Трибологија – приказна во движење

2013 октомври 25, 16:49 CEST

Перформансите на голем број машини во нашиот секојдневен живот, како што се автомобилите, возовите, авионите, роботите, турбините и компресорите зависат од површините што се допираат во движење. Овие површини често треба да се подмачкуваат за соодветна издржливост и енергетска ефикасност. Абењето и оштетувањето што ги претрпуваат без подмачкување треба да се контролираат за да се постигнат предвидените перформанси. Потребното знаење за да се направи сето ова е вклучено во научната гранка наречена „Трибологија“.

Гетеборг, 25 октомври 2013 година: Трибологија е науката и инженерството на интерактивните површини во взаемно движење. Ги опфаќа проучувањето и примената на принципите на триење, подмачкување и абење. Трибологија е гранка на машинството и науката за материјали.

Во 1966 година, во Извештајот Jost [1] подготвен од Комитет на Британското министерство за образование и наука официјално се создаде зборот Трибологија за да се опише целата оваа област.
Зборот трибологија потекнува од грчкиот корен τριβ- од глаголот τρίβω, трибо, што значи „тријам“ на старогрчки јазик; и наставката -логија од -λογία, што значи „проучување на“ или „познавање на“.

Знаењето од трибологијата се користи за дизајнирање секакви видови тркалачки и лизгачки лежишта. Кај тркалачките лежишта, со помош на трибологијата се врши изборот на средствата за подмачкување (масло и масти) за одредена примена, дизајнот на лежиштето, како и изборот на материјалите и површините на лежиштата; се користи и за пресметување на загубите поради триењето, зголемувањето на температурата, како и за пресметување на животниот век и на средството за подмачкување и на самото лежиште.

Порано, тркалачките лежишта се дизајнираа главно со помош на емпириско знаење за материјалите и со основните моделирачки аспекти на механиката и заморот на материјалите. Меѓутоа, поради барањата за високи перформанси на тркалачките лежишта што ги наметна денешната индустрија, повеќе не е доволно само емпириското знаење. Голем број од барањата ги засегаат контактните површини; поголеми брзини, повисоки температури, повисоки густини на моќност, поретки средства за подмачкување, поголеми димензии на лежиштата, поагресивни услови на животната средина или адитиви, поголеми вибрации итн. Генерално, тркалачките лежишта се екстремно надежни компоненти, но кога ќе се појави дефект, причината за тоа често е во површината, на пр. несоодветно подмачкување, загадување, абење, високи температури поврзани со триењето итн., а тука многу важно е познавањето на трибологијата. Токму затоа, разбирањето на триболошките механизми и развојот на иновациски триболошки решенија станаа толку важни во индустријата за лежишта.

Денешните лежишта се дизајнираат врз основа на високо софистицирани познавања од областа на трибологијата, од изборот на материјали до дизајнот на нивната геометрија и завршната површинска обработка, а тука спаѓа и спецификацијата на средството за подмачкување и заптивките за надежно и безбедно работење. За триболошкото знаење што се применува се потребни софистицирани пресметковни модели и детални лабораториски експерименти и методи на тестирање.

Во 2012 година, SKF инвестираше 180 милиони евра во истражување и развој, што претставува 2,5 % од годишниот промет. Активностите за развој резултираа со поднесувањето на 660 соопштенија за пронајдоци и 421 нови патенти во 2012 година. 

Се создадоа важни иновации како резултат на знаењето на SKF во областа на трибологијата. На пример, резултати од работата на SKF за истражување и развој се лежиштата E2 (енергетски ефикасни), NoWear навлаките, хибридните лежишта, кафезите од месинг и полимер, лежиштата со супер-финиш за специјални апликации, текстурите на површините, спецификациите за масти и средства за подмачкување, заптивките со намалено триење, итн.

Триболошкото знаење е спакувано и во многу алатки и софтвери за предвидување на SKF. Овде спаѓаат BEAST, Bearing Beacon, модели во печатени и каталози на интернет, моделот за триење на SKF за тркалачки лежишта, моделот на SKF за животниот циклус на лежиштата (особено факторите за подмачкување и загадување), моделот на SKF за животен век на маста и моделот на SKF за оштетување на површините. Ова се важни алатки за развојот на иновации и за предвидувањето на перформансите на лежиштата во услови каде површината игра важна улога.


Соработка на одделот за трибологија на SKF со универзитетите
SKF е единствената компанија во индустријата за лежишта што има воспоставено долгорочни соработки со некои од најдобрите универзитети во областа на трибологијата. Иако високо-технолошките компании како SKF имаат сопствени објекти и специјалисти за интерни истражувања и развој, предноста од соработката со академските институции е пристапот до научници од светска класа и до инженери кои размислуваат на долги патеки и имаат различен пристап, со што се зголемува севкупната креативност. Можноста за постигнување резултати често е многу поголема со долгорочно, наместо со интерно размислување. Меѓутоа, одржувањето на интерно софистицирано триболошко истражување е од исклучително значење за да може деловната перспектива да се интегрира и воведе во академското истражување.

Imperial College
Imperial College во Лондон е еден од водечките технички универзитети во светот, постојано рангиран меѓу најдобрите 10 универзитети во светот [2]. Катедрата за машинство на Imperial College е домаќин на еден од универзитетските технолошки центри на SKF (SKF UTC). Центарот беше основан во јануари 2010 година, а неговото истражување се фокусира на фундаментални проучувања на триболошките системи користејќи напредни методи за моделирање и мерење.[3]. Професорот Хју Спајкс и д-р Амир Кадирич [4] го водат тимот што брзо се проширува, а во моментов се состои од седум докторанти и двајца докторирани соработници за истражување. Со востановувањето на UTC во Imperial College се формализираше постојната долгорочна соработка со SKF што трае повеќе од 30 години, период во кој поранешниот технички директор на SKF, проф. Статис Јанидес беше визитинг-професор на Imperial College.

SKF UTC е составен дел на Групата за трибологија на Imperial што беше формирана пред повеќе од 60 години и е меѓународно призната како една од водечките групи за триболошко истражување во светот. Дел од достигнувањата се голем број проучувања во областа на трибологијата, вклучително и проучувања на подмачкувањето на дизел моторите, примената на техники за оптичка интерферометрија во трибологијата и моделирањето на груби контактни површини. Квалитетот на истражувањето на Групата се докажува со многубројните награди доделени на нејзините членови, вклучително и три златни медали од Tribology Trust, наградата STLE International и наградата Imperial College Research Excellence, како и со повеќе од 20 награди за најдобри трудови од водечките списанија за трибологија.

Целта на тимот на UTC во Imperial College е да развие детално разбирање на триболошките феномени во интеракцијата со цел подобрување на издржливоста на компонентите и намалување на загубите поради триењето. Ова се постигнува преку комбинација од нови експериментални техники и напредни нумерички модели. Тековните проекти опфаќаат проучувања на еласто-хидродинамичко подмачкување (EHL) во груби контактни површини, контактна механика на проектирани површини, пресметковно моделирање на динамиката на флуиди(CFD) на EHL, перформанси на адитивите за средствата за подмачкување, масти за ниско ниво на триење, влијание на рапавоста врз контактното триење, создавање и зголемување на површинските пукнатини, оштетувања од пролизгување на валчестите лежишта и подмачкување на заптивки за лежишта. 

UTC остварува тесна соработка со Центарот за инженерство и истражување на SKF во Холандија, со што се обезбедува основното разбирање развиено во UTC да се искористи успешно од страна на SKF, со крајна цел намалување на триењето и абењето во лежиштата на SKF, а со тоа и продолжување на нивниот работен век и подобрување на еколошките перформанси.

INSA Лион
Во Франција, INSA Лион е еден од универзитетите со најголема концентрација на експертиза и истражувачи во областа на високата технологија, што се одразува во културата и посветеноста на универзитетот кон еден мулти-дисциплинарен пристап кон истражувањето. Со 21 лабораторија и 500 вработени истражувачи и 650 докторанди, INSA Лион е уникатен центар за истражување, создавајќи револуционерно научно истражување, често интегрирано во иновациски примени од страна на неговите индустриски партнери.

Лабораторијата LaMCoS (INSA Лион, CNRS UMR5259) е мулти-дисциплинарна лабораторија што работи во областа на контактна и цврста механика и структурна динамика. Обезбедува широка експертиза за трибологија, брза динамика, вибрациска механика, контрола, системи за пренос, ротациони машини и формирање материјали. Севкупната научна цел на лабораторијата е да спроведува истражување за разбирањето и контролирањето на однесувањето на механичките системи и структури, истовремено земајќи ги предвид нивните интеракции.

Соработката во триболошко истражување меѓу INSA Лион и SKF трае повеќе од 20 години, кога се појави идејата за развивање машина за тестирање големи ротациски контактни површини. Оваа машина сега е реалност; го носи називот Tribogyr [5] и веќе обезбедува нов увид во однесувањето на триењето во тркалачките елементи, што е важно за задоволување на комерцијалните тенденции кон поголема густина на моќноста и кон намалување на триењето во лежиштата. Дополнително, истражувачот Гиљермо Моралес Еспехел од Центарот за инженерство и истражување на SKF (ERC) беше визитинг-професор на INSA Лион (LaMCoS) од 2004 година.

Неодамна, SKF и INSA Лион уште повеќе ја зацврстија соработката со формирањето на Одборот на SKF во INSA Лион за истражување на подмачкувањето на површинските слоеви во иднината [6]. Целта на овој шестгодишен Одбор е да изврши истражувачко, повеќефункционално проучување со откривање, разбирање и моделирање на однесувањето на средствата за подмачкување во површинските слоеви при екстремни услови. Во областа на авионската индустрија, средствата за подмачкување (често комплексни флуиди поради нивната природа и состав) играат клучна улога во намалувањето на загубите поради триење, како и во намалувањето на абењето и ризикот од оштетување. Една од целите на Одборот е да предвидува идни настани диктирани од економските, општествените и еколошките ограничувања.

Опфатените теми ќе се фокусираат на:
- Течности за подмачкување: Од реологија до подмачкување,
- Средства за подмачкување и комплексни течности: Од молекуларни механизми до подмачкување,
- Слободни површински токови во подмачкувањето, течни/цврсти интеракции.

Покрај истражувањето, Одборот има за цел да привлече млади истражувачи и студенти во SKF за стажирања и/или кратки истражувања на проекти во разни локации на SKF во Франција или во SKF ERC.


Универзитет Твенте
Во областа на трибологијата, SKF остварува долгорочна соработка и со Катедрите за трибологија и механика на флуиди на Универзитетот Твенте во Холандија. Истражувачот на ERC, Пје М. Лугт е визитинг-професор за „Одржување засновано врз трибологија“ при Катедрата за трибологија на Универзитетот Твенте, а д-р К.Х. Венер од Катедрата за механика на флуиди е визитинг-научник во SKF ERC.

Визитинг-професорот за „Одржување засновано врз трибологија“ (предвидливо одржување) ги покрива следниве области:

1. Модели за надежност на системи со лежишта
2. Интервали за повторно подмачкување
3. Реологија на маст

Работата на д-р Венер во ERC се фокусира на нови техники за моделирање за течно-цврсти интеракции и е директно вклучен во долгорочниот развој на нови алатки за предвидување.

Користена литература

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. SKF Chair Presentation (INSA de Lyon). http://fondation.insalyon.fr/news/enewsletter3/download/SKF_CHAIR_PRESENTATION.pdf

Aktiebolaget SKF
(публикација)

За повеќе информации, контактирајте со:
Односи со новинари: Ниа Килстром, +46 31-337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

SKF е водечки глобален добавувач на лежишта, заптивки, мехатроника, системи за подмачкување и услуги во кои спаѓаат техничка поддршка, услуги за одржување и надежност, инженерско советување и обуки. SKF има свои претставништва во повеќе од 130 земји и околу 15.000 продажни места низ светот. Годишниот приход од продажбата во 2012 година изнесуваше 64.575 милиони шведски круни, а бројот на вработените изнесуваше 46.775. www.skf.com

® SKF е регистриран заштитен знак на SKF Group.

SKF logo