Module cookie pe site-ul web SKF

SKF utilizează module cookie pe site-urile companiei pentru a alinia informațiile prezentate cât mai asemănător posibil pentru preferințele vizitatorilor noștri, cum ar fi alegerea țării și limbii. Acceptați modulele cookie SKF?

Will you accept SKF cookies?

Tribologia – o poveste palpitantă

2013 octombrie 25, 16:49 CEST

Performanța multor maşini din viața noastră de zi cu zi, cum ar fi autoturismele, trenurile, avioanele, roboții, turbinele și compresoarele, depinde de suprafețele de contact aflate în mișcare. Deseori, aceste suprafețe trebuie să fie lubrifiate pentru durabilitate adecvată și randament energetic. Fără lubrifiere, uzura și deteriorarea maşinilor trebuie controlate strict pentru a obține parametrii de performanță proiectați. Cunoștințele necesare pentru a face posibile aceste lucruri se reunesc în ramura științei denumită “Tribologie”.

25 octombrie 2013, Göteborg: Tribologia reprezintă știința și ingineria interacţiunii suprafețelor aflate în mișcare relativă. Aceasta include studiul și aplicarea principiilor frecării, lubrifierii și uzurii. Tribologia este o ramură a ingineriei mecanice și a științei materialelor.

În 1966, Raportul Jost [1], realizat de un Comitet al Departamentului Britanic de Educație și Știință, a patentat cuvântul „Tribologie“ pentru a descrie această întreagă ramură.
Cuvântul „tribologie“ derivă de la rădăcina greacă τριβ- a verbului τρίβω, tribo, „a freca“ în greaca clasică și sufixul -logie din -λογία, -logia „studiul“, „cunoștințele despre“.

Cunoștințele din tribologie sunt folosite în proiectarea tuturor tipurilor de rulmenți cu rostogolire şi cu alunecare. Pentru rulmenții cu rostogolire, tribologia oferă informații cu privire la selectarea lubrifianților (ulei sau vaseline) pentru o aplicație, pentru proiectarea rulmenților și pentru alegerea materialelor și suprafețelor rulmenților; de asemenea, aceasta este folosită în calculul pierderilor datorate frecării, creșterii de temperatură, și duratei de viaţă a lubrifiantului, cât și a rulmentului.

La început, rulmenții de rostogolire erau proiectați în principal folosindu-se cunoștințe empirice despre materiale și aspecte de modelare primare ale mecanicii și oboselii materialelor. Totuși, datorită cerințelor de performanță ridicate impuse de industria modernă cu privire la rulmenții cu rostogolire, cunoștințele empirice nu mai sunt suficiente. Multe dintre cerințe se rasfrâng asupra suprafețelor în contact şi parametrilor de funcţionare: viteze mai mari, temperaturi mai ridicate, densități de putere mai mari, lubrifianți cu vâscozitate sau consistenţă redusă, dimensiuni mai mari ale rulmenților, aditivi sau condiții de mediu mai agresive, vibrații mai mari etc. Rulmenții cu rostogolire sunt, în general, componente foarte fiabile, însă când se strică, cauza primară este identificată ca provenind din exterior, de ex. lubrifierea necorespunzătoare, contaminarea, uzura, temperaturile ridicate asociate frecării etc., caz în care cunoștințele din domeniul tribologiei sunt foarte relevante. Acesta este motivul pentru care înțelegerea mecanismelor tribologice și dezvoltarea de soluții tribologice inovatoare au devenit atât de importante în industria rulmenților.

Rulmenții moderni sunt proiectați pe baza cunoștințelor tribologice foarte avansate, de la selectarea materialelor la proiectarea geometriei și finisarea suprafețelor de contact ale acestora, incluzând specificațiile despre lubrifiant și etanșări, pentru o operare sigură și eficientă. Cunoștințele tribologice folosite necesită modele de calcul sofisticate și metode de testare și experimente de laborator detaliate.

În 2012, SKF a investit 180 de milioane EUR în cercetare și dezvoltare, reprezentând 2,5% din cifra de afaceri anuală. Activitățile de dezvoltare au avut ca rezultat depunerea a 660 de prezentări de invenții și 421 de brevete noi în 2012. 

Inovații importante au apărut ca rezultat al cunoștințelor tribologice deținute de SKF. De exemplu, rulmenții E2 (cu eficienţă energetică), acoperire NoWear, rulmenții hibrizi, coliviile din alamă și polimeri, rulmenții superfinisați pentru aplicații speciale, texturarea suprafețelor, specificațiile cu privire la vaseline și lubrifianți, etanșările cu frecare redusă etc., toate reprezintă rezultatul muncii de cercetare și dezvoltare a companiei SKF.

De asemenea, cunoștințele tribologice sunt incluse în mai multe programe și instrumente de predicție produse de SKF. Acestea includ BEAST, Bearing Beacon, cataloage tipărite și online, modelul de frecare SKF pentru rulmenți cu rostogolire, modelul duratei de funcționare a rulmenților SKF (în special factorii de lubrifiere și contaminare), modelul SKF al duratei de utilizare a lubrifianților și modelul SKF al deteriorării suprafețelor. Acestea sunt instrumente importante în dezvoltarea inovațiilor și predicția performanțelor rulmenților în condițiile în care suprafețele joacă un rol major.


Cooperarea în domeniul tribologiei dintre compania SKF şi universități.
SKF a stabilit cooperări pe termen lung cu unele dintre cele mai importante universități din domeniul tribologiei, ceea ce reprezintă un fapt unic în industria rulmenților. Deși companiile high-tech, cum este SKF, au facilități și specialiști interni pentru cercetare și dezvoltare, avantajul colaborării cu lumea academică este reprezentat de accesul la cercetători și ingineri de talie mondială, cu obiective stabilite pe termen lung și o abordare diferită, îmbunătățindu-se astfel creativitatea per ansamblu. Cadrul obținerii rezultatelor este deseori pe o perioadă mult mai lungă decât în interiorul companiei. Totuși, menținerea cercetării tribologice la nivel înalt în cadrul companiei este de importanță esențială pentru a putea integra și include perspectiva de afaceri în cadrul cercetării academice.

Imperial College
Imperial College din Londra este una dintre cele mai importante universități tehnice din lume, fiind clasată în mod constant printre primele 10 cele mai bune universități din întreaga lume [2]. Departamentul de Inginerie Mecanică de la Imperial găzduiește unul dintre Centrele Tehnologice al Universității SKF (SKF UTC). Centrul a fost fondat în luna ianuarie 2010, iar cercetarea este focalizată pe studii fundamentale ale sistemelor tribologice, folosindu-se metode de măsurare și modelare avansate. [3]. Profesorul Hugh Spikes și Dr-ul Amir Kadiric [4] conduc o echipă în expansiune rapidă, care include momentan șapte studenți doctoranzi și doi cercetători asociați la studii post-doctorale. Centrul UTC de la Imperial College a formalizat colaborarea pe termen lung cu SKF de peste 30 de ani, perioadă în care fostul director tehnic al SKF, Prof. Stathis Ioannides a fost profesor vizitator la Imperial College.

SKF UTC este parte integrantă a Grupului de Tribologie de la Imperial College, care a fost înființat în urmă cu peste 60 de ani și este recunoscut la nivel internațional ca fiind unul dintre cele mai importante grupuri de cercetare tribologică la nivel mondial. Printre realizările sale se numără multe studii de pionierat în domeniul tribologiei, inclusiv proprietatea de lubrifiere a combustibilului diesel, aplicarea tehnicilor de interferometrie optică în tribologie și modelarea contactelor suprafețelor dure. Calitatea cercetărilor Grupului a fost recunoscută prin numeroasele premii obținute de către membrii săi, inclusiv trei Medalii de Aur Tribology Trust, Premiul STLE International și Premiul de Excelență în Cercetare acordat de Imperial College, precum și peste 20 de premii pentru cele mai bune lucrări anuale acordate de reviste importante din domeniul tribologiei.

Obiectivul echipei UTC de la Imperial College este de a dezvolta o înțelegere detaliată a fenomenelor tribologice la nivelul suprafețelor de contact pentru a îmbunătăți durabilitatea componentelor și a reduce pierderile datorate frecării. Aceasta se obține combinând tehnici experimentale noi și modele numerice avansate. Proiectele actuale includ studii despre lubrifierea elasto-hidrodinamică (EHL) ale contactelor dure, mecanica contactului suprafețelor proiectate special, modelarea Dinamicii Computerizate a Fluidelor (CFD) a EHL, performanța aditivilor de lubrifiere, vaselinele cu frecare scăzută, influența durității la frecarea de contact, inițierea și propagarea fisurilor de la suprafață, uzura adezivă din rulmenții cu rostogolire și lubrifierea etanșărilor de rulmenți. 

UTC colaborează îndeaproape cu Centrul de Inginerie și Cercetare al SKF din Olanda, prin care se asigură că înțelegerea fundamentală dezvoltată în cadrul UTC este folosită cu succes de către SKF, obiectivul final fiind de a reduce frecarea și uzura rulmenților SKF și, prin urmare, de a prelungi durata de funcționare și performanța de mediu.

INSA de Lyon
În Franța, INSA Lyon este una dintre universitățile cu cea mai mare concentrație de expertiză și cercetători în înaltă tehnologie, reflectând cultura și angajamentul său pentru o abordare a cercetării multidisciplinare. Cu 21 de laboratoare în care sunt angajați 500 de cercetători și 650 de studenți doctoranzi, INSA Lyon este un centru de cercetare unic, care realizează cercetări științifice revoluționare, deseori integrate de către partenerii săi industriali în aplicații inovatoare.

Laboratorul LaMCoS (INSA Lyon, CNRS UMR5259) este un laborator multidisciplinar care activează în domeniul Mecanicii Contactului și a Solidelor și Dinamicii Structurale. Acesta oferă o gamă largă de expertiză în tribologie, dinamica rapidă, mecanica vibrațiilor, control, sisteme de transmisie, mecanisme rotative și formarea materialelor. Obiectivul științific global al laboratorului este de a efectua cercetări pentru înțelegerea și controlul comportamentului structurilor și sistemelor mecanice, avându-se în vedere în același timp suprafețele de contact ale acestora.

Cooperarea în cercetarea tribologică dintre INSA de Lyon și SKF a început în urmă cu peste 20 de ani, când a fost dezvoltată ideea creării unui mecanism care să testeze contactele rotative mari. Acest mecanism este acum o realitate; se numește Tribogyr [5] și oferă deja informații noi cu privire la comportamentul frecării în elementele rulante, ceea ce este important în vederea alinierii la tendințele comerciale cu privire la densitatea de putere mai mare și reducerea frecării în rulmenți. În plus, cercetătorul Guillermo Morales Espejel de la Centrul de Inginerie și Cercetare SKF (ERC) a fost profesor vizitator la INSA de Lyon (LaMCoS) din 2004.

Recent, SKF și INSA de Lyon au consolidat și mai mult cooperarea prin înființarea Departamentului SKF denumit Chair on Lubricated Interfaces for the Future în cadrul INSA de Lyon [6]. Obiectivul acestui departament înființat pe o durată de șase ani este de a realiza un studiu interfuncțional care să acopere identificarea, înțelegerea și modelarea comportamentului lubrifianților sub condiții extreme impuse de către suprafețele de contact lubrifiate. În special în domeniul aerospațial, lubrifianții (deseori fluide complexe datorită naturii și compoziției lor) joacă un rol crucial în reducerea pierderilor datorate frecării, uzurii și riscului de deteriorare. Unul dintre obiectivele departamentului este de a anticipa dezvoltări viitoare dictate de constrângerile economice, sociale și de mediu.

Participanții s-au focalizat în principal pe:
- Fluidele lubrifiante: De la reologie la lubrifiere,
- Lubrifianții și fluidele complexe: De la mecanisme moleculare la lubrifiere,
- Fluxurile libere de suprafață în lubrifiere, interacțiunile fluid/solid.

Pe lângă cercetare, obiectivul departamentului este de a atrage cercetători și studenți tineri către SKF prin stagii și/sau cercetări prin proiecte pe termen scurt în cadrul diverselor filiale SKF Franța sau SKF ERC.


Universitatea Twente
O altă colaborare pe termen lung a companiei SKF în domeniul tribologiei este cu Departamentele de Tribologie și Mecanica Fluidelor ale Universității Twente din Olanda. Cercetătorul Piet M. Lugt de la ERC este profesor vizitator pentru Mentenanță pe bază de tribologie din cadrul Departamentului de Tribologie al Universității Twente, iar Dr-ul C.H. Venner de la Departamentul de Mecanica Fluidelor este cercetător vizitator la SKF ERC.

Profesorul vizitator pentru “Mentenanță bazată pe tribologie” (Mentenanță Predictivă) cercetează următoarele domenii:

1. Modelele pentru reabilitarea sistemelor de rulmenți
2. Intervalele de relubrifiere
3. Reologia lubrifianților

Munca Dr-ului Venner de la ERC se focalizează pe tehnici noi de modelare pentru interacțiunile fluid-solid și este preocupat direct de dezvoltarea pe termen lung a noilor instrumente de predicție.

Referințe

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
(publ)

Pentru mai multe informații, vă rugăm să contactați:
Relații cu presa: Nia Kihlström, +46 31-337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

SKF este un furnizor important global de rulmenți, etanșări, mecatronică, sisteme de lubrifiere și servicii care includ asistență tehnică, servicii de mentenanță și de asigurarea fiabilității, consultanță și instruire tehnologică. Compania SKF este prezentă în peste 130 de țări și are aproximativ 15.000 de reprezentanțe ale distribuitorilor în toată lumea. În anul 2012, cifra de afaceri a fost de 64.575 de milioane SEK, numărul total al angajaților fiind de 46.775. www.skf.com

® SKF este marcă înregistrată a Grupului SKF.

SKF logo