Tribologie: 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 ușor.

Cu mult înainte ca „sustenabilitatea” să devină un accent 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 larg numit „tribologie”, iar experții în tribologie Timken continuă să reducă frecarea și să avanseze eficiența rulmenților. Cercetarea lor ajută la asigurarea că rulmenții Timken® oferă performanțe optime pe măsură ce cerințele clienților se schimbă și se schimbă.

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

Ce rol joacă tribologia la Timken?

Hager: „Tribologie” ca termen nu exista când Henry Timken a înființat compania în 1899, dar 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: un arbore cutie 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 contactele, dar trebuie să luăm în considerare și potențialul de deteriorare între suprafețe. Cum minimizăm daunele, facilitând în același timp o mișcare eficientă? Această problemă este la baza a tot ceea ce facem.

Care este abordarea ta pentru rezolvarea problemelor de tribologie?

Hager: Analiza uzurii este de bază pentru tribologie. Manualul ASM definește uzura ca fiind „deteriorarea unei suprafețe solide, care implică în general pierderea progresivă a materialului”. Uzura prin abraziune, adeziv și oboseală sunt cele mai frecvente forme de leziuni tribologice pe care le diagnosticăm.

Uzura abrazivă este comună în industrii precum mineritul și agricultura și poate apărea atunci când contaminanții cu particule dure intră în componentele tribologice. Suprafețele uzate pot prezenta o morfologie netedă lustruită sau pot avea zgârieturi și caneluri adânci.

Uzura adezivă este obișnuită în interfețele cu viteză mare sau minim lubrifiate. Poate apărea atunci când suprafețele în contact se leagă 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 aderat de cealaltă.

Uzura severă la oboseală, sau scăparea, indică adesea sfârșitul duratei de viață utilă a rulmenților cu elemente de rulare. Deteriorarea are loc pe măsură ce contactele de rulare puternic încărcate sunt supuse la oboseală de ciclu mare. Uzura ușoară prin oboseală, numită și peeling sau micropitting, poate apărea atunci când suprafețele elementelor de rulare nu sunt separate în mod corespunzător de un film de lubrifiant. Suprafețele de contact prezintă presiuni extrem de mari în caracteristicile texturii suprafeței, care se pot crăpa și se descuamă la o adâncime la scară micrometrică.

Tribologia se află în centrul portofoliului extins de produse și servicii Timken. Gestionarea frecării și uzurii din componente și sisteme este baza propunerii lor de valoare pentru clienți.

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

Lanțurile cu role se flexează și rulează cu uzură minimă în lanț sau pinioane.

Curelele utilizează frecare în timp ce minimizează uzura pentru a menține tensiunea adecvată.

Transmisiile ar trebui să aibă o eficiență ridicată a transmisiei cu uzură minimă.

Sistemele automate de lubrifiere gestionează lubrifierea componentelor mașinii, fără intervenția omului. Selectarea corectă a lubrifiantului poate minimiza frecarea și uzura.

Cum s-a schimbat abordarea tribologică a lui Timken de-a lungul deceniilor?

Hager: Timken a început să producă rulmenți pentru elemente de rulare înainte ca calculele moderne ale grosimii peliculei de ulei să fie disponibile. Era în anii 1920 când cercetătorii au început să conecteze impactul grosimii peliculei de lubrifiant, rugozitatea suprafeței și durata de viață la oboseală a componentelor la contactul de rulare. Acest impact a fost amplificat în anii 1960, când Timken a făcut un impuls către oțel mai curat. Fără defecte ale materialelor subterane, interfețele tribologice au început să domine durata de viață a rulmenților.

Astăzi avem unelte moderne care pot modela rulmenți cu elemente de rulare. Aceste instrumente pot calcula presiunile de contact și pot prezice formarea de pelicule de lubrifiant foarte subțiri. Aceste cunoștințe pot fi utilizate pentru proiectarea și fabricarea conturului și rugozității adecvate pe suprafețele lagărelor elementelor de rulare.

Ce fel 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 de la testare și analiză pentru a atenua problemele înainte de lansarea produselor. Ajutăm la dezvoltarea suprafețelor proiectate și a acoperirilor care în cele din urmă devin soluții pentru clienți.

Pe lângă cercetarea și dezvoltarea proactive, interacționăm cu clienții și oferim analize de daune. Identificăm tipul de uzură cu care au de-a face pentru a ajuta la găsirea unei soluții. De asemenea, lucrăm cu laboratorul nostru de reologie pentru a ajuta clienții să aleagă lubrifiantul potrivit pentru sistemul lor.

Ce îl face pe Timken un lider al tribologiei?

Hager: Lucrăm cu o varietate de rulmenți pentru 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 intermetalice a diferitelor oțeluri și microstructuri. Testăm elastomeri pentru dezvoltarea materialului curelei și polimeri pentru unitățile noastre Poly-Round® rezistente la coroziune.

Toate cunoștințele pe care le dobândim din această experiență diversă ne oferă un avantaj extraordinar atunci când este timpul să rezolvăm următoarea problemă complexă de tribologie. De aceea, atât de multe companii din întreaga lume vin la noi.

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

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

Last Updated: 2022/10/14

Published: 2022/06/24