ABB Motors and Generators manufacture large AC machines with oil lubricated plainbearings. The machines have occasional problems with oil leakage from the bearings. aproblem that ABB wants to be solved.In this thesis the cause of this leakage were investigated, with focus on the bearingseals.The purpose of this work was also to suggest amndments for preventing thisproblem. , and to suggest improvements that can prevent this. The first step was todo a literature survey of earlier work on this problem, study the theory ofhydrodynamic bearings and different types of seals and their properties. Severalexperiments and pressure measurements were performed on machines in operation.The results were then analyzed to identify the causes of leakage and to confirm/oreliminate the hypotheses that had been stablished in the earlier stage of this work.Finally, recommendations for problem management was proposed. New designs werealso developed based on the experimental findings, interviews with the technicians inthe company, and observations on the manufacturing and repairing procedures madeduring this work.The experimental and analytical results suggests that the current design of the bearingsystmem is sensitive to oil leakage. It has been discovered that pressure is the mostrelevant parameter, while several other parameters also contribute to the problem.

Increasing demands for lower emissions from heavy trucks and buses creates new demands on the components in the engine. One such component is the journal bearing which is used at many positions in the engine. Implementing a start-stop system in a truck engine leads to that the crankshaft journal bearing gets worn out too quickly. A journal bearing is a sliding bearing with a constant flow of oil. When the journal starts rotating an oil film is formed between the bearing and the journal, separating the journal from the bearing surface when the rotational speed is high enough. When this happens a hydrodynamic oil film is formed. During start and stop the bearing and journal passes through boundary and mixed lubrication regimes. The increase in starts and stops leads to a vast increase in the time that the bearing is experiencing boundary and mixed lubrication. During these regimes the journal comes in contact with the bearing surface and eventually leads to wear. This thesis has compared two new materials provided by Höganäs AB with an existing bearing as a reference material. The new materials were laser cladded onto bearing shells and sent to Scania for grinding and testing. The thought was to use a start-stop test rig at KTH that simulates start-stop cycles. The reference bearings were first run in the test rig, but when the shells with the new materials arrived it turned out that they would not fit in the test rig. This created the need for a new test method on a short notice and a reciprocating tribometer at Scania was chosen. The tribometer underwent a number of modifications to be able to fit the samples. Five tests with each new material and the reference material were carried out. The tests ran for 60 minutes except for a long term test that ran for 600 minutes. The results showed that the material designated “S”, which had a solid lubricant, had a coefficient of friction similar to the reference material, but produced less wear and could handle a higher load. The thesis has also proved that the start-stop test rig at KTH works well and can deliver reliable results. / På grund av skärpta miljökrav för tunga lastbilar och bussar ökar kraven på motorns komponenter. En av dessa komponenter är radialglidlager som används på många platser i motorn. Implementering av start-stoppsystem i en lastbilsmotor leder till att vevaxellagren slits ut i förtid. Ett radialglidlager är ett glidlager med ett kontant tillflöde av olja. När axeln börjar rotera skapas det en oljefilm mellan lagerytan och axeln. När rotationshastigheten är tillräckligt hög bär oljefilmen lasten och separerar axeln och lagerytan. Då har det bildats en fullfilm. Under start och stopp passerar lagret genom smörjregimerna gränsskiktssmörjning och blandsmörjning. Ökningen av start och stopp leder till en stor ökning av tiden som lagret upplever gränsskiktsoch blandsmörjning. Under dessa regimer är axeln och lagerytan i kontakt vilket leder till nötning. Detta examensarbete har jämfört två nya material från Höganäs AB med ett existerande lager som referens. De två nya materialen påsvetsades på lagerskålar och skickades till Scania för att slipas och testas. Tanken var att använda en start-stopprigg på KTH som simulerar startstoppcykler. Till att börja med kördes referenslagren i riggen, men när lagerskålarna med de nya materialen levererades visade det sig att de inte passade i testriggen. Detta innebar att en ny testmetod behövdes tas fram med kort varsel och valet föll på en reciprocerande tribometer på Scania. Tribometern var tvungen att modifieras för att proverna skulle passa. Fem test med varje material utfördes. Varje test tog 60 minuter, förutom ett långtidstest som kördes under 600 minuter. Resultaten visade att materialet kallat ”S”, vilket inkorporerade ett fast smörjmedel, hade en friktionskoefficient som liknade referensmaterialets, men producerade mindre nötning och klarade av en högre last. Examensarbetet har också kunnat påvisa att start-stoppriggen på KTH fungerar väl och kan leverera konsekventa resultat.

While there has been substantial body of work in the field of journal bearing research, much of it is today theoretical or simulated due to today’s computing power. Scania produces experimental data from motor testing, but these are expensive and time consuming. Furthermore there is a difficulty in keeping a sufficiently controlled environment, which at times makes it hard to draw conclusions from testing results. They therefore wish to develop a test-rig which can evaluate friction and wear in journal bearings. This thesis is a continuation of a project in the course Advanced Machine Design given at KTH Royal Institute of Technology. During this thesis the test-rig has been manufactured, built, and evaluated. Furthermore software for the test-rig was developed. Information on journal bearings, risk assessment and signal noise handling were sought. Mechanical development was done with Autodesk Inventor, while Matlab was used for software development. Factorial design was utilised when designing tests and compared to a simple theoretical model. Test results showed promising results for Stribeck curve-producing tests, with good resemblance to known frictional values and trends. Furthermore the test-rig showed good repeatability for replicated tests and produced wear on the bearing shells used. During a prolonged test, the shaft and support-bearings were damaged and requires servicing to be in an operational state. The test-rig requires to be further verified, but the tests that were carried out showed valuable and reliable information on wear and frictional values. Keywords: journal bearing, hydrodynamic lubrication, wear, start-stop, test-rig / Även om en betydande mängd forskning inom glidlager och fullfilmslager har genomförts så är med dagens datorkapacitet en stor del av resultaten numera teoretiska eller simulerade. Medan Scania producerar experimentella resultat, så är dessa dyra och tidskrävande. Vidare är det ibland svårt att hålla en tillräckligt kontrollerad miljö för att dra slutsatser från proverna. Med en dedikerad testrigg som kan tillförlitliga resultat tas fram billigare och snabbare. Detta examensarbete är en fortsättning av kursen Avancerad Maskinkonstruktion som ges vid Kungliga Tekniska Högskolan. Under detta examensarbete har testriggen tillverkats, byggts och utvärderats. Vidare har programvara för testriggen utvecklats. Informationssökning gjordes på glidlager, fullfilmslager, riskbedömning och signalbrushantering. Mekanisk utveckling har gjorts i Autodesk Inventor, medan Matlab användes för mjukvaruutveckling. Faktorial design har nyttjats vid utformningen av tester. Resultaten jämfördes med en enkel teoretisk modell. Testresultaten visade lovade resultat för Stribeck kurva-producerande tester, med god likhet till kända friktionsvärden och trender. Testriggen visade god reproducerbarhet vid replikerade tester. Testriggen producerar slitage på samtliga testade lagerytor. Under ett längre test så har axel och stödlager skadats, varför service behövs för att testriggen skall vara i brukbart skick. Testriggen kräver ytterligare verifiering, men resultaten från de prov som genomförts visar att test-riggen ger värdefull och tillförlitlig information om slitage och friktion kunna utrönas. Nyckelord: glidlager, hydrodynamisk smörjfilm, nötning, start-stop, testrigg

Målet med detta arbete är att undersöka smörjsystemet på två utsatta leder på en Boomer E2C. Förfrågan om examensarbetet kommer från Atlas Copco Rock Drills AB i Örebro som också tillverkar maskinen. Atlas Copco Rock Drills AB har idag ett fettsmörjningssystem som upprätthåller funktionerna på lederna. Uppgiften är att sammanfatta och utvärdera dagens system samt att finna nya lösningsförslag som skulle kunna ersätta eller delvis ersätta systemet. Information har hämtats från dokumentation, ritningar och samtal med konstruktörer på företaget. Efter att alla förutsättningarna för lederna specificerats så har lösningsförslag sökts. Genom att träffa lagerleverantörer och söka artiklar så har idéer formats. Brainstorming har använts för att kunna se nya lösningar. Undersökningen har visat att det finns problem med dagens lösning vad gäller slanghaverier och driftstopp i fält. Atlas Copco AB uttrycker även att kunskapen och dokumentationen angående systemet är otillräckligt. Efter artikelsökning så kan konstateras att forskningen och kunskapen på området med tungt belastade, oscillerande och fettsmörjda leder är liten. Dimensionering sker ofta med hjälp av erfarenhet och med tankesättet ”det har fungerat förut”. När lösningsförslagen har jämförts så har detta gjorts genom att använda metoden AHP (Analytic Hierachy Process). Med denna metod så jämför man kriterierna från kravspecifikationen med lösningsförslag så att man matematiskt kan räkna fram ett vinnande lösningsförslag. Resultatet visar att en smörjfri lösning skulle teoretiskt vara att föredra. Denna skulle tillverkas av en modern polymer och kompletteras med en inre tätning och ett yttre skydd. Atlas Copco rekommenderas att testa de olika förslagen för att komma fram till vilken som är bäst lämpad för applikationen. / The goal of this work is to investigate the lubrication system on two exposed joints on a Boomer E2C. The request for the thesis comes from Atlas Copco Rock Drills AB, Örebro, which also manufactures the machine. Today Atlas Copco Rock Drills AB has a grease lubrication system that secures the function of the joints. The task is to summarize and evaluate the current systems and to find new solutions that would be able to replace or partially replace the current system. Information was gathered from documents, construction drawings and conversations with engineers at the company. Solutions and ideas have been formed by meeting stock suppliers and searching for articles. Brainstorming has been used in order to find new solutions. The investigation has shown that there are problems with the current solution in terms of hose failures and downtime in the field. Atlas Copco AB also expresses that there is a lack of documentation and knowledge regarding the lubrication system. After the various article searches it became clear that research and knowledge in the area with heavy duty, oscillating and grease lubricated joints is insufficient. The design is often done with the help of experience and with the mindset "it has worked before." When the solutions and ideas have been compared, this has been done by using AHP (Analytic Hierarchy Process). This method compares the criteria that must be fulfilled by the solutions and then calculates the best one. The results show that a lubrication-free solution would theoretically be preferable. This would be produced by a modern polymer and supplemented with an inner seal and an outer protection. Atlas Copco is recommended to test the various proposals to be able to decide which the best solution for the application is.

I detta projekt har vi fördjupat oss i en glidlagerkonstruktion som befinner sig i en skruvpress. Skruvpressen kompakterar en okänd massa som är sekretessbelagd. Robustus har ett förslag på överdimensionering av det nuvarande glidlagret. Målet med projektet var att analysera och optimera några glidlager i förhållande till det befintliga glidlagret samt att ta hänsyn till materialval och den miljö som lagret kommer att befinner sig i. Det som analyserna och optimeringen visade var att det befintliga glidlagret hade den bästa geometrin bland alla lösningar men inte det optimala materialet. Projektet befinner sig i ett tidigt stadium och det behövs en del geometriska förändringar. Det viktigaste av allt är att problemet har identifierats med hjälp av det havererade glidlagret och med en excelmodell. / We have in this project become engrossed in a plain bearing design that is located in a screw press. The screw press compact an unknown mass that is confidential. Robustus have a suggestion to over dimensioning the present plain bearing. The aim of this project was to analyze and to do an optimization on some plain bearings and compare them to the present bearing and to take the choice of material and the environment where the bearing is located into account. The analysis and the optimizations showed that the current plain bearing had the best geometry but not the optimal material selection. The project is in an early state and it needs some geometrical changes. The most important of everything is that the problem has been identified with the help of the wrecked plain bearing and with an excel model.

Wave ocean energy is a source of renewable energy which is gaining interest in the modern world. In contrast to other well-researched renewable energy sources such as wind energy, wave ocean energy is under the development phase. Governments around the world are encouraging the research of harnessing wave energy. As of now, there are different concepts to harness energy from waves. Tribological components are one of the main aspects that need attention in these wave energy converters. The moving components such as bearings can be the life-determining component of the entire device. This thesis provides conceptual solutions to adapt an existing start-stop bearing test rig to the conditions of wave energy converters. The test rig can test different bearing sused in the wave energy converters. The new design intends to provide scaled wave energy conditions. These conditions are mainly influenced by the oscillating movement of the bearings, the complex load condition and the salty environment. Since the testing of bearings in wave energy converters is in the initial stage, modular designs are implemented to test different types of bearings. / Se filen