Tribologija - priča u pokretu

2013 October 25, 16:49 CEST

Radne karakteristike velikog broja mašina u svakodnevnom životu, kao što su automobili, vozovi, avioni, roboti, turbine i kompresori, zavise od kontaktnih površina u kretanju. Ove površine često zahtijevaju podmazivanje da bi postigli izdržljivost i energetsku efikasnost. Bez podmazivanja, trošenje i oštećenja koja se javljaju moraju se uzeti u obzir da bi se postigli željeni radni parametri. Znanje potrebno da bi se ovo i primijenilo dio je naučne grane pod imenom “Tribologija”.

Gothenburg, 25. oktobar 2013: Tribologija je nauka i inženjering o međudjelovanju površina u kretanju. To uključuje studiju i primjenu principa trenja, podmazivanja i trošenja. Tribologija je grana mašinskog inženjerstva i nauke o materijalima.

1966. godine u izvještaju Jost [1] koji je pripremila Komisija britanskog odjeljenja za obrazovanje i nauku, prvi put se zvanično upotrebljava riječ "Tribologija" kao opis cijelog ovog polja.
Riječ "tribologija" potječe od grčkog korijena τριβ- glagola τρίβω, tribo, "trljam" u klasičnom grčkom jeziku i nastavka -logy od -λογία, -logia "nauka o", "poznavanje".

Znanja koja pokriva tribologija se primjenjuju u projektovanju svih vrsta kotrljajućih i kliznih ležaja. Kod kotrljajućih ležaja tribologija pomaže pri izboru sredstava za podmazivanje (ulje i masti) za zadane aplikacije, dizajn ležaja i izbor materijala za ležaje i površine; također izračunava gubitke uslijed trenja, povišenje temperature te vijek trajanja sredstva za podmazivanje i samog ležaja.

U prošlosti je kotrljajni ležaj dizajniran uglavnom na osnovu empirijskog poznavanja materijala i osnovnih aspekata modeliranja mehanike i zamora. Uslijed visokih zahtjeva u radnima karakteristikama koje moderna industrija zahtijeva od kotrljajnih ležaja, empirijska znanja više nisu dovoljna. Puno zahtjeva utječe na kontaktne površine; veće brzine, više temperature, veće koncentracije snage, tanji sloj sredstva za podmazivanje, veće dimenzije ležaja, agresivniji uslovi rada, veće vibracije itd. Kotrljajni ležaji su općenito izuzetno pouzdane komponente, ali kada dođe do njihovog kvara, osnovni uzrok je obično na površini, npr. loše podmazivanje, onečišćenje, trošenje, visoke temperature povezane s trenjem itd. gdje je poznavanje tribologije izuzetno važno. To je razlog zašto je razumijevanje triboloških mehanizama i razvoj inovativnih triboloških rješenja postalo izuzetno važno u industriji ležaja.

Moderni ležaji su dizajnirani na osnovu izuzetno sofisticiranih triboloških znanja, od izbora materijala pa do dizajna njihove geometrije i završne obrade površine, a u to spada i određivanje sredstava za podmazivanje i brtvi za pouzdan i siguran rad. Potrebno tribološko znanje zahtijeva sofisticirane računarske modele i detaljne laboratorijske eksperimente i testne metode.

U 2012. godini SKF je investirao 180 miliona eura u razvoj i istraživanje, što predstavlja 2,5% godišnjeg prometa. Razvojne aktivnosti su rezultirale u podnošenju 660 izjava o pronalascima i 421 patentom u 2012. 

Važne inovacije su nastale kao rezultat triboloških znanja u SKF-u. Na primjer, E2 (energetski efikasni) ležaji, NoWear premazi, hibridni ležaji, mesingani i polimerski kavezi, ležaji s vrhunskom završnom obradom za posebne aplikacije, površinske teksture, specifikacije za masti i ulja za podmazivanje, brtve niskog trenja, itd. su nastali kao rezultat rada odjeljenja za razvoj i istraživanje SKF-a.

Tribološko znanje je upakovano i u mnoge SKF-ove prediktivne alate i softvere. Tu spadaju: BEAST, Bearing Beacon, štampani i internetski katalozi modela, SKF-ov model trenja za kotrljajne ležaje, SKF-ov model radnog vijeka ležaja (posebno faktori podmazivanja i onečišćenja), SKF-ov model vijeka podmazivanja i SKF-ov model površinskih nepravilnosti. Ovo su važni alati u razvoju inovacija i u predviđanju radnih karakteristika ležaja u uvjetima u kojima površina ima važnu ulogu.


SKF-ova tribološka saradnja sa univerzitetima
SKF je uspostavio dugoročnu kooperaciju sa nekim od najboljih univerziteta na polju tribologije, što predstavlja novost u industriji ležaja. Iako visokotehnološke kompanije kao što je SKF imaju svoja vlastita interna odjeljenja za istraživanje i razvoj i svoje stručnjake, prednost zajedničkog rada s akademskim ustanovama predstavlja pristup vrhunskim svjetskim naučnicima i inženjerima i njihovim dugoročnim razmišljanjima i različitim pristupima koja općenito poboljšavaju kreativnost. Plan za postizanje rezultata je češće dugoročniji nego što je to u internim planovima. Međutim, održavanje vrhunskih triboloških istraživanja unutar kompanije je od izuzetnog značaja kako bismo se mogli integrirati i utjecati na akademska istraživanja sa sopstvenim poslovnim pogledima.

Imperial College
Imperial College u Londonu jedan je od vodećih svjetskih tehničkih univerziteta sa stabilnim rangom u prvih 10 univerziteta u svijetu [2]. Mašinsko odjeljenje Imperial univerziteta domaćin je jednom od SKF-ovih univerzitetskih tehnoloških centara (SKF UTC). Centar je osnovan u januaru 2010. i njegova istraživanja se usmjeravaju na fundamentalne studije triboloških sistema primjenom naprednih metoda modeliranja i mjerenja.[3]. Profesor Hugh Spikes i dr. Amir Kadirić [4] vode brzo rastući tim koji se trenutno sastoji od sedam studenata postdiplomskih studija i dva post-doktorska istraživača. Osnivanje UTC-a na univerzitetu Imperial College predstavljalo je logičan nastavak postojeće saradnje sa SKF-om koja je duža od 30 godina, tokom kojih je bivši tehnički direktor SKF-a prof. Stathis Ioannides bio gostujući profesor na univerzitetu Imperial College.

SKF UTC je integralni dio Grupe za tribologiju na univerzitetu Imperial koja je formirana prije više od 60 godina i međunarodno je priznata kao jedna od vodećih svjetskih grupa na polju triboloških istraživanja. Među svojim postignućima UTC ima puno pionirskih studija u tribologiji, uključujući i podmazujuća svojstva dizela, primjenu optičkih interferometrijskih tehnika u tribologiji i modeliranje grubih površinskih kontakata. Kvalitet istraživanja ove grupe prepoznat je u obliku velikog broja nagrada koje su primili njeni članovi, uključujući tri zlatne medalje Tribology Trust Gold Medals, međunarodnu STLE nagradu i nagradu za izvrsnost u istraživanju univerziteta Imperial College kao i više od 20 godišnjih nagrada vodećih triboloških žurnala.

Cilj UTC tima univerziteta Imperial College je razviti detaljno razumijevanje triboloških fenomena na površini kako bi se poboljšala izdržljivost komponente i smanjili gubici uslijed trenja. Ovo se postiže kroz kombinaciju novih eksperimentalnih tehnika i naprednih numeričkih modela. Trenutni projekti uključuju studije elasto-hidrodinamičkog podmazivanja (EHL) na grubim kontaktima, mehaniku kontakta inženjerski projektovanih površina, modeliranje računarskom dinamikom fluida (CFD) EHL-a, radna svojstva dodataka sredstvima za podmazivanje, masti s niskim trenjem, uticaj grubih površina na kontaktno trenje, stvaranje i širenje površinskih pukotina, oštećenja valjkastih ležaja uslijed premazivanja i podmazivanje ležajnih brtvi. 

UTC radi u bliskoj saradnji s SKF-ovim centrom za istraživanje i razvoj u Holandiji te na taj način osigurava da se fundamentalna znanja razvijena u UTC-u primijene u SKF-u s krajnjim ciljem da se smanje trenje i trošenje SKF-ovih ležaja te tako produži njihov radni vijek i ekološki uticaj.

INSA de Lyon
Francuski univerzitet INSA Lyon jedan je od univerziteta s najvećom koncentracijom stručnosti i istraživača u visokim tehnologijama s kulturom i obavezom na multidisciplinarno istraživanje. Sa 21 laboratorijom i 500 istraživača i 650 studenata doktorskih studija, INSA Lyon je jedinstveni centar za istraživanje koji pruža prodorna naučna istraživanja koja su često integrisana u inovativne primjene njihovih industrijskih partnera.

Laboratorija LaMCoS (INSA Lyon, CNRS UMR5259) multidisciplinarna je laboratorija koja radi na području kontaktne i čvrste mehanike te strukturalne dinamike. Ovaj laboratorij pruža široki raspon stručnosti u tribologiji, brzoj dinamici, vibracijskim mehanikama, kontroli, prenosnim sistemima, rotacijskim mašinama i oblikovanju materijala. Opći naučni cilj laboratorije je provesti istraživanje o razumijevanju i upravljanju ponašanjem mehaničkih sistema i struktura uz uzimanje u obzir njihovih međudjelovanja.

Saradnja između triboloških istraživanja univerziteta INSA de Lyon i SKF-a ima svoju historiju dužu od 20 godina, kada je razvijena prva ideja o razvoju mašine na kojoj će se testirati velike rotirajuće kontaktne površine. Ova mašina je sada stvarnost; poznata pod nazivom Tribogyr [5] ona već pruža nove poglede u ponašanje trenja na kotrljajućim elementima, a koja su važna za zadovoljavanje komercijalnih trendova prema većoj koncentraciji snage i smanjenju trenja u ležajima. Nadalje, istraživač SKF-ovog inženjerskog i istraživačkog centra (ERC) Guillermo Morales Espejel gostujući je profesor univerziteta INSA de Lyon (LaMCoS) od 2004.

Nedavno su SKF i INSA de Lyon dodatno unaprijedili svoju saradnju uspostavljanjem SKF-ove "Katedre za podmazane površine za budućnost" na univerzitetu INSA de Lyon [6]. Cilj ove šestogodišnje katedre je vođenje unakrsnog funkcionalnog studija koje pokriva prepoznavanje, razumijevanje i modeliranje ponašanja podmazujućeg sredstva u ekstremnim uslovima koje stvaraju podmazujuće površine. Posebno na polju zračne industrije, sredstva za podmazivanje (često kompleksne tečnosti uslijed njihove prirode i sastava) igraju ključnu ulogu u smanjenju gubitaka uslijed trenja, trošenja i opasnosti od oštećenja. Jedan od ciljeva ove katedre je predvidjeti budući razvoj koji je uvjetovan privrednim, društvenim i ekološkim ograničenjima.

Teme koje će se posebno obrađivati su usmjerene na:
- Podmazujući fluidi Od reologije do podmazivanja,
- Sredstva za podmazivanje i kompleksni fluidi: Od molekularnih mehanizama do podmazivanja,
- Tokovi slobodnih površina u podmazivanju, interakcija između fluida i čvrstih materija.

Dodatno na istraživanje, Katedra namjerava privući u SKF mlade istraživače i studente u vidu stipendija i/ili kratkih istraživačkih projekata na različitim SKF-ovim lokacijama u Francuskoj ili u SKF ERC.


Univerzitet Twente
Druga dugoročna saradnja SKF-a na polju tribologije ostvarena je sa odjeljenjem Triboloških i fluidnih mehanika na univerzitetu Twente u Holandiji. Istraživač centra ERC Piet M. Lugt gostujući je profesor za Održavanje na osnovu tribologije u odjeljenju za tribologiju univerziteta Twente, dok je dr. C.H. Venner s odjeljenja za mehaniku fluida gostujući naučnik u SKF ERC.

Gostujuća profesura za “Održavanje na osnovu tribologije” (prediktivno održavanje) prati sljedeća područja:

1. Modeli pouzdanosti za sisteme ležaja
2. Intervali ponovnog podmazivanja
3. Reologija masti

Rad dr. Vennera na ERC-u usmjeren je na nove tehnike modeliranja kontaktnih površina fluida i čvrstih površina s fokusom na dugoročni razvoj novih prediktivnih alata.

Reference

1. Jost, H. P. (ed.) 1966 Lubrication—tribology. Education and research. A report. London: HMSO.
2. http://www.topuniversities.com/university-rankings/world-university-rankings/2012
3. Cooperation for Creative Changes, SKF Evolution, 2011, No. 1. http://evolution.skf.com/cooperation-for-creative-changes/
4. Slick Research, SKF Evolution, 2013, No. 2 http://evolution.skf.com/slick-research/
5. The Beast of Lyon – Putting Large Bearing Contacts to the Test, SKF Evolution, 2012, No. 1 http://evolution.skf.com/the-beast-of-lyon-%E2%80%93-putting-large-bearing-contacts-to-the-test/
6. Prezentacija SKF-ove katedre (INSA de Lyon). http://fondation.insalyon.fr/news/enewsletter3/download/SKF_CHAIR_PRESENTATION.pdf

Aktiebolaget SKF
(publ)

Za dodatne informacije molimo kontaktirajte:
Za odnose sa javnošću: Nia Kihlström, +46 31-337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

SKF je vodeći svjetski dobavljač za ležaje, brtve, mehatroniku, sisteme podmazivanja i usluge koje uključuju tehničku podršku, održavanje i pouzdanost, inženjerska savjetovanja i obuku. SKF je predstavljen u više od 130 država i ima oko 15.000 distributerskih lokacija širom svijeta. Godišnja prodaja za 2012. godinu iznosila je 64.575 miliona švedskih kruna, dok je broj zaposlenih bio 46.775. www.skf.com

®SKF je registrovani zaštitni znak SKF Group.

SKF logo