Tribologija – priča o kretanju

2013 октобар 25, 16:49 CEST

Učinak mnogih mašina u našem svakodnevnom životu, kao što su automobili, vozovi, avioni, roboti, turbine i kompresori zavise od kontaktnih površina prilikom kretanja. Ove površine je potrebno podmazivati kako bi se obezbedila trajnost i ušteda energije. Bez podmazivanja, habanje i oštećenja koja se događaju treba smanjiti kako bi se dostigli predviđeni parametri učinka. Znanje koje je potrebno za sve ovo nalazi se u grani nauke koja se naziva „Tribologija“.

Geteborg, 25. oktobar, 2013: Tribologija obuhvata nauku i inženjering interaktivnih površina u relativnom kretanju. Ona obuhvata proučavanje i primenu principa trenja, podmazivanja i habanja. Tribologija je grana mehaničkog inženjeringa i nauke o materijalima.

1966. godine, Džostov izveštaj [1] napravljen od strane britanskog Odseka za edukaciju i nauku zvanično je sadržao reč tribologija kao opis celog ovog polja.
Reč tribologija potiče od grčke reči τριβ- od glagola τρίβω, tribo, „trljam“ u klasičnom grčkom jeziku; i sufiksa -logija od reči -λογία, -logija „učenje o“, „znanje o“.

Znanje koje se nalazi u tribologiji koristi se u dizajnu svih vrsta kotrljajućih i kliznih ležajeva. Kod kotrljajućih ležajeva, tribologija pruža informacije o izboru sredstava za podmazivanje (ulja i maziva) za primenu, dizajnu ležaja i izboru materijala i površina za ležajeve, takođe se koristi za izračunavanje gubitaka tokom trenja, povećanja temperature i radnog veka sredstva za podmazivanje i samog ležaja.

U početku, kotrljajući ležajevi su dizajnirani uglavnom korišćenjem empirijskog znanja o materijalima i osnovnih aspekata modeliranja mehanike i zamora materijala. Ipak, zbog zahteva za visokim performansama koje je moderna industrija nametnula za kotrljajuće ležajeve, empirijsko znanje više nije dovoljno. Mnogi zahtevi utiču na kontaktne površine, veće brzine, više temperature, veće gustine snage, ređa sredstva za podmazivanje, veći ležajevi, agresivniji uslovi u okruženju ili aditivi, veće vibracije, itd. Kotrljajući ležajevi su uopšteno izuzetno pouzdane komponente, ali kada otkažu, glavni uzrok je često na površini, npr. slabo podmazivanje, kontaminacija, habanje, visoke temperature usled trenja, itd., gde je znanje o tribologiji veoma važno. Zbog ovoga je razumevanje triboloških mehanizama i razvoja inovativnih triboloških rešenja postalo tako važno u industriji ležajeva.

Moderni ležajevi dizajnirani su na osnovu visoko sofisticiranog tribološkog znanja, od izbora materijala do dizajna u njihovoj geometriji i završnim površinama, u ovo spadaju specifikacije za maziva i zaptivke za pouzdan i bezbedan rad. U potrebno tribološko znanje spadaju sofisticirani računarski modeli i detaljni laboratorijski eksperimenti i metode testiranja.

U 2012. godini, kompanija SKF investirala je 180 miliona evra u istraživanje i razvoj, što predstavlja 2,5% godišnjeg obrta. Razvojne aktivnosti dovele su do podnošenja 660 zaključaka o izumima i 421 novog patenta u 2012. godini. 

Važne inovacije proistekle su kao rezultat tribološkog znanja kompanije SKF. Na primer, E2 ležajevi (za uštedu energije), NoWear obloga, hidro ležajevi, mesingani i polimerni kavezi, ležajevi sa super finišom za posebne primene, teksture na površinama, specifikacije za maziva i ulja, zaptivke sa malim trenjem, itd., rezultat su rada u istraživanju i razvoju kompanije SKF.

Tribološka znanja se takođe nalaze u mnogim alatima i softverima za procenu kompanije SKF. U njih spadaju BEAST, Bearing Beacon, štampani i onlajn katalozi modela, model trenja kompanije SKF za kotrljajuće ležajeve, radni vek SKF ležajeva (naročito faktori podmazivanja i kontaminacije), model za sredstva za podmazivanje kompanije SKF i modeli za poremećaj površine iz kompanije SKF. Ovo su važni alati u razvoju inovacija i procena za učinak ležaja u stanjima u kojima površina igra važnu ulogu.


Saradnja SKF tribologije sa Univerzitetima
Kompanija SKF je započela dugoročnu saradnju sa nekim od najboljih univerziteta u polju tribologije, što je jedinstveno u industriji ležajeva. Iako kompanije za visoku tehnologiju, kao što je SKF, imaju svoja interna postrojenja i stručnjake za istraživanje i razvoj, prednost rada sa akademijama je pristup vrhunskim naučnicima i inženjerima sa dugoročnim razmišljanjima i različitim pristupom, što povećava ukupnu kreativnost. Prostor za ostvarivanje rezultata je često više dugoročni nego što bi bio u internim uslovima. Ipak, zadržavanje internog istraživanja tribologije je od presudnog značaja u cilju sposobnosti za integraciju i predstavljanje poslovne perspektive u akademskim istraživanjima.

Imperial College
Imperial College u Londonu je jedan od vodećih svetskih tehničkih univerziteta, koji je konstantno rangiran u prvih 10 univerziteta u svetu [2]. Njegovo odeljenje za mehanički inženjering domaćin je jednog od tehnoloških centara na univerzitetima kompanije SKF (SKF TCU). Centar je osnovan u januaru 2010. godine i njegovo istraživanje se fokusira na osnovna proučavanja triboloških sistema pomoću napprednog modelovanja i metoda za merenje.[3]. Profesor Hju Spajks i Dr Amir Kadirić [4] vode tim koji se brzo širi i koji se trenutno sastoji od sedam studenata na doktorskim studijama i dva saradnika na post doktorskim studijama. Osnivanje TCU na Imperial College univerzitetu ozvaničilo je postojeću dugotrajnu saradnju sa kompanijom SKF u trajanju od više od 30 godina, tokom kog je bivši direktor kompanije SKF, prof. Statis Ilionidis bio gostujući profesor na Imperial College.

SKF TCU je integralni deo tribološke grupe na Imperial College univerzitetu, koja je osnovana pre više od 60 godina i međunarodno je priznata kao jedna od vodećih svetskih grupa u istraživanju tribologije. U njena dostignuća spadaju mnoge pionirske studije u oblasti tribologije, uključujući podmazujuća svojstva dizela, primenu optičkih tehnika inferometrije u tribologiji i modelovanje kontakata grubih površina. Kvalitet istraživanja Grupe priznat je preko brojnih nagrada koje su dobili njeni članovi, uključujući tri Tribology Trust zlatne medalje, STLE međunarodnu nagradu i nagradu za izuzetno istraživanje Imperial College univerziteta, kao i više od 20 nagrada za najbolji godišnji rad, dodeljenih od strane triboloških časopisa.

Cilj TCU tima na Imperial College univerzitetu je razvoj detaljnog razumevanja fenomena tribologije u interfejsu, u cilju poboljšanja trajanja komponenti i smanjenja gubitaka usled trenja. Ovo se postiže kombinacijom novih eksperimmentalnih tehnika i naprednih numeričkih modela. Trenutni projekti uključuju studije o elasto-hidrodinamičkom podmazivanju (EHL) grubih kontakata, kontaktne mehanizme inženjerskih površina, modelovanje računarske dinamike fluida (CFD) za EHL, učinak aditiva za podmazivanje, maziva sa malim trenjem, uticaj grube površine na kontaktno trenje, započinjanje i širenje površinskih pukotina, oštećenje premaza kotrljajućih ležajeva i podmazivanje zaptivki ležajeva. 

TCU blisko sarađuje sa centrom za inženjering i istraživanje kompanije SKD u Holandiji, što osigurava da osnovno razumevanje koje je stvoreno u okviru TCU-a bude uspešno primenjeno od strane kompanije SKF, sa krajnjim ciljem smanjenja trenja i habanja kod ležajeva kompanije SKF i samim tim povećanje njihovog servisnog perioda i uticaja na životnu sredinu.

INSA de Lyon
U Francuskoj, INSA Lion je jedna od univerzitetskih lokacija sa najvećom koncentracijom stručnjaka i istraživača vrhunske tehnologije, što se ogleda u kulturi i posvećenosti pristupu višedisciplinarnog istraživanja. Uz 21 laboratoriju u kojoj radi 500 istraživača i 650 studenata na doktorskim studijama, INSA Lion je jedinstveni centar za istraživače, koji pruža nova naučna istraživanja, koja su često integrisana u inovativne primene od strane njihovih industrijskih partnera.

LaMCoS (INSA Lyon, CNRS UMR5259) laboratorija je multi-disciplinarna laboratorija koja radi na polju kontakata i složene mehanike i strukturalne dinamike. Ona pruža širok spektar stručnosti u tribologiji, brzoj dinamici, mehanici vibracija, prenosnim sistemima, rotacionim mašinama i formiranju materijala. Ukupni naučni cilj laboratorije je da sprovodi istraživanje za razumevanje i kontrolu ponašanja mehaničkih sistema i struktura, uzimajući u obzir njihova međusobna dejstva.

Saradnja u tribologiji između INSA de Lion i kompanije SKF traje više od 20 godina, kada se razvila prva ideja za mašinu koja će testirati velike obrtne kontakte. Ova mašina je sada stvarnost; Ona se naziva tribogir [5] i već pruža nove uvide u ponašanje prilikom trenja kod kotrljajućih elemenata, što je važno za ispunjavanje komercijalnih trendova za veću gustinu energije i smanjenje trenja kod ležajeva. Pored toga, Giljermo Morales Espejel, istraživač centra za inženjering i istraživanje kompanije SKF (ERC) je gostujući profesor na INSA de Lion (LaMCoS) od 2004. godine.

Pre nekog vremena, kompanije SKF i INSA de Lion su još više ojačali svoju saradnju stvaranjem odbora kompanije SKF za interfejse za podmazivanje u budućnosti u INSA de Lionu [6]. Cilj Odbora sa šestogodišnjim mandatom je da obave naprednu studiju sa unakrsnim funkcijama, koja pokriva identifikaciju, razumevanje i modeliranje ponašanja sredstava za podmazivanje u ekstremnim uslovima u kojima se nalaze interfejsi za podmazivanje. U oblasti vazdušno kosmičkog programa, sredstva za podmazivanje (uglavnom složeni fluidi zbog svoje prirode i sastava) igraju važnu ulogu u smanjenju gubitaka usled trenja, habanja ili rizika od oštećenja. Jedan od ciljeva odbora je da predvidi buduće razvoje koje će diktirati ekonomska, društvena i ograničenja vezana za životnu sredinu.

U temama koje se obrađuju posebna pažnja biće usmerena na:
- Tečnosti za podmazivanje: Od reologije do podmazivanja,
- Sredstva za podmazivanje i kompleksni fluidi: Od molekularnih mehanizama do podmazivanja,
- Slobodni površinski tokovi kod podmazivanja, interakcija tečnost/čvrsto stanje.

Pored istraživanja, cilj odbora je da privuče mlade istraživače i studente u kompaniju SKF pomoću stažiranja i/ili istraživanja na kratkim projektima na različiitim lokacijama kompanije SKF u Francuskoj ili ERC.


Univerzitet Tvente
Još jedna dugogodišnja saradnja kompanije SKF u oblasti tribologije odvija se sa odeljenjima za tribologiju i mehaniku fluida na Univerzitetu u Tventeu, u Holandiji. ERC-ov istraživač Piet M. Lugt je gostujući profesor za održavanje na osnovu tribologije na odeljenju za tribologiju u Univerzitetu u Tventeu, a doktor C.H. Verner iz odeljenja za mehaniku fluida je gostujući naučnik u SKF ERC.

Posao gostujućeg profesora za održavanje na osnovu tribologije (Planirano održavanje) sastoji se iz sledećih oblasti:

1. Modeli za pouzdanost sistema ležajeva
2. Intervali ponovnog podmazivanja
3. Reologija maziva

Rad Dr. Venera u ERC usmeren je na nove tehnike modelovanja za interakcije fluid-čvrsto telo i direktno se odnose na dugoročni razvoj novih alata za predviđanje.

Reference

1. Jost, H. P. (ed.) 1966 Lubrication—tribology. Edukacija i istraživanje. Izveštaj 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
(obj.)

Za više informacija, kontaktirajte:
Odnosi sa štampom: Nia Kilstrom, +46 31-337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

SKF je vodeći svetski dobavljač ležajeva, zaptivki, mehatronike, sistema za podmazivanje i usluga koje uključuju tehničku podršku, održavanje i usluge za održavanje pouzdanosti, inženjersku konsultaciju i obuku. Kompanija SKF ima predstavništva u više od 130 zemalja i više od 15.000 distributera širom sveta. Godišnja prodaja u 2012. bila je 64.575 miliona švedskih kruna, a broj zaposlenih bio je 46.775. www.skf.com

® SKF je registrovani zaštitni znak SKF Group.

SKF logo