Analys av forskningsfrågor - Vidareutveckling av friktionsbetingat förband för fixering av tank

F1: Vilka orsaker ligger till grund för att förspänningen i spännbanden släpper vid montering av diverse fordonstankar?

Det är knappast möjligt att ange ett specifikt svar på denna frågan på grund av begränsningarna i arbetet. Det är dock av stor vikt att veta vilka faktorer som påverkar ett gummimellanläggs prestanda. Litteraturstudien har påvisat att ett hårdare material har mindre sättningsgrad än ett mjukare material, medan sättningsproven har påvisat att hur mycket ett material sätter sig har stor inverkan av mängden fyllmedel och mjukgörare.

Den mekaniska sättningen mellan gummimellanlägget och tanken grundar sig även på hur låg friktionskoefficienten är vid montering. Är friktionen låg sätter sig materialet mindre än om friktionen är hög. Detta medför att stor vikt har lagts på att få ner friktionen i gummit vid montering.

F2: Vilka orsaker ligger till grund för att gummimellanlägg tenderar att vandra ur position i olika tankinstallationer?

Baserat på resurserna i arbetet var det inte möjligt att täcka alla potentiella orsaker som ligger till grund för att ett gummimellanlägg tenderar att vandra ur position, utan baseras än så länge fortfarande endast på spekulationer. Det finns en möjlighet att detta problem grundar sig i att spännbanden inte sitter tillräckligt hårt, och kan på så sätt vara en effekt av att förspänningen i spännbanden minskar. Litteraturstudien visar att det uppstår höga spänningskonceptrationer i skarpa hörn precis innan friktionskraften övervinns. Detta medför att friktionskraften i hörnen övervinns först, vilket orsakar glidning. Enligt beräkningarna kan det dock påvisas att friktionskraften i gummimellanlägget inte har möjlighet att övervinnas tack vare spännbandets stora klämkraft.

För att ha möjlighet att få en tydligare bild över grundproblematiken krävs flera tester av flera olika gummimellanlägg med olika materialegenskaper och

utformningar. Detta för att kunna testa sig fram och på så sätt ta fram alla potentiella orsaker som kan ligga till grund för problemet. Detta arbete erhöll inte den tid som skulle krävas för att kunna utnyttja den metoden.

F3: Vilka åtgärder kan vidtas för att motverka att förspänningen i spännbanden släpper och att gummimellanläggen vandrar ur position?

Det finns även här många potentiella åtgärder som kan vidtas för att förhindra dessa två problem. De åtgärder som tas upp i detta arbetet utgår alla från företagets krav. Därför har en viss begränsning gjorts i konceptutvärderingen. En av de viktigaste faktorerna som måste åtgärdas är att ha låg friktion vid montering. Detta för att skapa så liten mekanisk sättning som möjligt, vilket i sin tur motverkar att förspänningen minskar. Testerna har även visat att ett hårdare gummimaterial har lägre friktion än ett mjukare material, vilket också bidrar till minskad sättningsgrad i materialet. Friktionstestet och litteraturstudien har påvisat att låg friktion kan uppnås med en gropig yta. Beräkningarna har även visat att friktionskoefficienten är tillräckligt hög för att friktionskraften inte ska kunna övervinnas av lastbilens accelerationer, vilket var en av de potentiella orsakerna till att gummimellanlägget vandrar ur position vid projektets start. Därmed kan den orsaken bortses från. Baserat på litteraturen är en möjlighet att friktionskraften först övervinns vid gummimellanläggets hörn, och en motverkade åtgärd är då att eliminera de skarpa hörnen. Detta kan göras genom att istället runda av hörnen och på så sätt ta fram en radie längs kanten. Ett annat sätt att motverka glidning är genom geometrilåsningar i materialet.

7 Slutsatser och rekommendationer

I detta kapitel presenteras arbetets slutsatser och rekommendationer för fortsatt arbete.

7.1 Beräkningar

Beräkningarna som har utförts i arbetet kan ses som en riktlinje och påvisar en ungefärlig bild av hur kraften är fördelad i tankinstallationerna. De påvisar även att gummits friktionskoefficient måste vara väldigt låg för att friktionskraften överhuvudtaget ska ha möjlighet att övervinnas av tankens accelerationer. Detta då spännbandets tryck mot gummimellanlägget är så pass högt efter montering. En slutsats som då kunde dras var att fokus mot hög friktion kunde uteslutas. Det viktigaste är istället att få ner friktionen till lägsta tillåtna nivå då det är det mest kritiska momentet till att förspänningen minskar. Däremot rekommenderas att mer utförliga beräkningar utförs för att få en exakt bild av hur krafterna är fördelade i spännbandet, konsolerna och gummimellanlägget.

7.2 Prov

Gummi är ett oförutsägbart material då halten fyllmedel och mjukgörare i gummit medför förändringar i materialegenskaperna. Detta har blivit extra tydligt under sättningsprov då det inte fanns ett tydligt samband mellan gummits hårdhet och sättningsgrad. Därmed rekommenderas att tydligt specificera materialets egenskaper på ritningar eller kravspecifikation.

Vid friktionsprov uppkom däremot ett tydligare samband som påvisar att ett hårdare material har lägre friktion.

7.3 Koncept

Konceptet ska kunna tillämpas på tryck- och bränsletanksinstallationer. Om konceptet även ska fungera på konsoler och gastanksinstallationer måste konceptet konstrueras om. En rekommendation är att ta fram en prototyp av det slutgiltiga konceptet. Detta för att kunna utföra tester på prototyperna för att säkerställa att kravbilden uppfylls. Rekommenderat är att göra dessa tester med hjälp av långtidsprovbilar, skakprov och fysisk provmontering. Eftersom skakproven sker i en så pass ren provmiljö är det väldigt viktigt att prototyperna även testas på långtidsprovbilar för att få en så verklig provmiljö som möjligt.

Enligt litteraturen beror variationen i friktionsminskning på porernas djup, hur tätt porerna är placerade och hur porerna i materialets yta sitter i förhållande till varandra. Groparna på konceptets undersida är inte vetenskapligt framtagna i den mån att inga specifika mått på groparnas storlek och avstånd till varandra har tagits fram, utan ska mer ses som en illustration. För att ta fram den ultimata yttexturen krävs ytterligare friktionstester för att testa olika yttexturer för att ta fram den friktionskoefficienten som söks.

Eftersom lösningen med en annan tankupphängning fick överlägset bäst resultat i Pughs matris rekommenderas att undersöka detta, kanske med en upphängning via tankens sidor. På så sätt kanske gummi kan elimineras, och problematiken kring att förspänningen minskar kan försvinna.

8 Referenser

Al-Khazraji, A. N., Hassan, A. Y. & Sahib, E. A. H. A., 2014. Mechanical Behavior of Polyester and Fiber Glass as a Composite Material used in a Vehicle under Dynamic Loading. Tikrit Journal of Engineering Sciences, 21(1), pp. 19-28. Andrady, A. L. & Neal, M. A., 2009. Applications and societal benefits of

plastics. Philosophical transactions of the royal society b, 364(1526), p. 1977– 1984.

Assender, H., Bliznyuk, V. & Porfyrakis, K., 2002. How Surface Topography Relates to Materials’ Properties. Science, Volym 297, pp. 973-977.

Barbakadze, K., Brostow, W., Datashvili, . T. & Hnatchuk, N., 2018. Antibiocorrosive epoxy-based coatings with low friction and high scratch resistance. Wear, Issue 294-295, pp. 228-235.

Bellander, M., 2018. Gummiegenskaper [Intervju] (04 05 2018).

Bellander, M., Sjöstedt, C. & Eriksson, M.-L. S., 2018. Materiallära - Gummi. Södertälje: Scania CV AB.

Bhushan, B., 2013. Friction. i: Introduction to Tribology . New york: John wiley and sons, pp. 199-264.

Bhushan, B., 2013. Introduction to tribology. 2nd red. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Björlund, J., 2017. 3DEXPERIENCE. [Online] Available at:

https://inline.scania.com/scripts/cgiip.exe/WService=inline/cm/pub/showdoc.p?do cfolderid=249823&docname=home

[Använd 26 03 2018].

Bryman, A. & Bell, E., 2015. Business Research Methods. 3 red. Oxford: Oxford University Press.

Camillo, J., 2012. Heat shrink tubing. Assembly, pp. 11-13. Carlsson, J., 2018. Mekanisk sättning. Eskilstuna: u.n.

Carlsson, N., 2018. RTLA - Chassis Architecture & Tank Components. [Online] Available at:

https://inline.scania.com/scripts/cgiip.exe/WService=inline/cm/pub/showdoc.p?do cfolderid=252644&docname=home

[Använd 22 01 2018].

Chyr, A. o.a., 2014. A patterned microtexture to reduce friction and increase longevity of prosthetic hip joints. Wear, Volym 315, pp. 51-57.

Colly Components AB, 1995. Handbok om skruvförband. 2:A red. Kista: Colly Company AB.

Du Pont, 2018. Teflon PTFE. [Online]

Available at: http://www.rjchase.com/ptfe_handbook.pdf

Edwards, R. & Holland, J., 2013. What is qualitiative interviewing?. 1st edition red. London: Bloomsbury Academic.

Eisenhardt, K. M., 1989. Building Theories from Case Study Research. Academy of Management Review, 14(4), pp. 532-550.

Ejvegård, R., 2009. Vetenskapliga Tekniker. i: Vetenskaplig metod. Lund: Studentlitteratur AB, p. 178.

Ekengren, S., 2017. Scania in the World. [Online]

Available at: https://www.scania.com/group/en/scania-in-the-world/

Europeiska Kommissionen, 2017. European Comission - Mobility and Transport. [Online]

Available at: https://ec.europa.eu/transport/facts-fundings/statistics/pocketbook- 2017_sv

[Använd 13 mars 2018].

Guo, Y., Cao, Z., Wang, D. & Liu, S., 2016. Improving the friction and abrasion properties of nitrile rubber hybrid with hollow glass beads. Tribology

International, Issue 101, pp. 122-130.

Hadaya, P. & Marchildon, P., 2012. Understanding product lifecycle management and supporting systems. Industrial Management & Data systems, 112(4), pp. 559- 583.

Hillcrest, 2018. Standard Passenger Gondola. [Online]

Available at: http://www.hillcrestreedley.com/standard-passenger-gondola [Använd 05 04 2018].

Ibatan, T., Uddin, M. & Chowdhury, M., 2015. Recent development on surface texturing in enhancing tribological performance of bearing sliders. Surface & Coatings Technology, 272(1), pp. 102-120.

Institutet för svensk standard, 2010. Vulkat gummi och termoelast – Bestämning av intryckshårdhet – Del 1: Durometermetoden (Shore-hårdhet) (ISO

7619-1:2010, IDT), u.o.: Institutet för svensk standard.

International Institute of synthetic rubber producers INC, 2012. Synthetic Rubber. [Online]

Available at: https://iisrp.com/wp-content/uploads/07NBR16Aug2012.pdf [Använd 4 maj 2018].

JONES, T. C., 2010. application methods DIP COATING. Metal Finishing, 108(11-12), pp. 130-132.

Kim, J.-S.o.a., 2015. Preparation and properties of high-performance recyclable ethylene propylene diene rubber. Journal of Applied Polymer, 59(1), pp. 1-9. Kvale, S. & Brinkmann, S., 2014. Den kvalitativa forskningsintervjun. 3:1 red. Lund: Studentlitteratur AB.

Lekvall, P. & Wahlbin, C., 2007. Information för marknadsföringsbeslut. 4 red. Göteborg: IHM Förlag AB.

Linemedia FZC, 2018. MAN TGA 18.440 dragbil, u.o.: Linemedia FZC.

Linemedia FZC, 2018. MERCEDES-BENZ bränsletank till MERCEDES-BENZ Actros MP2/MP3 lastbil, u.o.: Linemedia FZC.

Linemedia FZC, 2018. RENAULT Magnum bränsletank, u.o.: Linemedia FZC. Linemedia FZC, 2018. VOLVO bränsletank till VOLVO lastbil, u.o.: Linemedia FZC.

Liu, H. o.a., 2017. Manufacture of high-quality chopped carbon fibers based on fuzzy comprehensive evaluation. Advances in Mechanical Engineering, 9(6), pp. 1-12.

Manas, D. o.a., 2018. Mechanical Properties Changes of Irradiated Thermoplastic Elastomer. Polymers, 10(1), pp. 1-14.

Marksberry, P., Bustle, J. & Clevinger, J., 2010. Problem solving for managers: a mathematical investigation of Toyota’s 8-step process. Journal of Manufacturing Technology Management, 12, 22(7), pp. 837-852.

Mayer, R. M., 1993. design with reinforced plastic. United Kingdom: The Design Council.

Michanek, J. & Andréas, B., 2012. Idéagenten en handbok i att leda kreativa process. 3:e red. Malmö: Arx förlag.

Modus, 2017. How is Rubber Bonded to Metal?. [Online]

Available at: https://www.modusadvanced.com/resources/blog/how-is-rubber- bonded-to-metal

Movahed, S. O., Ansarifar, A. & Mirzaie, F., 2015. Effect of Various Efficient Vulcanization Cure Systems on theCompression Set of a Nitrile Rubber Filled with Different Fillers. Applied Polymer Science, Volym 132, pp. 1-10.

Nationalencyklopedin, 2018. aramid. [Online] Available at: https://www-ne-

se.ep.bib.mdh.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/aramid [Använd 03 04 2018].

Olsson, K.-O., 2015. Tribologi. i: Maskinelement. Stockholm: Liber AB, p. 552. Osvalder, a.-L., Rose, L. & Karlsson, S., 2010. Metoder. i: Arbete och teknik på människans villkor. Stockholm: Prevent, pp. 484-485.

Pavel, R. & Davidson, B., 2011. Tekniker för att samla information. i: Forskningsmetodikens grunder : att planera, genomföra och rapportera en undersökning. Lund: Studentlitteratur AB, p. 149.

Pettersson, U., 2005. Surfaces designed for high and low friction, Uppsala: Pettersson, Ulrika.

Roenbeck, M. R. o.a., 2017. Probing the internal structures of Kevlar® fibers and their impacts on mechanical performance. Polymer, Volym 128, pp. 200-210. Ronen, A., Etsion, I. & Kligerman, Y., 2008. Friction-Reducing Surface- Texturing in Reciprocating Automotive Components. Tribology Transactions, 44(3), pp. 359-366.

Saunders, M., Lewis, P. & Thornhill, A., 2009. Research methods for business students. 5:e red. Italy: Rotolito Lombarda.

Scania CV AB, 2017. Scania in the world. [Online]

Available at: https://www.scania.com/group/en/scania-in-the-world/ [Använd 22 01 2018].

Scania CV AB, 2017. Scanias kärnvärden. [Online]

Available at: https://www.scania.com/se/sv/home/experience-scania/Articles/our- core-values.html

[Använd 26 03 2018].

SFN, 2012. Sättning. i: Handbok för skruvförband. Mölndal: u.n.

Shen, M.-x.o.a., 2016. Fretting wear behavior of acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) for mechanical seal applications. Tribology International, Issue 93, pp. 419-428.

SIS, Swedish Standards Institute, u.d. Fakta och organisation. [Online] Available at: https://www.sis.se/om-sis/faktaochorganisation/

Spagnoletti, C. o.a., u.d. Workshop Preparation and Presentation A Valuable Form of Scholarship for the Academic Physician. [Online]

Available at:

https://www.aamc.org/download/358432/data/toolkitworkshoppresentations.pdf [Använd 09 02 2018].

Swedish Standards Institute, 2014. Termoelaster – Terminologi och beteckningar (ISO 18064:2014), u.o.: Swedish Standards Institute.

Swedish Standards Institute, 2011. SS-ISO 188:2011 - Värmeåldring och provning av värmetålighet. Stockholm: SIS Förlag AB.

Swedish Standards Institute, 2016. SS-ISO 815-1:2016 - Bestämning av sättning. Stockholm: SIS Förlag AB.

Svenska Petroleum & Biodrivmedel Institutet, 2014. Naturgas CNG LNG. [Online]

Available at: http://spbi.se/blog/faktadatabas/artiklar/naturgas-cng-lng/ [Använd 26 04 2018].

Tuononen, A. J., 2016. Onset of frictional sliding of rubber–glass contact under dry and lubricated conditions. Scientific Reports, pp. 1-10.

Ullman, D., 2010. The Mechanical Design Process. 4:e red. New York: McGraw- Hill.

Ulrich, K. T. & Eppinger, S. D., 2012. Product Design and Development. 5:e red. New York: McGraw-Hill.

United Nations Economic Commission for Europe, 2011. Akter som antas av organ som inrättats genom internationella avtal. u.o.:Europeiska unionens officiella tidning.

Warbirds news, 2013. Necessity is the Mother of Invention: Paper Drop Tanks of WWII. [Online]

Available at: http://warbirdsnews.com/warbird-articles/necessity-mother- invention-paper-drop-tanks-wwii.html

[Använd 06 04 2018].

Warde, S. & Golder, L., 2015. The life of a composite: Turning materials data into materials knowledge. Reinforced Plastics, 60(5), pp. 324-328.

Verhegghen, B., 2002. Mirage III RS, u.o.: Aircraft Resource Center.

Vert, M. o.a., 2012. Terminology for biorelated polymers and applications. Pure and Applied Chemistry, 84(2), p. 377–410.

Williamson, K., 2002. Research methods for students, academics and

professionals: Information management and systems. 2nd red. Wagga Wagga: Center for Information Studies.

Vlădescu, S.-C., Olver, A. V., Pegg, . I. G. & Reddyhoff, T., 2016. Combined friction and wear reduction in a reciprocating contact through laser surface texturing. Wear, Issue 358-359, pp. 51-61.

Wu, Q., Luo, S. & Cole, C., 2014. Longitudinal dynamics and energy analysis for heavy haul trains. Journal of Modern Transportation, 22(3), pp. 127-136.

Yin, R. K., 2014. Case Study Research: Design and Methods. Fifth edition red. Thousand Oaks, CA: SAGE Publications, Inc..

Yu, K. o.a., 2016. Carbon Fiber Reinforced Thermoset Composite with Near 100% Recyclability. Advanced functional materials, Volym 26, pp. 6098-6106. Zhang, B. o.a., 2011. Sliding friction and wear behaviors of surface-coated natural serpentine mineral powders as lubricant additive. Applied Surface Science, Issue 257, pp. 2540-2549.

Österlin, K., 2016. Design i fokus. 4:e red. Malmö: Kenneth Österlin och Liber AB.