Innovative Thrust Bearing Interfaces
- Reference number
- SM15-0025
- Start and end dates
- 160201-180731
- Amount granted
- 538 699 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Sometimes a rolling element bearing is not justifiable either from a cost-performance perspective or due to space restraints. In such cases, the interfaces are prepared to handle sliding motions directly or a flat-faced thrust bearing is placed in-between them. For some cases these solutions can work very well. However, in heavy-power mechanical systems many different combinations of temperature, load, velocity, lubricants and contaminations occur which complicates life for these supporting components. As a result, failure of high performance components can have its root cause in simple interfaces that have failed. Today’s design of thrust loaded interfaces is based on experience from previous field proven designs and rig test conditions. In order to facilitate future design changes, increase power density and ensure robustness, all contact interfaces which wear off and add up to the total frictional losses that decreases life in the powertrain must be improved. The project will be initialised by characterizing the conditions that distress a thrust bearing system. The behaviour of the system will be studied by making a computer model and simulation model. The project will consider a change in material (e.g. lead free materials), oil supply, applying textured surfaces and/or coatings. It aims to combine current, near future technology and solutions gained from nearby areas. The results of this research will be applicable to a range of subsystems along the powertrain.
Popular science description
Axialglidlager (eller brickor) tar lite plats och är betydligt billigare än till exempel ett kullager. Trots att Scania har många års erfarenhet av axialglidlager i deras lastbilar så ökar kraven på dessa redan påfrestade delar. De fungerar bra när det är små belastningar som ska tas upp och när man känner till systemet. Men idag går utvecklingen snabbt, motorerna blir starkare, delar byts ut vilket påverkar last- och hastighetsvariationerna. Att ett axialglidlager behöver bytas ut kan bero på att belastningen inte är lika jämt fördelad över ytan vilket ger upphov till höga kontakttryck och hög friktion som bildar värme och orsakar ökat slitage. Riskerna när dessa komponeter slits är att nötningspartiklar når högpresterande komponenter, till exempel kuggväxlar, som då kan haverera eller få sänkt livsläng. Relativt enkla ytor som nöts hos axialglidlager kan alltså orsaka allvarligare och kostsamma skador. I det här projektet ska Ellen Bergseth studera hur axialglidlager slits och hur förändringar i material, ytor och oljetillförsel påverkar friktions- och nötningsbeteendet. Idag kan material i axialglidlager innehålla bly som man vill gå ifrån, men funktionen får samtidigt inte försämras. Målet är att ta fram robusta och kostnadseffektiva axialglidlager som tål snedställningar och har en låg stabil friktion. Ett testfall som sitter placerat i drivlinan kommer att väljas ut och även modelleras upp. En simuleringsmodell som beskriver kontakten och påfrestningarna utifrån kommer att tas fram för att kunna beskriva beteendet hos ett axialglidlager. Modellen ska sedan verifieras med labbtester och valideras i riggprov. Resultaten av denna forskning kommer att tillämpas på en rad olika delsystem som finns längs drivlinan. Ellen Bergseth, som idag arbetar som forskare och lärare inom området maskinkonstruktion, kommer att arbeta halvtid på Scania i två år med att ta fram innovativa lösningar för axialglidlager. Genom att kombinera existerande lösningar och ny teknik samt lösningar som vunnits från närliggande områden kan projektet bidra med att sänka friktion och nötning i axialglidlager. Hon kommer att bidra med konkret kunskap om gränssnittsmodellering och tribologiskt prediktering av kontakter.