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.

Detta examensarbete går ut på att konstruera en upphängningsanordning för en provrigg på Scania. Scania har i dagsläget ett flertal olika provriggar, en provrigg de har är T22. Syftet med detta arbete är att utveckla en fixtur som har egenskapen att stödja en tung växellåda så den utgående axeln på växellådan kan provas i provriggen T22. Metoden som används för denna utveckling består av flera moment där den första delen är att mäta nuvarande mått på växellådan och modellera en fixtur med hjälp av de mått som tagits i CAD-programmet CATIA. Därefter kan fixturen som konstruerats i CATIA sammanställas ihop med växellådan för att se om dimensionerna stämmer. När sammanställningen har genomförts kan mekaniska analyser utföras och sedan avslutas med tester. Resultatet av projektet blev en upphängningsanordning som monteras på Scanias växellådor som i sin tur kopplas ihop med provrigg T22. Scanias befintliga komponenter som lyftbalk och cirkulär konsol användes och kompletterades med armar som möjliggör att montera växellådan bakifrån i provrigg T22. Av det här resultatet kan vi dra slutsatsen att Scania kan montera fixturen på de allra flesta GW växellådorna och utföra mätningar via provriggen T22. / This thesis is about designing a suspension device for a test rig at Scania. Scania currently has several different test rigs, one test rig they have is T22. The purpose of this work is to develop a fixture that has the property of supporting a large gearbox so that the output shaft of the gearbox can be tested in the test rig T22. The method used for this development consists of several parts where the first part is to measure the current dimensions of the gearbox and then create a fixture in the CAD program CATIA V5 adapted to the dimensions taken before on the gearbox. Then the fixture constructed in CATIA V5 can be assembled with the gearbox to check if the dimensions are correct and fits together. Once the compilation has been completed, mechanical analyzes can be performed and then conclude with tests.The result of the project was a suspension device that is mounted on Scania's gearboxes which in turn are connected to test rig T22. Scania's existing components such as lifting beam and circular adapter were used and supplemented with arms that allow the gearbox to be mounted from behind in test rig T22.From this result we can conclude that Scania can mount the fixture on most GW gearboxes and perform measurements using the test rig T22.

Mechanical face seals, MFS, are important machine components in the heavyduty-vehicle industry which generate a high frictional power loss. In order to lower these losses an investigation has to be performed on the frictional behavior of the MFS. A physical test rig allows an evaluation of existing seals and new concepts to compare their performances. Prior to this project, a test rig for MFS had been partially designed and manufactured by a group of students within a design project at KTH. This report presents the continuation of this work. A solid background study was performed in which the best testing equipment and theoretical models in the literature to characterize MFS were reviewed. The design and manufacturing of the test rig prototype has been completed and most importantly, it has been validated, achieving an acceptable assessment of repeatability. Tests have been planned and executed to assess the repeatability of the test rig and to study the effect of different parameters: speed, preload, eccentricity and angular misalignment. A theoretical loss model was performed which gave discrepant results for studies with mixed lubrication, making a comparison with the experiments impracticable. Further work has to be done to evaluate the applicability of the proposed model. In addition, a valuable Matlab tool has been developed and packaged to facilitate processing data of the test rig for future users. / Mekaniska glidringstätningar är viktiga maskinkomponenter inom tung fordonsindustri, men de orsakar höga friktionsförluster. För att sänka dessa förluster behöver först en undersökning utföras för att få förståelse för friktionsbeteendet hos de mekaniska glidringstätningarna. En fysisk testrigg gör det möjligt att utvärdera befintliga tätningar och jämföra deras prestanda med nya koncept. Denna rapport är en uppföljning på ett koncept av en testrigg för mekaniska för glidringstätningar som en grupp studenter på KTH tidigare tagit fram. Innan detta projekt hade en testrigg för konceptet delvis utformats och tillverkats. Fortsättningen av detta arbete innebar att en heltäckande bakgrundsundersökning utfördes samt även en granskning av teoretiska modeller för att karakterisera tätningarna. Konstruktion och tillverkning av den tidigare testriggen slutfördes. Dessutom validerades testriggen vilket visade att dess repeterbarhet var accepterbar. Tester planerades och utfördes för att studera effekten av följande parametrar: hastighet, kast, excentricitet och snedställning. En teoretisk förlustmodell utvecklades men visade sig ge avvikande resultat för blandsmörjning vilket gjorde jämförelser med experimenten ogenomförbara. Ytterligare arbete bör göras för att utvärdera tillämpligheten av den framtagna modellen. Utöver detta har även ett användargränssnitt i Matlab utvecklats och paketerats för att underlätta för framtida användare att bearbeta data från testriggen.

This report describes the development of a modular friction test rig for threaded fasteners. This device can measure the shank torque and the clamp force during the tightening of threaded bolts, with a size of M3-M14 and clamp length of 30-160mm. The design allows the use of several load and torque cells and the range is up to 100kN clamp load and 200Nm applied torque. The test rig will be used for research purposes by Atlas Copco to determine the frictional characteristics in tightening and will allow the experiments on bolts with several materials, coatings and surface finishes. This report concludes to a design proposal evaluated with analytical methods and a prototype 3D model that demonstrate the working principle of the test rig. The measurements are taken from custom-made sensors that are developed with high standards, are easily interchangeable and can be calibrated individually. In addition, a device is developed to allow the user to change the stiffness of the joint. Finally, a future recommendation is made to allow the measurement of the under-head torque. This proposal is a breakthrough compared to other test rigs, and will assist in verifying the friction measurements and having high precision results. / Denna rapport beskriver utvecklingen av en modulär friktionsprovrigg för gängade fästelement. Den utvecklade enheten kan mäta moment och klämkraft under åtdragning av gängade skruvar, med en storlek mellan M3 och M14 och klämlängd på 30-160mm. Designen möjliggör användning av flera last- och vridmomentceller och intervallet är upp till 100kN klämbelastning och 200Nm påfört vridmoment. Provriggen är en forskningsrigg, och den kommer att användas av Atlas Copco för att bestämma friktionsegenskaperna i åtdragning och möjliggöra experiment på skruvar av olika material, och med olika ytbeläggningar och ytbehandlingar. Denna rapport avslutas med ett designförslag, som utvärderas analytiskt och testprincipen demonstreras med hjälp av en prototyp. Mätningarna tas från skräddarsydda sensorer, som kan kalibreras individuellt och som är enkelt utbytbara. Dessutom är en anordning utvecklad för att tillåta användaren att ändra styvheten hos förbandet. Slutligen ges en rekommendation för en vidareutveckling, som möjliggör mätning av skallmomentet. Detta förslag är ett genombrott jämfört med andra existerande testriggar, och kommer att bidra till att verifiera friktionsmätningarna med hög precision.

Gears are an important part of many machines. This thesis is a study in how new mechano-chemical surface treatments can be used to improve the efficiency in gear transmissions, specifically those relating to electric vehicles. The primary equipment used for this research is the FZG-test rig, a rig dedicated for the evaluation of lubricant and gear behaviour. To achieve an understanding of the effects of surface treatment, how gear contacts interact, and how geometry affects the efficiency, a substantial background study was performed, mixing various fields of knowledge and incorporating results from previous projects utilizing the FZG-test rig. Throughout the experimental phase of the project many goals had to be adjusted based on various problems encountered. Notable gear wear was observed in addition to the fact that many of the examined gears fell outside some of the specified manufacturing tolerance requirement. As a result, the data acquired from the testing is inconclusive. It is not possible to clearly establish the correlation between the effects of the new surface treatments method and efficiency due to the uncertainty in the interaction between lack of quality and a previously untested lubricant. These results are however still of benefit as to establish future test conditions and to identify the potential problems with FZG-testing. / Kugghjul är en viktig del i många maskiner. Denna rapport är en studie i hur nya mekaniska-kemiska ytbehandlingar kan tillämpas för att förbättra effektiviteten i kugghjulstransmissioners, specifikt för tillämpning i elektriska fordon. Den centrala utrustningen som använts i denna undersökning är en FZG-testrigg, en testrigg vars huvudsakliga uppgift är utvärdering av smörjmedel och kugghjulsbeteende. För att uppnå en förståelse av effekterna av ytbehandlingar, hur kugghjulskontakter interagerar, och hur kugghjulsgeometri påverkar effektiviteten, har en betydlig bakgrundstudie genomförts. Denna studie blandade flera olika kunskapsområden, samt resultat från tidigare projekt som även tillämpande FZG-testriggen. I projektets experimentella fas krävdes justeringar i flera av projektets mål på grund av problem som uppstod. Betydlig nötning kunde identifieras i samband med att flera av kugghjulen var utanför de nödvändiga tillverknings toleranskraven. I följd av detta är data från experimenten som utfördes icke-slutgiltiga. Det är inte möjligt att med säkerhet etablera ett samband mellan effekterna av den nya metoden av ytbehandling och effektivitet på grund av den osäkerhet som uppstår via kvalitetsbrister och ett smörjmedel som tidigare ej testats på KTH. Detta är fortfarande viktiga positiva resultat för att kunna etablera framtida test förhållanden och identifiera möjliga problem i experiment med FZG-testriggen.

No description available.

Knowledge about the speed and the direction of the di˙erent shafts in the gearbox and the engine of trucks is becoming more and more important, especially as the industry moves towards autonomous vehicles. The most common way to measure these parame-ters today is by using inductive or Hall sensors. Testing and benchmarking these sensors has a large significance for heavy truck manufacturers such as Scania.In order to test these components, a rig assembly was constructed. In this project a LabVIEW program was developed for controlling the rig and gathering the required data. The aim of the rig was to try and simulate the behaviour of the components that are commonly measured in the gearbox or the engine, as well as use it for testing and benchmarking new rotational speed sensors. In order to achieve this, di˙erent processes were studied that cover certain working conditions in a Scania truck. The rig’s ability to follow these processes was then studied. In addition, a test case for inductive and Hall sensors was also presented.It is shown that the implemented solution for testing the sensors can be used for benchmarking di˙erent sensors and can be a useful tool for future sensor development at Scania. However, the rig with its current hardware was unable to closely replicate processes that are of interest. There are a lot of improvements that have to be made in order to properly simulate the behaviour of the powertrain components that are of interest for speed sensor applications. / Information gällande hastigheten och riktningen på de olika axlarna i växellådan och motorn hos tunga fordon blir alltmer viktig, särskilt när fordonsindustrin går mot au-tonoma fordon. Det vanligaste sättet att mäta dessa parametrar idag är med induktiva-eller Hall-givare. Provning och utvärdering av dessa givare är därmed av stor betydelse för en fordonstillverkare som Scania.I detta projekt har en rigg designats för att testa dessa komponenter. Ett LabVIEW program har utvecklats för att styra riggen samt samla all relevant data med avseende på givarutveckling. Syftet med riggen var att simulera beteendet hos de komponenter i växellådan eller motorn som övervakas av dessa givare samt att använda riggen för att testa och jämföra nya varvtalsgivare. För att uppnå detta, undersöktes ett antal processer som täcker ett urval av driftsfall i en Scania lastbil. Riggens förmåga att återskapa dessa processer undersöktes. Utöver detta presenterades även ett testfall för induktiva- och Hall-givare.Den implementerade lösningen för provning av givare visas kunna användas för att jämföra olika givare och kan vara ett användbart verktyg för framtida givarutveckling på Scania. Däremot kan riggen inte återskapa de processer som är intressanta med den hårdvara som var tillgänglig vid tillfället. Förbättringar av riggens hårdvara måste göras för att kunna simulera de drivlinekomponenterna som är av intresse för utveckling av varvtalsgivare.

In this thesis a Power-Hardware-in-the-Loop (PHiL) test rig is developed forhydro-pneumatic suspension by utilizing the physical suspension unit together with asimulated vehicle model in MATLAB Simulink. Power-Hardware-in-the-Loop is the termfor combining simulation models with power-transmitting hardware components inreal-time. This is useful when a system contains some parts that are complex and somethat are simpler to model. The simple parts of the system can be modelled andsimulated in conjunction with more complex parts consisting of physical objects. Thereason for keeping the items to be tested as physical components is their complexity andunknown characteristics that can be difficult to estimate. By utilizing PHiL, vehiclecomponents can be tested and developed without the need for the actual vehicle, whilekeeping the characteristics that the physical vehicle would bring. The process included development of a real-time enabled vehicle model, evaluation ofcontrol strategies as well as selection of hardware used for a small scale test rig. The project resulted in a functional small scale single wheel test rig. Validationexperiments confirmed that the rig produced results close to expectations. Thecommunication between the the test rig and the simulated model was accurate andshowed the potential for a full scale test rig. It can be concluded that a PHiL test rigcan be a suitable option to full vehicle testing. The vehicle model is fully customisable,so that the suspension units can be tested in various configurations of vehicles.

The Rail Vehicle Research group at Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) is on the path to design and build a scaled test rig called roller rig for research and educational purposes. A roller rig is a device simulating the track with rollers on which the test subject (a wheelset, bogie or even a full vehicle) canbe placed.This thesis report is part of a bigger project involving several team members and it explores the applicability of track irregularities on a scaled roller rig by means of computer simulations. A scaled roller rig model, capable of simulating track irregularities, is generated using the multibody simulation softwareSIMPACK. Track irregularity data, represented as Power Spectral Densities (PSD), are applied to the model created. The model created and implementation of track irregularities are assessed in order to validate the modelling steps.Comparison with a reference vehicle model is carried out to verify if results obtained on the test rig are representative of a vehicle running on track, taking into account roller rig intrinsic errors. Results obtained aim to support the design of the roller rig’s mechanical components from a dynamical standpoint. / Forskargruppen spårfordon på Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) arbetar med att designa och bygga en nedskalerad testrigg, en så kallad rullrigg, iforsknings- och utbildningssyfte. En rullrigg är en apparat avsedd att efterlikna järnvägsspåret med hjälp av cylinderhjul, på vilken testsubjektet (hjulaxel, boggi eller ett helt fordon) kan placeras.Denna rapport är en del av ett större projekt som involverar ett flertal gruppmedlemmar och undersöker tillämpligheten av spårlägesfel på en nedskalerad rullrigg med hjälp av simulationer. En nedskalerad rullrigg, kapabel att återskapa spårlägesfel, genereras med flerkroppsdynamik mjukvaran SIMPACK. Data för spårlägesfel, representerade med spektraltätheter (PSD), appliceras på den skapade modellen. Modellen samt implementering av spårlägesfelen bedöms sedan för att validera modelleringens steg.Jämförelse med en referensfordonsmodell genomförs för att verifiera att erhållna resultat från testriggen är representativ för ett verkligt spårfordon, med hänsyn tagen till rullriggens inneboende fel. Erhållna resultat syftar till att stödja utformningen av rullriggens mekaniska komponenter från ett dynamiskt perspektiv.

Denna rapport avser det examensarbete som har utförts i samarbete med AB Volvo Penta under vårterminen 2022. Arbetet beskriver produktutvecklingsprocessen för en lamellprovrigg.Volvo Penta i Köping utvecklar och tillverkar transmissioner för marint bruk. De har problem att få noggranna mätningar av effektförluster i lamellpaketen som sitter i transmissionen. Därför önskar Volvo Penta en lamellprovrigg för att kunna mäta effektförlusterna i ett frånkopplat lamellpaket. Projektet avgränsas till att endast ta fram en layoutkonstruktion med val av huvudkomponenter och funktionsbeskrivning för lamellprovriggen.Innan produktutvecklingsprocessen påbörjades gjordes en förstudie för att granska befintliga lamellprovriggar. Förstudien konkluderas med att dagens lamellprovriggar inte kan utföra tester under de driftförhållanden som önskas i den provrigg som examensarbetet avser konstruera, därför kan endast huvudkomponenter i tidigare lamellprovriggar granskas och inte hela provriggskoncepten. Genom konceptgenerering och -utvärdering tas en layoutkonstruktion fram och huvudkomponenter specificeras. Motrotation på lamellpaket skapas med Duoprop-system. Förlustmätningar av moment samt värmeutveckling utförs. Mätning av både moment och varvtal görs med ett momentnav som är placerad vid motorn för att mäta det som förs in i systemet. Temperatur och flöde mäts på flera ställen i hydraulsystemet för att kunna variera det önskade driftförhållandet.Resultatet är underlag till en provrigg som efterliknar Volvo Pentas IPS-transmissions driftförhållanden och ger möjlighet till provning av nya material, oljor och dimensioner. Konstruktionens avsikt är att ge underlag på en layout av en lamellprovrigg som lämpar sig till Volvo Pentas fysiska och teoretiska behov. Konstruktionen är genomarbetad och bör vara en stabil byggsten för kommande arbete fram till tillverkning och montering. / This report refers to the bachelor’s thesis that has been carried out in collaboration with AB Volvo Penta during the spring term 2022. The work describes the product development process for a wet disc clutch test rig.Volvo Penta in Köping develops and manufactures transmissions for marine applications. Their problem is getting accurate measurements of power losses in the wet clutch packages contained in the transmission. Volvo Penta therefore have the desire for a wet disc clutch test rig to be able to measure the power losses in a disconnected friction disc package. The project is limited to developing only a layout design with a selection of main components and a functional description for the wet disc clutch test rig.Before the product development process began, a feasibility study was conducted to examine existing friction disc test rigs. The feasibility study concludes that today's test rigs can not perform tests under the desired operating conditions in the test rig that the degree project intends to construct, therefore only main components in previous test rigs can be examined and not the entire test rig concept. Through concept generation and evaluation, a layout construction is developed and the main components to it are specified. Counter-rotation on friction disc packages is created with a Duoprop-system. Loss measurements are performed for torque and heat generation. Measurements for both torque and rotational speed are done with a torque sensor that is located at the engine to measure what is fed into the system. Temperature and flow are measured in several places throughout the hydraulic system in order to be able to vary the desired operating conditions.The result is the basis for a wet disc clutch test rig that mimics Volvo Penta's IPS transmission’s operating conditions and provides an opportunity to test new materials, oils and dimensions. The purpose of the design is to provide a basis for a layout of a wet disc clutch test rig that suits Volvo Penta's physical and theoretical needs. The construction has been thoroughly evaluated and should be a stable building block for future work until manufacturing and assembly.