dynamiki przepływu smarów. Wraz z partnerami branżowymi zastosowano wieloskalowe platformy modelowania w celu zmniejszenia utraty mocy na skutek tarcia w nowo opracowanym silniku hydraulicznym. Na przykładzie projektu siłownika tłokowego do przemysłowych silników diesla wykazano również wszechstronność narzędzi do symulacji obliczeniowych opracowanych przez zespół projektu ALM. Dzięki zmniejszeniu ilości energii traconej w wyniku tarcia w postaci ciepła wydajność mechaniczna siłownika zwiększyła się, co miało znaczący wpływ na zużycie paliwa i oleju. Prace prowadzone w ramach projektu ALM zaowocowały powstaniem wszechstronnego portfolio narzędzi do modelowania procesu smarowania w zastosowaniach przemysłowych, co zapewniło wgląd w możliwości optymalizacji smarowania i osiągnięcia zadowalających wyników przy niewielkich kosztach. Te informacje staną się prawdopodobnie "lekturą obowiązkową" dla producentów sprzętu.

Słowa kluczowe

Tarcie, zużywanie, elementy maszyny, smar, powierzchnie metalowe, model smarowania, chropowatość, homogenizacja, dynamika płynów, siłownik tłokowy, silniki diesla

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania