Tribologi för effektiva och hållbara transporter
- Diarienummer
- ID15-0056
- Start- och slutdatum
- 160101-201231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Luleå University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Projektets mål är att ta fram kunskap som gör det möjligt att utveckla växellådor som kan överföra betydligt större effekter (upp till 50%) utan att öka deras storlek eller reducera deras livslängd. Samtidigt ska tribologin (bl.a. smörjningen) förbättras så att kuggingreppet separeras av en tillräckligt tjock smörjfilm för att erhålla fullfilmsmörjning. Detta gör det möjligt att minska effektförlusterna, under vissa drifttillstånd ända upp till 30%. Planen är att använda avancerade experiment för att göra observationer om hur smörjfilmer uppstår i elastohydrodynamiskt smorda kontakter, dvs kuggingrepp i en växellåda. Genom att använda optisk interferometri ska vi studera hur, och om, enskilda asperiteter bryter igenom smörjfilmen. Vi ska sedan tillämpa ett experiment där vi kan studera effekten av en sammansatt topografi för att bättre förstå interaktionen mellan de olika asperiteterna. Dessa experimentella observationer ska ligga till grund för framtagning av en modell som kan användas för att prediktera smörjregim och skaderisk i kuggkontakter. Modellen kommer att användas för optimering av yttopografi. Den optimala topografin ska sedan testas i fullskaletest vid Scania i Södertälje. Projektteamet består av tre mycket starka forskargrupper från Scania, Luleå tekniska universitet samt KTH. Tillsammans bildar de ett unikt kluster av experter inom tribologi, utmattning och kuggväxeldesign. Projektteamet har mycket god tillgång till avancerade mättekniker och programvaror.
Populärvetenskaplig beskrivning
Transportbranschen står inför stora utmaningar. Världsmarknaden kommer att växa med 40 % till 2030 jämfört med 2012 vilket kommer att innebära en fördubbling av transporterna. Samtidigt måste transportsektorn halvera sin miljöpåverkan. Scania är en av de ledande tillverkarna av tunga lastbilar i världen. Deras mål är att också vara ledande inom hållbar utveckling av tunga transporter. Det krävs därför omfattande insatser för att i fortsättningen kunna leverera fordon med allt större lastförmåga som samtidigt har en lägre bränsleförbrukning, lägre vikt och kräver längre serviceintervaller. Tribologi spelar en viktig roll för fordonets bränsleförbrukning och livslängd. Tribologi är läran om friktion, slitage och smörjning. Hela fordonets motoreffekt måste passera växellåda och slutväxel. Ibland är det bara ett enda par av kuggar som överför all effekt. Detta gör att kontakten mellan kuggarna blir en begränsande faktor. Om inte kuggarna kan överföra mer effekt utan att göras större och kraftigare kan man inte heller öka verkningsgrad och livslängd. I det här projektet ska vi därför utveckla förståelse och metoder för att kunna optimera kuggytorna så att smörjningen blir så effektiv som möjligt. Vi ska ta reda på vilka ytbearbetningsmetoder som fungerar bäst för att kunna öka överförbar effekt utan att göra växellådan större. Samtidigt tror vi att vi ska kunna minska friktionen och t.o.m. öka livslängden. Kontakten mellan två kuggar är liten, bara några kvadratmillimeter stor. Smörjmedlet gör att ytorna hålls isär från varandra med en smörjfilm som är endast ca 0.1-0.5 mikrometer tjock. Eftersom ytorna inte är perfekt släta finns det stor risk att ytornas toppar slår i varandra. Det är just det fenomenet vi ska studera i syfte att helt hindra att det sker. Det är nämligen kollisionen mellan yttopparna som är den stora orsaken till att kuggytorna utmattas och skadas. Att skapa bättre förståelse för dessa fenomen är en stor utmaning och en av de olösta gåtorna inom tribologin. Projektgruppen består av en industridoktorand vid Scania, två handledare och experter inom tribologi vid Luleå tekniska universitet, en handledare från KTH som är expert på utmattningsfenomen samt tre handledare/utvecklingsingenjörer från Scania som är experter inom tribologi och transmissioner. Förutom de vetenskapliga målen vill vi också skapa en världsledande forskargrupp inom tribologi för tunga fordons drivlinor.