Tribologia: Știința din spatele a tot ceea ce facem

Tribologia: Știința din spatele a tot ceea ce facem

Rulmenții sunt utilizați pentru a reduce frecarea. Când rolele „suportă” sarcina, roțile și angrenajele pe care le susțin se rotesc ușor și fără probleme.

Cu mult înainte ca „sustenabilitatea” să devină un obiectiv global, rulmenții au jucat un rol central în îmbunătățirea eficienței energetice și a longevității mecanice prin reducerea impactului asupra mediului al mașinilor rotative.

Știința reducerii frecării face parte dintr-un domeniu mai vast numit „tribologie”, iar experții în tribologie de la Timken continuă să reducă frecarea și să îmbunătățească eficiența rulmenților. Activitatea lor de cercetare ajută la garantarea faptului că rulmenții Timken® oferă performanțe optime pe măsură ce cerințele clienților se transformă și se schimbă.

Dr. Carl Hager vorbește despre evoluția tribologiei în industria rulmenților și explică de ce Timken este recunoscut ca lider la nivel global în acest domeniu.

Ce rol joacă tribologia în cadrul Timken?

Hager: Termenul de „tribologie” nu exista când Henry Timken a înființat compania în 1899, însă acesta a brevetat un rulment cu role conice pentru a rezolva problema frecării. Frecarea este un fenomen care împiedică mișcarea. Un exemplu simplu este rezistența pe care o simți atunci când două suprafețe se freacă una de cealaltă. De fapt, cuvântul „tribologie” provine din rădăcina greacă tribos, „a freca”.

Iată o problemă de tribologie: Arborele unei cutii de viteze trebuie să transmită sarcina către carcasă și să se rotească. Pentru ca acesta să se rotească eficient, trebuie să minimizăm frecarea dintre arbore și carcasă. Putem lubrifia zonele de contact, dar trebuie să luăm în considerare și riscul de deteriorare dintre suprafețe. Cum minimizăm daunele, facilitând în același timp o mișcare eficientă? Această problemă se află la baza a tot ceea ce facem.

Care este abordarea dvs. în rezolvarea problemelor tribologice?

Hager: Analiza uzurii este esențială pentru tribologie. Manualul ASM definește uzura ca fiind „deteriorarea unei suprafețe solide, care presupune, în general, o pierdere progresivă de material”. Uzura prin abraziune, prin adeziune și prin oboseală sunt cele mai frecvente forme de deteriorare tribologică pe care le diagnosticăm.

Uzura prin abraziune este des întâlnită în industrii precum mineritul și agricultura și poate apărea atunci când particule contaminante dure pătrund în componentele tribologice. Suprafețele uzate pot prezenta o morfologie netedă și lustruită sau pot avea zgârieturi și caneluri adânci.

Uzura prin adeziune este frecventă în interfețele cu viteză mare sau minim lubrifiate. Aceasta poate apărea atunci când suprafețele aflate în contact se lipesc la nivel local și apoi sunt despărțite sau forfecate. Acest lucru face ca materialul să se transfere pe măsură ce este îndepărtat de pe o suprafață și se lipește de cealaltă.

Uzura severă prin oboseală, sau scorojirea, indică adesea sfârșitul duratei de viață utilă pentru rulmenții cu elemente de rulare. Deteriorarea apare pe măsură ce contactele de rulare cu sarcini mari sunt supuse la oboseală cu cicluri înalte. Uzura ușoară prin oboseală, denumită și peeling sau micropitting, poate apărea atunci când suprafețele elementelor de rulare nu sunt separate corespunzător de o peliculă de lubrifiant. Suprafețele de contact prezintă presiuni extrem de mari în caracteristicile texturii suprafeței, care se pot fisura și se pot desprinde la o adâncime de ordinul micrometrilor.


Tribologia se află în centrul portofoliului extins de produse și servicii Timken. Gestionarea frecării și a uzurii în cadrul componentelor și sistemelor reprezintă baza ofertei lor de calitate pentru clienți.

Rulmenții transmit sarcina și reduc frecarea – pierderea de putere – în mașini.

Lanțurile cu role flexează și funcționează cu o uzură minimă în cadrul lanțului sau al pinioanelor.

Cureleleutilizează frecarea, minimizând în același timp uzura pentru a menține o tensiune adecvată.

Transmisiile cu angrenaje ar trebui să aibă o eficiență ridicată de transmisie cu uzură minimă.

Sistemele automate de lubrifiere gestionează lubrifierea componentelor mașinilor, fără intervenție umană. Selectarea corectă a lubrifiantului poate minimiza frecarea și uzura.


Cum s-a schimbat abordarea tribologică ]n cadrul Timken de-a lungul deceniilor?

Hager: Timken a început să producă rulmenți cu elemente de rulare înainte de a fi disponibile calculele moderne ale grosimii peliculei de ulei. În anii 1920, cercetătorii au început să facă legătura între impactul grosimii peliculei de lubrifiant, rugozitatea suprafeței și durata de viață la oboseală a contactului de rulare a componentelor. Acest impact a fost amplificat în anii 1960, când Timken a depus eforturi pentru a obține un oțel mai curat. Fără defecte materiale sub suprafață, interfețele tribologice au început să domine durata de viață a rulmenților cu elemente de rulare.

Astăzi dispunem de instrumente moderne care pot modela rulmenții cu elemente de rulare. Aceste instrumente pot calcula presiunile de contact și pot prezice formarea unor pelicule foarte subțiri de lubrifiant. Aceste cunoștințe pot fi folosite pentru a proiecta și fabrica conturul și rugozitatea corespunzătoare pe suprafețele rulmenților cu elemente de rulare.

Ce tipuri de probleme ale clienților rezolvați?

Hager: Timken are un laborator de tribologie de clasă mondială pe care îl putem folosi pentru a simula multe tipuri diferite de contacte tribologice. Folosim cunoștințele dobândite în urma testelor și analizelor pentru a atenua problemele înainte de lansarea produselor. Ajutăm la dezvoltarea unor suprafețe și acoperiri proiectate care, în cele din urmă, se vor transforma în soluții pentru clienți.

Pe lângă cercetarea și dezvoltarea proactive, interacționăm cu clienții și oferim analiza daunelor. Identificăm tipul de uzură cu care se confruntă pentru a-i ajuta să găsească o soluție. De asemenea, colaborăm cu laboratorul nostru de reologie pentru a ajuta clienții să aleagă lubrifiantul potrivit pentru sistemul lor.

Ce face din Timken un lider în domeniul tribologiei?

Hager: Lucrăm cu o varietate de rulmenți cu elemente de rulare pentru multe industrii diferite. În ultimele două decenii, ne-am extins liniile de produse pentru a include componente de transmisie a puterii dincolo de rulmenți.

Laboratorul nostru studiază acum tribologia pe o gamă largă de subiecte. Putem măsura grosimea peliculelor de lubrifiant foarte subțiri. Studiem frecarea și uzura lubrifianților solizi și a acoperirilor. Evaluăm uzura intermetalică a diferitelor oțeluri și microstructuri. Testăm elastomeri pentru a dezvolta materiale pentru curele și polimeri pentru unitățile noastre de lagăre Poly-Round® rezistente la coroziune.

Toate cunoștințele pe care le dobândim din această experiență diversificată ne oferă un avantaj extraordinar atunci când este timpul să rezolvăm următoarea problemă complexă de tribologie. Acesta este motivul pentru care atât de multe companii din întreaga lume apelează la noi.


Doug Smith, vicepreședinte al departamentului de tehnologie, vorbește despre modul în care Timken extinde opțiunile clienților, bazându-se pe mai bine de un secol de excelență TRB. Urmăriți videoclipul.

Aflați despre macrotendințele care determină investițiile Timken în cercetare și dezvoltare.