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.

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.

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.

This thesis presents the design and development of a versatile test rig specifically tailored for measuring frictional properties of diverse materials across a wide range of velocities and pressures. The ability to accurately quantify frictional behaviour under varying conditions is essential for understanding material performance in numerous applications, such as automotive, aerospace, and manufacturing industries. The primary objective of this research is to design a test rig capable of simulating real-world operating conditions, facilitating the evaluation of frictional forces experienced by different materials. The experimental setup incorporates a carefully designed sliding mechanism, pressure control system, and instrumentation to measure frictional forces with high precision. The test rig's sliding mechanism is built to accommodate various material samples, allowing for controlled movement along different planes with adjustable velocities. By subjecting these samples to controlled loads, the influence of pressure on frictional behaviour can be systematically investigated. Moreover, the test rig features to replicate conditions encountered in practical scenarios. To ensure accurate measurements, the frictional forces are captured using high-resolution load cells and strain gauges integrated into the test rig. This thesis contributes to the field of material science and engineering by providing a comprehensive framework for evaluating frictional behaviour under controlled conditions. The developed test rig serves as a reliable and versatile platform for studying material performance, guiding the design and development of more efficient and reliable systems in numerous industrial applications. / Denna avhandling presenterar designen och utvecklingen av en mångsidig testrigg speciellt anpassad för att mäta friktionsegenskaperna hos olika material vid olika hastigheter och tryck. Förmågan att exakt kvantifiera friktionsbeteendet under varierande förhållanden är avgörande för att förstå prestandan hos material inom många applikationsområden, såsom fordons-, flyg- och tillverkningsindustrin. Det primära målet med denna forskning är att designa en testrigg som kan simulera verkliga driftsförhållanden och underlätta utvärderingen av friktionskrafter som upplevs av olika material. Den experimentella uppställningen inkluderar en noggrant utformad glidmekanism, ett tryckkontrollsystem och mätutrustning för att mäta friktionskrafter med hög precision. Testriggens glidmekanism är utformad för att kunna hantera olika materialprover och möjliggör kontrollerad rörelse längs olika plan med justerbara hastigheter. Genom att utsätta dessa prover för kontrollerade belastningar kan tryckets inverkan på friktionsbeteendet systematiskt undersökas. Testriggen har dessutom funktioner för att återskapa förhållanden som uppstår i praktiska scenarier. För att säkerställa korrekta mätningar fångas friktionskrafterna med hjälp av högupplösta lastceller och töjningsgivare som är integrerade i testriggen. Denna avhandling bidrar till materialvetenskap och ingenjörskonst genom att tillhandahålla ett omfattande ramverk för att utvärdera friktionsbeteende under kontrollerade förhållanden. Den utvecklade testriggen fungerar som en pålitlig och mångsidig plattform för studier av materialprestanda och vägleder design och utveckling av effektivare och pålitligare system i många industriella applikationer.

Friction and wear have been concerns to industrialists, scientists and environmentalist for several decades. Many robust models have been developed to address friction and wear and their dependency on various parameters. Numerous experiments have been conducted in the past to model friction and wear. In order to get the experimental results as close as to the real world, the construction of the scientific instrument has to be precise as well. There are several factors that influence the experimental results such as setup of the experiment, dynamics of the instruments etc. These need to be analysed, characterised and suppressed their influence on the experiments. The dynamics of the tribometer when two surfaces are in sliding contact consist of friction induced vibrations and vibrations that influence friction. It is highly complex to device a model which defines interplay of friction and vibrations together. To understand the effect of dynamics of tribometer on sliding contact, vibrations signals were examined. The data was collected by mounting vibrations sensors on the tribometer and the stiffness of the tribometer was modified by changing the spring fixed in the tribometer. The vibrations signals and coefficient of friction data were analysed. The result showed that changing the stiffness of the tribometer did not influence vibrations and coefficient of friction to observable extent, in fact, the vibrations signals were the interaction between the sliding surfaces. The coefficients of friction and vibrations signals for several experiments were similar. The interplay between the vibrations and friction was observed and the vibrations were more like induced vibrations rather than vibrations in the tribometer affecting the sliding contact. The results of experiments comply with by the previously established theories. As the sliding speed decreases, vibrations also decrease and coefficient of friction increases because of increment in the area of contact. This also shows that as vibrations reduces, coefficient of friction increases. The roughness of the pins after the experiments with 40 N/mm spring constant were higher than the ones with 20 N/mm and 120 N/mm, even though the experiment with 20 N/mm were run for a fewer hour. The roughness of the disc for experiment with 120 N/mm were higher than that of the 40 N/mm and 20 N/mm. The experiment with 20 N/mm is higher than 40 N/mm because experiment ran for fewer number of hours than 40 N/mm and 120 N/mm. The roughness results did not have observable patterns and therefore it was concluded that changing one of the components of the tribometer do not influence the experiment at microscale. / Friktion och slitage har varit bekymmer för industrimän, vetenskapsmän och miljöpartister i flera decennier. Många robusta modeller har utvecklats för att hantera friktion och slitage och deras beroende av olika parametrar. Många experiment har utförts tidigare för att modellera friktion och slitage. För att få de experimentiella resultaten så nära den verkliga världen, måste konstruktionen av det vetenskapliga instrumentet också vara exakt. Det finns flera faktorer som påverkar de experimentella resultaten såsom experimentets uppställning, instrumentens dynamik etc. Dessa behöver analyseras, karaktäriseras och undertrycka deras inverkan på experimenten. Tribometerns dynamik när två ytor är i glidkontakt består av friktionsinducerade vibrationer och vibrationer som påverkar friktionen. Det är mycket komplucerat att skapa en modell som definierar samspelet mellan friktion och vibrationer. För att förstå effekten av tribometerns dynamik på glidkontakten undersöktes vibrationssignaler. Data samlades in genom att montera vibrationssensorer på tribometern och tribometerns styvhet modifierades genom att byta fjäder som var fixerad i tribometern. Vibrationssignalerna och friktionskoefficientdata analyserades. Resultatet visade att ändring av tribometerns styvhet inte påverkade vibrationer och friktionskoefficient i en observerbar utsträckning, i själva verket var vibrationssignalerna interaktionen mellan glidytorna. Friktionskoefficienterna och vibrationssignalerna för flera experiment var likartade. Samspelet mellan vibrationerna och friktionen observerades och vibrationerna var mer som inducerade vibrationer snarare än vibrationer i tribometern som påverkade glidkontakten. Resultaten av experiment överensstämmer med de tidigare etablerade teorierna. När glidhastigheten minskar minskar också vibrationerna och friktionskoefficienten ökar på grund av ökningen i kontaktområdet. Detta visar också att när vibrationerna minskar så ökar friktionskoefficienten. Stiftarnas grovhet efter försöken med 40 N/mm fjäderkonstant var högre än de med 20 N/mm 120 N/mm, även om försöket med 20 N/mm kördes i färre timmar. Råheten hos skivan för experiment med 120 N/mm var högre än den flr 40 N/mm och 20 N/mm. Experimentet med 20 N/mm är högre än 40 N/mm eftersom experimentet pågick under färre antal timmar än 40 N/mm och 120 N/mm. Ojämnhetsresultate§n hade inga observerbara mönster och därför drogs slutsatsen att förändring av en av komponenterna i tribometern inte påverkar experimentet i mikroskala.

Friction continues to be one of the main causes of energy loss in mechanical systems despite the advances in technology. As a result, this not only involves energy overuse but also maintains high levels of CO2 emissions that cannot be assumed if society wishes to shift towards a more sustainable industry. In this regard, textured surfaces have proven to be a useful feature to decrease or increase friction between two surfaces in contact. Through several pin-on-disk tribotests, this thesis aims to study the influence of three different textures on the friction coefficient: crosspatched, circumferential smooth, and circumferential rough. Height and functional parameters were extracted from the surfaces by measuring them with an optical profiler to study their influence on the tribological properties of the disks. The wear volume and film parameter were also calculated from the measured data. The crosspatched texture yielded the lowest coefficient of friction, followed by circumferential smooth and circumferential rough. The highest values of the film parameter and lowest values of wear volume were achieved by the circumferential smooth texture. Three significant correlations were found: The Sdr parameter and the Svk/Spk ratio are statistically related to the film parameter. The interaction between Sdr and Sk is correlated with the friction coefficient, although their relation does not have a practical use. Future possibilities for research can be centred around studying the validity of these correlations and the phenomena behind them, as well as expanding the study of crosspatched textures to further optimize friction. / Friktion fortsätter att vara en av de främsta orsakerna till energiförluster i mekaniska system trots teknikens framsteg. Som ett resultat av detta, innebär det inte bara överanvändning av energi utan även höga nivåer av CO2-utsläpp upprätthålls vilket inte kan antas om samhället vill ställa om mot en mer hållbar industri. I detta avseende har texturerade ytor visat sig vara en användbar egenskap för att minska eller öka friktionen mellan två ytor i kontakt. Genom flera pin-on-disk-tribotester, syftar denna avhandling till att studera inverkan av tre olika texturer på friktionskoefficienten: korspatchad, periferiell slät, och periferiell grov. Höjd- och funktionsparametrar extraherades från ytorna genom att mäta dem med en optisk profilerare för att studera deras inverkan på skivornas tribologiska egenskaper. Slitvolymen och filmparametern beräknades också från den uppmätta data. Den korspatchade texturen gav den lägsta friktionskoefficienten, följt av periferiell slät och periferiell grov. De högsta värdena för filmparametern och de lägsta värdena för slitagevolymen uppnåddes genom den periferiella släta texturen. Tre signifikanta korrelationer hittades: Sdr-parametern och Svk/Spk förhållandet är statistiskt relaterade till filmparametern. Interaktionen mellan Sdr och Sk är korrelerad med friktionskoefficienten, även om deras relation inte har någon praktisk användning. Framtida möjligheter för forskning kan centreras kring att studera giltigheten av dessa korrelationer och fenomenen bakom dem, samt att utöka studiet av korspatchade texturer för att ytterligare optimera friktionen.

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.

The Swedish Winter Olympic team is one of the strongest Olympic teams in theworld, and the majority of the team’s success comes from ski-related sports. So howcan the Swedish team remain, and maybe even accelerate, its competitive advantage? The answer is science. In order to narrow down the broad field that is equipment development, this thesishad the purpose to examine the stone grind’s impact on friction between the ski andthe snow. To achieve this purpose, the project was designed to answer these threequestions: • How does the ski base impact the friction between the ski and the snow? • How do the stone grind’s parameters impact the ski base? • How do the stone grind’s parameters impact the friction between the ski andthe snow? To answer these questions, a total of three pilot tests were done before the finalfull-scale experiment. The method to strategically test the parameters of the stonegrind was to use a full two-level factorial design, with a total of three stone grindparameters being investigated. Those parameters were: Cutting Depth, Line Density,and Wheel Pressure. The skis were tested in Arctic Fall’s indoor facilities where theskis were tested with a winch set-up to get the skis up to a desired speed, and thedata collected from the test were speed data from each of the skis. This speed datawould then be used to calculate the coefficient of friction acting between the ski andthe snow. To understand the stone grinds parameters on the ski base, the ski basesurfaces were measured after the skis were grounded, to build a regression modelconsisting of stone grind parameters as independent variables, and surface parametersbeing the dependent variables. A model was created suggesting that in the conditions the tests were executed, thesurface parameters Sa should be minimized and Sm should be maximized to achievea minimized coefficient of friction. A more generalisable model to impact the surfaceparameters Sa and Sm was also generated. It suggests that to impact Sa and Sm, itis the stone grind parameter Cutting Depth and Line Density that should be adjustedto achieve a desirable ski base structure.