Tribologi

Tribologiska experiment av Leonardo da Vinci

Tribologi (friktionsteori, från forntida grekiska τρίβειν stammen , tyska "gnugga, slitage" och λόγος lógos , här: "undervisning" ) behandlar den vetenskapliga beskrivningen av friktion , beräkning och mätning av friktionskoefficienter , slitage och nödvändig smörjning mellan interagerande ytor i relativ rörelse. Detta inkluderar också utveckling av teknik för att optimera friktionsprocesser, som kan beskrivas som "interagerande ytor i relativ rörelse" eller "tribologiskt system". Tribologi är tvärvetenskaplig inom materialvetenskap , fysik , kemi och maskinteknik .

uppgifter

Tribology undersöker friktion, smörjning och slitage på lager , styrningar , växlar , motorer och andra maskinelement . Förutom utvecklingen av lämpliga smörjmedel står frågor om materialval, ytbehandling och beläggning och ytopografi i förgrunden för den aktuella utvecklingen. Förutom frågor inom maskinteknik finns det många andra områden där friktion och slitage är av stor betydelse. Till exempel handlar biotribologi om förbättring av endoproteser eller geotribologi med fel .

Organisationer som arbetar med tribologi är den ideella föreningen Gesellschaft für Tribologie (internationell konferens om friktion, smörjning och slitage ) i Tyskland, Österrikiska Tribological Society i Österrike och Swiss Tribology i Schweiz . Dessutom finns det institut med tribologisk inriktning vid universiteten i Aachen , Berlin , Clausthal , Hannover , Magdeburg och München .

relevans

I en forskningsrapport från 1966 beräknades kostnaderna för friktion och slitage i Storbritannien till 1,1–1,4% av bruttonationalprodukten . Detta resulterade i en ökad allmän uppfattning om termen tribologi och ökad finansiering för projekt och föreningar relaterade till tribologi.

År 2017 publicerades en studie om tribologins inflytande på global energiförbrukning , kostnader och utsläpp. Studien tar hänsyn till energiförbrukning inom transport , tillverkning , energiproduktion och konstruktion . Följande kunde bestämmas:

  • 23% av den globala energiförbrukningen orsakas av tribologiska kontakter. 20% beror på friktion och 3% på rekonditionering av slitna komponenter.
  • Genom att använda ny teknik för att minska friktionen och skydda mot slitage kan energiförluster genom friktion och slitage minskas med 40% på lång sikt (15 år) och med 18% på kort sikt (8 år). På kort sikt skulle detta leda till en årlig bruttonationalproduktbesparing på 1,4%. 8,7% kan sparas på lång sikt.
  • De största kortsiktiga energibesparingarna kan göras inom transport (25%) och kraftproduktion (20%). De potentiella besparingarna i byggandet beräknas till 10%.
  • Genom att använda avancerade tribologiska teknik, global koldioxid kan koldioxid reduceras med upp till 1460 miljoner ton koldioxid motsvarande. På lång sikt kan till och med 3140 miljoner ton koldioxidekvivalenter sparas. Detta kan spara 450 000 miljoner euro på kort sikt och 970 000 miljoner euro på lång sikt.

Den ökande efterfrågan på energibesparing har nyligen lett till ökad forskning om supersmörjmedel . Dessutom möjliggör utvecklingen av nya material som grafen och jonvätska i grunden nya metoder för att lösa tribologiska problem.

Koncept och klassificering

Termen tribologi användes som en teknisk term i England från omkring 1966:

  • Enligt Peter Jost (1966): "Tribologi är vetenskapen och tekniken för interagerande ytor som är i relativ rörelse och tillhörande praktiska processer."
  • Enligt DIN 50323 (standard har dragits tillbaka): ”Tribologi är vetenskap och teknik för ytor som interagerar med varandra i relativ rörelse. Det täcker hela området för friktion och slitage , inklusive smörjning , och inkluderar motsvarande gränsytans interaktioner mellan fasta ämnen och mellan fasta ämnen och vätskor eller gaser. "
  • Enligt Horst Czichos (1992): "Tribologi är ett tvärvetenskapligt fält för att optimera mekanisk teknik genom att minska energi- och materialförluster orsakade av friktion och slitage."

Dessutom är fältet uppdelat i följande delområden:

  • Under nanotribologi förstås friktionsstudien inom nanometerområdet . Antingen specialfriktionseffekter inom mikro- eller nanoteknik ( atomkraftsmikroskop , hårddiskhuvud etc.) eller undersökningen av själva friktionen på atomnivå är föremål för forskning.
  • Den Tribophysik är den del av tribologi, en kropp som skall undersökas i de strukturella förändringar av ytan, som verkar på den mekaniska energin. Den tribochemistry handlar det inducerade genom inverkan av kemiska förändringar.
  • Den kontaktmekanism är involverad i beräkningen av organ som är i statisk eller dynamisk kontakt. Relaterade discipliner är också ytkemi och ytfysik .

År 2009 föreslog Si-wei Zhang (Chinese Society for Tribology) grön tribologi som ett nytt forskningsfält som bör fokusera på att minimera miljöpåverkan från tillverkningsprocesser, men också på funktionalisering av tribologi när det gäller globala hållbarhetsmål .

Viktiga personligheter

litteratur

  • Wilfried Bartz et al.: Introduktion till tribologi och smörjningsteknik. expertverlag, 2010, ISBN 978-3-8169-2830-0 .
  • Wilfried Bartz et al.: Expert Practice Lexicon Tribology PLUS - 2010 Villkor för studier och arbete. expertverlag, 2000, ISBN 978-3-8169-0691-9 .
  • Tabor, Bowden: Friktion och smörjning av fasta ämnen. Clarendon Press, Oxford 1950.
  • Tabor, Bowden: Friktion och smörjning av fasta kroppar. Springer-Verlag, Berlin 1959.
  • Heinrich Hertz : Om beröring av solida elastiska kroppar (1881) (PDF-fil; 1,81 MB)
  • Dieter Klamann: Smörjmedel och relaterade produkter. Verlag Chemie, Weinheim 1982, ISBN 3-527-25966-X .
  • Theo Mang, Wilfried Dresel: Smörjmedel och smörjmedel. Wiley-VCH, Weinheim 2001, ISBN 3-527-29536-4 .
  • Uwe J. Möller, Udo Boor: Smörjmedel i drift. VDI-Verlag, Düsseldorf 1999, ISBN 3-540-62114-8 .
  • Bo NJ Persson: Glidande friktion. Fysiska principer och tillämpningar. Springer, 2002, ISBN 3-540-67192-7 . (I denna bok undersöks många friktionsinstabiliteter i smorda och torra friktionsparningar).
  • Oltwig Pigors: Material inom triboteknik - friktion, smörjning och slitstyrka hos material och komponenter. Tyskt förlag för grundindustrin, Leipzig / Stuttgart 1993.
  • Valentin L. Popov: Kontaktmekanik och friktion. En text- och applikationsbok från nanotribologi till numerisk simulering. Springer-Verlag, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-88836-9 .
  • Ernest Rabinowicz: Friktion och materialslitage. Wiley-Interscience, 1995, ISBN 0-47-183084-4 .
  • Werner Stehr, Klaus Dobler: Bratwurst och bärskador - tribologi för att bli förvånad, röra och experimentera. 3: e upplagan, Dr. Tillwich GmbH, 2008, ISBN 978-3-00-019479-5 .
  • Tribologi och smörjningsteknik

webb-länkar

Commons : Tribology-  album med bilder, videor och ljudfiler
Wiktionary: Tribology  - förklaringar av betydelser, ordets ursprung, synonymer, översättningar

Individuella bevis

  1. ↑ Jost, Peter: Smörjning (tribologi) - En rapport om den nuvarande positionen och branschens behov . Red.: Institutionen för utbildning och vetenskap. HM Stationery Office, London, Storbritannien.
  2. ↑ Kenneth Holmberg, Ali Erdemir: Påverkan av tribologi på global energiförbrukning, kostnader och utsläpp . I: Friktion . tejp 5 , nr. 3 , ISSN  2223-7690 , s. 263–284 , doi : 10.1007 / s40544-017-0183-5 ( springer.com [nås 12 november 2019]).
  3. ^ Ali Erdemir, Jean-Michel Martin: Superlubricity . Elsevier, 2007, ISBN 978-0-08-052530-3 ( google.de [nås 12 november 2019]).
  4. ^ Diana Berman, Ali Erdemir, Anirudha V. Sumant: Grafen: ett nytt framväxande smörjmedel . I: Material idag . tejp 17 , nr. 1 , 1 januari 2014, ISSN  1369-7021 , s. 31–42 , doi : 10.1016 / j.mattod.2013.12.003 ( sciencedirect.com [nås 12 november 2019]).
  5. ↑ Ichiro Minami: Joniska vätskor i tribologi . I: Molekyler . tejp 14 , nr. 6 , 2006, s. 2286-2305 , doi : 10.3390 / molecules14062286 ( mdpi.com [nås 12 november 2019]).
  6. ↑ GfT-kalkylblad 7 ( Memento från 19 augusti 2014 i internetarkivet )
  7. ↑ Horst Czichos, Karl-Heinz Habig: Tribology Handbook. Vieweg-Verlag, 1992, ISBN 3528063548 .
  8. ↑ IC Gebeshuber: Gröna och hållbara nanotribologiska system i samband med globala utmaningar . I: Nano Risk Governance . Springer Wien, Wien 2014, ISBN 978-3-7091-1404-9 , pp. 49-79 , doi : 10.1007 / 978-3-7091-1405-6_3 ( springer.com [nås 19 juli 2021]).