Academic literature on the topic 'Friktionskoefficienten'

Världens befolkning ökar och i takt med den ökar efterfrågan av textila fibrer. I en tid där vi uppnått Peak cotton kan inte längre bomullsfibrer tillgodose den höga efterfrågan därför måste nya cellulosabaserade regenatfibrer utvecklas. Idag dominerar de syntetiska fibrerna den textila marknaden. De nyutvecklade cellulosabaserade regenatfibrerna kombineras med syntetiska fibrer i syfte att tillverka blandgarn som erhåller bra mekaniska- och komfortegenskaper. Genom att mäta friktionskoefficienten kan en förutsägelse ges för garnernas mekaniska egenskaper. Detta uppnås genom tvista två fibrer mot varandra enligt en tvistmetod därefter kan friktionskoefficienten beräknas. Det finns ett behov av att bestämma den faktiska friktionskoefficienten för nya cellulosabaserade regenatfibrer; mot sig själv och mot möjliga blandfiberkandidater. Anledningen är att rapporterade värden i litteraturen har väldigt stor spridning, samtidigt finns många förslag hur man lämpligast mäter friktionskoefficienten mellan två fibrer. Enligt studier under 1900-talet har den linjekontakt som uppnås när två fibrer eller filament tvistas ihop utgåtts från, kallad tvistmetoden. Det är när två släta ytor glider mot varandra friktionen blir mest entydig. Det är därför skillnad om två monofilament, ett mono- mot ett multifilament, två multifilament eller om spunna stapelfibergarner glider mot varandra. Beroende på konstruktionens komplexitet kan skillnader i kontakttryck och mekaniska låsningar ändras mellan de två trådarna. Denna studie utgår från geometrier som beskrivits i litteraturen tillsammans med tvistmetoden för att mäta friktionskoefficienten mellan två fibrer. De multifilament som använts i studien var; polyester, polyamid 6.6 och viskos. Studien visar att tvistmetoden samt utformad konstruktion erhöll trovärdiga värden jämfört med de värden som påträffats i litteraturen. Vidare har det konstaterats att tvistantalet har effekt på resultatet dock inte i samma omfattning som pålagd last. Enligt en tvåvägs-ANOVA kunde en samverkanseffekt uteslutas gällande de två faktorerna, tvist och pålagd last. Studien visar att försök testade med 3,5 och 4,5 tvistantal och pålagd last på 50 gram till 150 gram erhåller minsta skillnad mellan resultateten och därmed en jämn spridning.

Studien undersöker om huruvida Lindberg och Graléns tvistmetod är möjlig att vidareutveckla och tillämpa vid mätning av friktionskraft fiber mot fiber med en dragprovare. Extrautrustning har konstruerats och monteras i anslutning till dragprovarens klämmor, då uppnås önskad geometri för tvistmetoden. Friktions- koefficienten beräknas med avstamp från en given formel. Material som undersöks är Polyamid 6.6 (PA 6.6) samt Polytetrafluoreten (PTFE). Testmetoden har optimerats genom försök där tvistantal, pålagd last och fiber- diameter har varierats vid ett konstant avstånd mellan dragprovarens klämmor. Resultaten analyseras med ANOVA-verktyg. Studien visar att tvistantalet har effekt på resultatet dock har ingen påverkan kunnat konstateras gällande variation av pålagd last. Vidare har det fastslagits att hur fibrerna placeras i konstruktionen vid försök med kombinationer av PA 6.6 och PTFE inte är av vikt. Studien visar på att fiberdiametern påverkar friktionskoefficienten, försök gjordes på PA 6.6 med två skilda diametrar.
Program: Textilingenjörsutbildningen

Med teknikens framfart finns ett ökat behov av numeriska simuleringar avträförband. För att erhålla ett mer tillförlitligt resultat finns ett behov av noggrannarefriktionskoefficienter vid olika förhållanden som påverkar lastöverföring.I den här studien undersöks friktionen mellan materialen LVL (laminated veneerlumber; fanerträ) och stål. Målet är att studien ska resultera i friktionskoefficienterför olika varierande förhållanden som sedan kan användas vid t.ex. olika numeriskasimuleringar.Friktionstesterna utfördes genom att succesivt öka vinkeln på glidytan i form av enstålplatta där en provkropp var placerad. Vinkeln ökades tills det att provkroppenhamnade i rörelse, den uppnådda vinkeln registrerades och räknades sedan om till enfriktionskoefficient.Totalt utfördes 1 800 friktionstester för att ge god statistisk grund åt de slutgiltigamedelvärdena för friktionskoefficienterna. Undersökningen resulterade i enfriktionskoefficient i form av ett medelvärde för respektive varierande förhållande.

Forskning inom friktion idag är mest inriktad på friktion mellan metaller samt friktion mellan metaller och andra material. Friktion mellan träytor förekommer i en begränsad omfattning och tas sällan upp. I byggsammanhang och på många andra områden behöver kunskapen om friktion ökas och tillförlitligheten hos antagna friktionskoefficienter behöver förbättras. En bestämning av statiska friktionskoefficienter mellan träytor parallellt fiberriktningen har gjorts för LVL av barrträ, respektive LVL av bok. Bestämningen av friktionskoefficienter gjordes genom experimenten med hjälp av ett lutande plan. En jämförelse av de statiska friktionskoefficienterna visar att en råare yta och en lägre densitet ger en högre friktionskoefficient.

I pappersmaskiner används kräppblad för att kräppa av pappret från en stor roterande cylinder, en så kallad yankee-cylinder. Dessa blad utstår stora nötningar och beläggs därför med antingen en kromoxidbeläggning eller en hårdmetallsbeläggning för att öka bladets nötningsbeständighet. Bladen beläggs med termisk sprutning, kromoxiden via plasmasprutning och hårdmetallen via "High-Velocity-Oxy-Fuel"-sprutning (HVOF). I detta arbete har slitagetester utförts på belagda kräppblad genom att använda en "slider-on-flat-surface" (SOFS) tribometer för att ta reda på vilken av dessa beläggningar som är bäst lämpad för att användas på kräppblad. Vid användning av SOFS belastas kräppbladen med en normalkraft och glider mot en platta till önskad total glidsträcka är uppnådd. För att kunna genomföra slitagetesterna i SOFSen behövdes en fixtur konstrueras och tillverkas och kräppblad behövde kapas till önskad geometri. Det skapades tre koncept för fixturen och med en beslutsmatris gjordes valet vilken av dem som skulle tillverkas. Den tillverkade fixturen håller kräppbladen stabila i både sidled och i glidriktningen och håller kräppbladen i en vinkel likt i verkligheten. Slitagetesterna utfördes vid tre olika glidsträckor med konstant normallast. Efter slitagetesterna analyserades bladen i stereomikroskop och svepelektronmikroskop för att identifiera nötningsmekanismer. De dominerande nötningsmekanismerna var abrasiv och adhesiv nötning. På grund av porositet i beläggningarna ökades antalet sprickor och mer och mer fragment lossnade vid ökande glidsträcka under slitagetesterna. Det visade sig efter mätningar av bortnött bredd på bladet att det hårdmetallbelagda kräppbladet hade bäst nötningsbeständighet. Detta på grund av dess hårda tungstenkarbider som minskade den abrasiva nötningen och spricktillväxten i beläggningen och dess högre duktilitet jämfört med kromoxiden.
Creping blades are used in paper machines for creping tissue paper from a rotating cylinder called a yankee cylinder. These blades experience severe wear and are therefore coated by either chromium oxide or a hard metal coating to make the blades more wear resistant. The coatings are sprayed on to the blade by thermal spraying processes, the chromium oxide coating with plasma spraying and the hard metal coating with "High-Velocity-Oxy-Fuel" (HVOF) spraying. In this thesis wear testing of the coated creping blade using a "slider-on-flat-surface" (SOFS) tribometer has been done to find out which of these coatings that is best suited for coating on the creping blade. When using the SOFS, the creping blade is subjected to a chosen normal force and is scraped against a counterface for a set total distance. In order to execute the wear tests in SOFS, construction and manufacturing of a holder for the creping blades was needed and the creping blades had to be cut to correct geometry. Three concepts were created for the holder and the decicion about which one to manufacture was made with a decision matrix. The new holder holds the creping blades stable in side movements and in the sliding direction. It also keeps the blade at a set angle to the counterface as in the real application. The wear tests consisted of three sliding distances with constant normal load. The blades were analyzed in a stereo microscope and in a scanning electron microscope to identify the wear mechanisms when the wear tests were completed. The major wear mechanisms were abrasive and adhesive wear. Because of porosity in the coatings, the number of cracks increased and fragments from the blades came loose when increasing the sliding distance during the wear tests. It showed that by measuring the eroded width on the blades that the hard metal coated blade had the best wear resistance because of the hard tungsten carbides that lowered the abrasive wear and the crack growth in the coating and because of its higher ductility in comparison to chromium oxide.

Examensarbetet har varit förlagt på SwePart Transmission AB i Liatorp. Företaget tillverkar kugghjul och kan även ge helhetslösningar för växellådor. SwePart Transmission AB har uppmärksammat problem i form av läckage vid delningsplanet i sina växellådor. Företaget har föraningar om att konstruktionen utsätts för glidning i delningsplanet där packningen är placerad. För att glidning inte ska förekomma krävs att packningens friktionskoefficient och fästelementens förspänningsförluster är kända vid konstruktionsstadiet. Packningens friktionskoefficient är idag osäker och har kontrollerats. Detta har gjorts genom tester där vi placerade packningarna i ett friktionsförband och gjorde mätningar i ett dragprov. Med erhållna mätvärden kunde vi på matematisk väg erhålla en ny friktionskoefficient. Testerna utfördes med tre olika ytjämnheter i förbandet för att se om det hade någon inverkan på friktionskoefficienten. Efter testerna kunde vi påvisa en skillnad i friktionskoefficient mellan olika ytjämnheter på anliggningsytorna mot packningen. Vi kunde även se skillnad på friktionskoefficienten för oljad respektive torr yta. Förbandets förmåga att glida bestäms av förspänningen i skruven som minskar radikalt om stora sättningar förkommer. Sättningar kommer att förekomma och det vet man, men utsträckningen är okänd. Då packningen är förbandets mjukaste del kommer den att dominera förbandets sättningsbeteende. I våra tester har vi mätt hur stora sättningar packningen gav upphov till som funktion av tiden. Testet gjordes genom att klämma en packning med känd förspänningskraft. Därefter mättes förbandtjockleksförändringen under de första 25 minuterna. Sättningstestet gjordes för att anmärkningar ifrån kunder kommit på att skruvarna som håller ihop växellådshusen tappar sin förspänning efter en okänd tid i drift, vilket kan härledas till sättningar. Enligt mätvärdena från testet förekommer det inte några större sättningar i vårt testförband vilket kan bero på att vår anliggningsarea skiljer sig ifrån den verkliga. Rapporten kommer beröra sättningsgrad och friktionskoefficient för gummipackningar där tester och bakomliggande teori kommer redovisas. Testerna som gjorts har vi utvecklat och testkört med hjälp av expertis ifrån Linnéuniversitet.
This degree project was located at SwePart Transmission AB in Liatorp. The company manufactures gears and do also provide total solutions for gearing. SwePart Transmission AB has noticed problems with leakage in the division plane in their gearboxes. The company has premonitions that the structure is subject to sliding in the division plane where the gasket is placed. To prevent sliding it’s required that the friction coefficient between the gasket and division plane and the preload of the fasteners is known at the design stage. The gaskets friction coefficient is currently uncertain and has been checked. This was done by tests in which we placed the gasket in a friction joint and then made measurements in a tensile testing machine. With the obtained measurement values we could mathematically obtain a new coefficient of friction. The tests were performed with three different surface finishes in the joint to see if it had any effect on the friction coefficient. After the tests, we could see a difference in coefficient of friction between different surface finishes on the contact surfaces to the gasket. We could also see a difference in coefficient of friction of oiled and dry surface. The joints capability of sliding is determined by the preload in the screws that is dramatically reduced if large settings occur. It’s known that settings will occur, but the extent is unknown. Since the gasket is the softest part in the bolted joint, it will dominate the joints setting behavior. In our tests we have measured the amount of settings caused by the gasket as a function of time. The test was made by sandwiching a gasket with a certain load. After that the change in thickness was measured during 25 minutes. This test was performed because the company had received complains from customers concerning preload losses in the screws after an unknown time in use. The preload losses can be traced to settings in the gasket. According the measurements from the test, there are no major settings in our test joint, which can be explained by the difference in contact area between our test and the “real” design. This report will concern the setting rate and friction coefficient of rubber gaskets where tests and underlying theories will be presented. The test has been developed and performed with help of expertise form Linnaeus University.

This project was performed together with ÅF Industry AB in Trollhättan, Sweden. ÅF’s expertise in Trollhättan is oriented towards the automotive industry. It was conducted within the section of CAE and safety where they, for instance, dimension bolt joints in the cars. Bolt joints play an important role in the automotive industry. Slip critical bolt joints are used widely throughout the vehicles. With lack of good test data, the bolt joints need to be dimensioned conservatively. This may lead to that bolt joints are over-dimensioned, adding more mass to the car. On the contrary, the availability of reliable test data enables designers to optimize joint dimensions to achieve a safe design with minimized mass. A mechanical testing configuration has been designed as well as a testing procedure for a test to determine the static friction value between mating surfaces in bolt joints. The testing configuration has been used to perform tests to find the static friction coefficient in different materials. The study contains varied combinations of steel, aluminium and ED-Coated steel. The study resulted in tables with levels of probability. The developed test configuration is robust and relatively simple to use and is recommended for further use. For improved statistical significance, it was noted that more samples should be used than was used in this study. The aluminium has a smoother surface finish and that could be the reason why its coefficient of friction is lower than steel. It is therefore considered important to also include surface roughness when presenting coefficient of friction results.

Bolts and nuts are one of most common joining methods since they are simple and low-cost to connect parts. Appropriate clamp force from bolted joint remains resultant joints secured, but higher/lower preload on bolted joint increases risk of the failure of mechanism. Therefore, achieving accurate clamp force in bolted joint is always the aim of tightening process. Torque control tightening tool are the most common tightening tool present in the market. The clamp force obtained from torque control tightening is highly dependent upon friction. Only small part of applied torque is transferred into the effective torque that turns in to clamp forces because most of applied torque is consumed by friction forces under bolt /nut head and in a thread interface. However, friction coefficient does not remain constant during tightening process and it relates to many factors such as tightening speed, speed profile, tightening time, joint’s material, etc. Hence, it changes the distribution ratio and leads to an error in estimation of clamp force between the components. This project aims to develop a tribometer which is capable of operating in different speeds and load conditions corresponding to different tightening process. A new concept of pin-on-disc tribometer is proposed and the speed and load profile are achieved by using closed loop control in the linear actuator and the motor. The test rig was built up and the several validation tests were done.
Skruv och mutter tillhör bland de vanligaste medlen att binda ihop två ytor med varandra då det är ett billigt och enkelt sätt att uppnå det önskade resultatet. Det är viktigt att rätt klämkraft uppnås i skruvförbandet, vid för låg/hög klämkraft är risken för haveri i konstruktionen stor. Därför är att uppnå korrekt klämkraft i ett skruvförband alltid målet i en åtdragningsprocess. Skruvdragare som drar åt med ett förinställt moment (torque control) är för tillfället det vanligaste verktyget på marknaden för att uppnå rätt klämkraft. Klämkraften som uppstår vid åtdragning av ett skruvförband med ett sådant verktyg är i största del beroende på friktionskraften i skruvförbandet för korrekt moment. Endast en liten del av momentet som påverkar skruven övergår till effektivt fasthållande moment i skruvförbandet, det mesta momentet går åt för att övervinna friktionen mellan skruv och mutter. Friktionskoefficitenten håller sig inte konstant vid ett åtdragande moment utan beror på flera faktorer såsom åtdragningshastighet, profilhastighet, åtdragningstid och vilket material skruvförbandet är gjort av bland annat. Eftersom friktionskoeffiecienten ständigt ändrar sig leder detta till ett fel då man ska uppskatta klämkraften mellan två ytor. Detta examensarbete ämnar till att bygga en tribometer som är kapabel till att fungera vid olika hastigheter och kraftförhållanden som korresponderar till olika åtdragningsprocesser. Ett koncept på en ny pin-on-disc tribometer föreslås och hastighets samt kraftprofiler skapas genom ett closed-loop reglertekniksystem i ett linjärt ställdon och motorn. Testriggen konstruerades och flertalet utvärderingstester utfördes.

Tactile perception is considered an important contributor to the overall consumer experience of a product. However, what physical properties that create the specifics of tactile perception, are still not completely understood. This thesis has researched how many dimensions that are required to differentiate the surfaces perceptually, and then tried to explain these dimensions in terms of physical properties, by interconnecting human perception measurements with various physical measurements. The tactile perception was assessed by multidimensional scaling or magnitude estimation, in which methods human participants assign numbers to how similar pairs of surfaces are perceived or to the relative quantity of a specified perceptual attribute, such as softness, smoothness, coarseness and coolness. The role of friction and surface texture in tactile perception was investigated in particular detail, because typically tactile exploration involves moving (at least) one finger over a textured surface. A tactile approach for measuring friction was developed by means of moving a finger over the surfaces, mounted on a force sensor. The contribution of finger friction to tactile perception was investigated for surfaces of printing papers and tissue papers, as well as for model surfaces with controlled topography. The overarching research goal of this thesis was to study, systematically, the role of texture in tactile perception of surfaces. The model surfaces displayed a sinusoidal texture with a characteristic wavelength and amplitude, fabricated by surface wrinkling and replica molding techniques. A library of surfaces was manufactured, ranging in wavelengths from 270 nm up to 100 µm and in amplitudes from 7 nm up to 6 µm. These surfaces were rigid and cleanable and could therefore be reused among the participants. To my knowledge, this is the first time in a psychophysical experiment, that the surface texture has been controlled over several orders of magnitude in length scale, without simultaneously changing other material properties of the stimuli. The finger friction coefficient was found to decrease with increasing aspect ratio (amplitude/wavelength) of the model surfaces and also with increasing average surface roughness of the printing papers. Analytical modeling of the finger’s interaction with the model surfaces shows how the friction coefficient increases with the real contact area, and that the friction mechanism is the same on both the nanoscale and microscale. The same interaction mechanism also explains the friction characteristics of tissue paper. Furthermore, it was found that the perceptions of smoothness, coarseness, coolness and dryness are satisfactorily related to the real contact area at the finger-surface interface.  It is shown that it is possible to discern perceptually among both printing papers and tissue papers, and this differentiation is based on either two or three underlying dimensions. Rough/smooth and thin/thick were the two main dimensions of surface feel found for the printing papers, whereas friction and wavelength were strongly related to the perceptual cues employed in scaling the model surfaces. These experimental results support the duplex theory of texture perception, which holds that both a “spatial sense”; used to discriminate the roughest textures from the others, and a “vibration sense”; used to discriminate among the smoother textures, are involved. The perception of what is considered rough and smooth depends on the experimental stimulus context. It is concluded that friction is important for human differentiation of surface textures below about 10 µm in surface roughness, and for larger surface textures, friction is less important or can even be neglected. The finger friction experiments also allowed the following conclusions to be drawn: (i) The interindividual variation in friction coefficients is too large to allow direct comparison; however, the trends in relative friction coefficients for a group of participants are the same. (ii) Lipids are transferred to the test surface of study, and this lowers the friction. (iii) Many of the studies point to a characteristic frequency during sliding of about 30 Hz, which is both characteristic of the resonance frequency of skin and the expected frequency associated with the fingerprints. (iv) The applied load in surface interrogation is in fact regulated in response to the friction force. The limits in tactile perception were indirectly researched by similarity scaling experiments on the model surfaces. Wrinkle wavelengths of 760 nm and 870 nm could be discriminated from untextured reference surfaces, whereas 270 nm could not. The amplitude of the wrinkles so discriminated was approximately 10 nm, suggesting that nanotechnology may well have a role to play in haptics and tactile perception.
Taktil perception bidrar starkt till den sammantagna upplevelsen av en produkt, men hur materials olika ytegenskaper påverkar och styr perceptionen är ännu inte helt klart. Den här avhandlingen undersöker hur många och vilka egenskaper som är viktiga när känslan mellan två ytor jämförs. Tillvägagångssättet är tvärvetenskapligt där fysikaliska mätningar kopplas ihop med perceptions mätningar där människor används som instrument. Två typer av perceptionsförsök har utförts, multidimensionell skalning där försökspersoner sätter siffror på hur lika två ytor känns, samt magnitud estimation där i stället intensiteten på specifika perceptuella storheter som t.ex. upplevt lenhet, upplevd mjukhet och upplevd strävhet bedömdes. Eftersom taktil perception innebär kontakt samt relativ rörelse mellan hud och ytor, har fokus i avhandlingen varit att undersöka hur friktion och ytans struktur (ytråhet) påverkar och bidrar till den taktila perceptionen. Förutom fysikaliska mätningar på friktion och ytstruktur har värmekonduktivitet, mjukhet samt olika standard mätningar inom pappersindustrin mätts. En metod för att mäta friktion mellan ett finger och olika ytor har utvecklats för att i möjligaste mån återspegla friktionskomponenten i upplevt taktil perception. Friktionskoefficienter beräknades och jämfördes mellan alla ytor. De stimuli som har studerats är tryckpapper och mjukpapper samt modellytor, gjorda för att systematiskt undersöka hur ytstruktur påverkar perceptionen. Tillverkningsmetoden för modellytorna valdes så att ytorna var tåliga och kunde tvättas och därmed återanvändas. Strukturen på ytorna bestod av ett vågformat mönster där våglängden varierade mellan 270 nm och 100 µm och amplituden mellan 7 nm och 6 µm. Enligt vår vetskap är det första gången som strukturer i de här skalorna har gjorts utan att samtidigt ändra andra material egenskaper. Friktionskoefficienten minskade med ökad kvot mellan amplituden och våglängden på modellytorna samt med ytråheten på tryckpappren. En analytisk modell tillämpades på kontakten mellan ett finger och ytorna som visade att friktionskoefficienten beror av den verkliga kontaktarean. För de mycket grövre mjukpappren uppmättes inga stora skillnader i friktion förmodligen för att kontakarean mellan de olika mjukpapprena var lika. Den faktiska kontakarean visade sig också vara viktig för perceptionen av lenhet, strävhet, torrhet och svalhet. Det visade sig vara en stor perceptuell skillnad mellan olika typer av tryckpapper och mjukpapper utifrån hur stimuli placerade sig på en taktil karta. För de tre materialen användes enbart två alternativt tre egenskaper hos materialet för att särskilja mellan alla olika par. För tryckpapper verkade en viktig dimension kunna beskrivas av alla de perceptuella och fysikaliska egenskaper som har med kontaktarean att göra, d.v.s. lenhet, svalhet, torrhet, ytråhet, värmekonduktivitet samt friktion. För att taktilt särskilja mellan olika ytor där bara strukturen är varierade, kunde friktion och våglängden relateras till spridningen i kartan. Båda studierna stödjer duplex theory of texture perception, där ett spatialt sinne används för att särskilja en av de grövre ytorna från en slät, och ett vibrationssinne för att särskilja mellan olika släta strukturer. Friktionen visade sig alltså vara en viktig fysikalisk egenskap för strukturer under åtminstone 10 µm i ytråhet. Från fingerfriktions mätningar kunde även följande slutsatser dras: (i) Stora skillnader i friktionskoefficient mellan olika personer uppmättes, men trenderna mellan olika individer var samma, vilket gör att relativa skillnader i friktion från en individ är representativa. (ii) Lipider (fingerfett) som överförs från fingret till ytan vid kontakt sänker friktionen. (iii) Frekvensinnehållet i friktionskraften varierar mellan olika ytor och den frekvenstopp som ses vid 30 Hz kan möjligtvis bero på fingrets struktur eller resonansfrekvensen på huden. (iv) Den pålagda kraften under en friktionsmätning visar sig omedvetet regleras av den friktionskraft som fingret möter under rörelse.  Hur små strukturer som kan diskrimineras har indirekt undersökts genom likhetsförsöket på modellytorna där försökspersoner skulle bedöma hur lika alla par av ytor kändes. Resultaten visade att ytorna med våglängder på 760 nm och 870 nm upplevdes olika jämfört med referens ytor utan något systematiskt mönster, medan ytan med 270 nm i våglängd inte kunde särskiljas. Amplituden på ytan som kunde diskrimineras var endast ca 10 nm, vilket indikerar att nanoteknologi mycket väl kan bidra inom haptiken och för att i framtiden kontrollera den taktila perceptionen.

QC 20121026