Pressemelding - Tribologi – en «rørende» fortelling

2014 mars 06, 13:51 Europe

Tribologi – en «rørende» fortelling

Yteevnen til mange vanlige maskiner og hjelpemidler, som for eksempel biler, tog, fly, roboter, turbiner og kompressorer påvirkes av flater som er i kontakt og i relativ bevegelse. Kontaktflatene må normalt smøres for at levetid og effektforbruk skal bli tilfredsstillende. Uten smøring må slitasje og skader i kontaktflatene begrenses for å oppnå de spesifiserte egenskapene. Kunnskap som kreves for å arbeide med dette er dekket innen vitenskapsgrenen som kalles «Tribologi».

 

Gøteborg, 25. oktober 2013: Tribologi er læren om flater som er i kontakt og i relativ bevegelse. Den omhandler fagområdene friksjon, smøring og slitasje. Tribologi er en gren innen mekanikk og hydrodynamikk.

 

I 1966 fastslo Jost rapporten [1] utgitt av en komité i det britiske departementet for utdanning og forskning offisielt at begrepet Tribologi skulle dekke dette feltet. Ordet tribologi stammer fra  τριβ i det greske verbet τρίβω, tribo, «Jeg gnir» i klassisk gresk; og endelsen –logi fra λογία «studien av», «kunnskap om»

 

Kunnskapen som er samlet i fagfeltet tribologi benyttes i design av alle typer rullingslager og glidelager. Når det gjelder rullingslager, anvendes tribologi ved valg av smøremiddel (olje og fett) til ulike applikasjoner, utforming av lagerene, valg av lagermateriale og kontaktflater; den blir også benyttet ved beregning av friksjonstap, temperaturøkning og levetider for både smøremiddel og lager.

 

Rullingslager ble tidligere konstruert ved hjelp av empirisk kunnskap om materialer og grunnleggende modeller innen mekanikk og utmatting. Det er imidlertid ikke lenger nok å basere seg på empirisk kunnskap nå som dagens industri stiller stadig høyere krav til rullingslagrenes yteevne. Det er mange krav som påvirker utforming av kontaktflatene; for eksempel høyere turtall, høyere temperaturer, høyere effekttetthet, tynnere smøremidler, større lagerdimensjoner, mer aggressive omgivelser eller additiver, kraftigere vibrasjoner, etc. Rullingslager er generelt meget driftssikre komponenter, men når de havarerer, er årsaken ofte knyttet til forhold som vedrører kontaktflatene Det kan for eksempel være mangelfull smøring, forurensning, slitasje, høy temperatur pga friksjon, etc. Det er forhold der kunnskap om tribologi er meget relevant. Forståelsen av tribologiske mekanismer og utvikling av innovative tribologiske løsninger er derfor blitt meget viktig innen lagerindustrien.       

 

Moderne lager blir utviklet og konstruert ved hjelp av avanserte metoder innen tribologi. Det gjelder både valg av materialer, konstruksjon av geometriske detaljer, overflatestrukturer og spesifikasjon av smøremiddel og tetninger for å oppnå sikker drift. Det anvendes avanserte dataprogram, detaljerte laboratorieforsøk og testmetoder.

 

I 2012 investerte SKF € 180 mill. i R&D, hvilket tilsvarte 2,5% av årlig omsetning. Aktivitetene innen R&D førte til innlevering av 660 oppfinnelsessøknader og til 421 nye patenter i 2012.

 

Viktige innovasjoner er ofte skapt ved hjelp av tribologiske kunnskaper i SKF. For eksempel, E2 (energi effektive) lager, NoWear overflatebehandling, hybridlager, rulleelementholdere i messing og kunststoff, lager med superfinish for spesielle applikasjoner, overflatestruktur, spesifikasjon av fett og smøremiddel, tetninger med lav friksjon, osv. er alle resultat av R&D aktiviteter i SKF.

 

Tribologisk kunnskap er anvendt i mange applikasjonsverktøy og dataprogram. Vi kan nevne BEAST, Bearing Beacon, trykte eller nettbaserte katalogmodeller, SKFs friksjonsmodell for rullingslager, SKFs levetidsmodell for lager (spesielt faktorer for smøring og forurensning), SKFs levetidsmodell for fett og SKFs modell for surface distress (som skyldes mangelfull smøring), Dette er viktige hjelpemidler i arbeidet med å skape innovasjoner og når det gjelder å forutsi lagrenes funksjon og ytelse i situasjoner der kontaktflatene spiller en vesentlig rolle.

 

SKF har Tribologi-samarbeid med universiteter

 

SKF har etablert langsiktig samarbeid innen tribologi med noen av de beste universitetene, hvilket kan sies å være enestående innen lagerindusrien. Selv om høyteknologiske selskaper som SKF har egne spesialister som driver forskning og utvikling, er det gunstig å ha samarbeid med universiteter, og derved få kontakt med andre forskere og ingeniører i verdensklasse. De har normalt et langsiktig perspektiv i sitt arbeid og en måte å arbeide på som stimulerer kreativiteten. Det er ofte mer tidkrevende å oppnå resultater i dette samarbeidet enn det er i interne prosjekter. Det er imidlertid av aller største betydning å beholde forskning innen tribologi på et høyt plan i selskapet og å dra mest mulig nytte av det akademiske forsknings-samarbeidet.  

 

 

Imperial College

 

 

Imperial College London er et av verdens fremste universiteter innen teknologi og rangeres blant de 10 beste globalt [2]. Universitetets avdeling for maskinteknikk er vertskap for et av Teknologi Sentrene til SKF Universitetet (SKF UTC). Senteret ble etablert i januar 2010 og forskningen fokuseres på grunnleggende studier innen tribologiske systemer ved hjelp av avanserte modellerings- og målemetoder. [3]. Professor Hugh Spikes og Dr. Amir Kadiric [4] leder en gruppe som vokser raskt og som for tiden består av 7 doktorgrad studenter og 2 forskere med doktorgrad. Etableringen av SKF UTC ved Imperial College formaliserte et samarbeid med SKF som har eksistert i over 30 år. I denne tiden kan det nevnes at professor Stathis Ioannides, tidligere teknisk direktør i SKF har vært gjesteprofessor ved Imperial College.

 

SKF UTC er nå integrert som en del av Tribologi gruppen ved Imperial College. Denne gruppen har eksistert i over 60 år og er internasjonalt anerkjent som en av verdens ledende forskningsmiljøer innen tribologi. Gruppen kan vise til mange vellykkede pionerstudier innen tribologi, og blant disse kan nevnes dieselens smøreevne, anvendelse av teknikker innen fiberoptikk i tribologiforskning og modellering av grove kontaktflater. Gruppens forskningsarbeid er vel anerkjent og gruppens medlemmer er tildelt mange utmerkelser. Noen av disse er Tribology Trust Gold Medals, STLE International Award og Imperial College Reseach Excellence Award. De har også mottatt over 20 årlige utmerkelser for beste fagartikkel i ledende tribologitidsskrifter.

 

Målsettingen til UTC teamet ved Imperial College er å videreutvikle kunnskapen om tribologiske fenomener som oppstår i kontaktflatene og derved kunne forlenge komponentenes levetid og redusere friksjonen. Dette oppnås ved en kombinasjon av nyskapende eksperimentelle teknikker og avanserte numeriske modeller. Blant nåværende prosjekter kan nevnes, studier innen elastohydrodynamisk smøring (EHL) i grove overflater, kontaktmekanikk i konstruerte/bearbeidete overflater, dataassistert strømningslære (CFD) ved modellering av EHL, virkningen av additiver i smøremidler, lavfriksjonsfett, hvordan friksjonen påvirkes av kontaktflatenes overflatefinhet, hvordan sprekker i overflaten dannes og vokser, gliskader (smearing damage) i rullingslager og smøring av lagertetninger.  

 

UTC arbeider tett med SKF Engineering and Research Centre (ERC) i Nederland. Det sikrer at grunnleggende arbeid som utføres ved UTC blir anvendt av SKF på en måte som bidrar til å redusere friksjon og slitasje i SKF lager og derved forlenger lagrenes reelle levetid og øker den miljømessige gevinsten.

 

INSA de Lyon

 

I Frankrike er INSA Lyon et av de universitetene som har størst konsentrasjon av ekspertise og forskere innen høyteknologi, hvilket gjenspeiler seg i kulturen og engasjementet når det gjelder å arbeide med tverrfaglige forskningsprosjekter. Med 21 laboratorier, 500 forskere and 650 doktorgrad-studenter er INSA Lyon et enestående forskningssenter som driver utradisjonell vitenskapelig forskning ofte involvert i innovative applikasjoner til industrielle partnere.

 

LaMCoS (INSA Lyon, CNRS UMR5259) Laboratoriet er et tverrfaglig laboratorium som arbeider med fagområder innen mekanikk og dynamikk. Det bidrar til et høyt kunnskapsnivå innen tribologi, dynamikk, vibrasjon, kontrollfunksjoner, transmisjonssystemer, roterende maskineri og materialforming. Laboratoriets overordnede vitenskapelige målsetting er å drive forskning når det gjelder kunnskapen om og evnen til å styre hvordan mekaniske systemer fungerer når det tas hensyn til kontaktflaters egenskaper.

 

Samarbeidet i tribologiforskning mellom INSA de Lyon og SKF har eksistert i over 20 år og startet med ideen om å konstruere en maskin for å teste store roterende kontakter. Denne maskinen er blitt utviklet; den har fått navnet Tribogyr [5] og bidrar til at man har fått ny kunnskap om hvordan friksjon fungerer i rullende kontakter, hvilket er viktig når det gjelder å møte utfordringer om høyere effekttetthet og lavere friksjon i lager. I tillegg kan det nevnes at forsker Guillermo Morales Espejel ved SKF Engineering and Research Centre har vært gjesteprofessor ved INSA de Lyon (LaMCoS) siden 2004.  

 

SKF og INSA de Lyon har i den senere tid ytterligere styrket samarbeidet ved etableringen av avdelingen Lubricated Interfaces for the Future ved INSA de Lyon med ledelse fra SKF [6]. Formålet med dette seksårs engasjementet er å drive fremtidsrettet, tverrfaglige studier som inkluderer identifikasjon, forståelse og modellering av smøremidlers funksjon under ekstreme forhold som oppstår i de smurte kontaktflatene. Innen romfart spiller smøremidler (ofte komplekse væsker med hensyn til sammensetning eller egenskaper) en avgjørende rolle når det gjelder å redusere friksjonstap, slitasje og skader. Et av målene ved dette engasjementet er at det skal være lettere forutse utviklingen som styres av økonomiske, sosiale og miljømessige vilkår.

 

I emner som tas opp vil det i særlig grad fokuseres på:

- Flytende smøremidler: Fra reologi til smøring

- Smørefett og komplekse væsker: Fra molekylære mekanismer til smøring

- Overflatestrømninger i smøringen og påvirkning mellom faste og flytende smøremidler.

 

I tillegg til forskningen ønsker SKF-ledelsen å tiltrekke unge forskere og studenter til SKF ved å tilby dem faste stillinger og/eller kortere forskningsoppdrag i SKF Frankrike eller ved SKF ERC, forskningsavdelingen i Nederland.

 

 

University of Twente

 

SKF har i tillegg hatt et langvarig samarbeid innen tribologi med avdelingene i tribologi og fluidmekanikk i universitetet i Twente i Nederland. Forsker Piet M. Lugt ved ERC er gjesteprofessor ved avdelingen for Tribologibasert vedlikehold ved universitetet i Twente og Dr. C. H. Venner i avdelingen for Fluidmekanikk har forskningsoppdrag ved SKF ERC:

 

Gjesteprofessoratet i Tribologibasert vedlikehold (Forutsigbart Vedlikehold) omfatter følgende områder:

 

1. Modeller for vurdering av lagersystemers pålitelighet

2. Smøreintervaller

3. Fettets reologi

 

 

 

 

 

 

 

Referanser

 

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.insa-lyon.fr/news/enewsletter3/download/SKF_CHAIR_PRESENTATION.pdf

 

 

 

Aktiebolaget SKF

(publ)

SKF er en ledende leverandør av lager, tetninger, mekatronikk, smøresystemer og tjenester innen teknisk støtte, vedlikehold og service, teknisk konsultasjon og kursvirksomhet. SKF er representert i mer enn 130 land og har omtrent 15.000 forhandlere fordelt over hele verden.

I 2012 var omsetningen SEK 64.575.000  og antall ansatte var 46.775.  www.skf.com

® SKF er registrert varemerke til  SKF Group.


SKF logo