Over lagers en legers

O V E R L A G E R S E N L E G E R S

O V E R L A G E R S E N L E G E R S

REDE

UITGESPROKEN BIJ DE AANVAARDING V A N HET AMBT V A N BUITENGEWOON HOOGLERAAR I N DE WERKTUIGBOUW-KUNDE AAN DE TECHNISCHE HOGE-SCHOOL TE DELFT OP WOENSDAG

16 FEBRUARI 1972 DOOR

Dr. I r . E. A. M U I J D E R M A N

Mijne Heren Curatoren, Mijnheer de Rector Magnificus, Mijne Heren Leden van de Senaat,

Dames en Heren Lectoren, Docenten en Medewerkers van de Technische Hogeschool,

Dames en Heren Studenten,

en voorts Gij allen, die door Uw aanwezigheid van Uw belangstelling blijk geeft.

Zeer geachte Toehoorders.

U allen bent er op voorbereid een voordracht aan te horen die een uiteenzetting geeft over een deelgebied der werktuigbouw-kunde. U hoopt verder op een wat begrijpelijk verhaal. Kortom U hebt U gezet i n afwachting van een gebruikelijke gang van zaken. I k hoop U daarin niet teleur te stellen.

Daarnaast wil ik U i n het kort echter ook deelgenoot maken van andere dan technische zaken die mij sterk beroeren. I k voel dit juist i n deze tijd bovendien als een noodzaak als ik nadenk over de zin van de traditionele inaugurele rede. De techniek heeft immers de samenleving zozeer beïnvloed dat het mij onmogelijk lijkt met techniek bezig te zijn zonder raakvlakken met de samenleving nader te bezien.

De met een overvloed aan techniek uitgeruste legers i n de samenleving leveren de dagelijkse mistroostige dieptepunten i n het nieuws. Aan het slot van mijn rede w i l ik daar in een korte ethisch getinte reflectie op i n gaan.

I n het nu volgende zullen een aantal nauw met elkaar verweven aspecten aan de orde komen die met wrijving, slijtage en smering hebben te maken. Het is begrijpelijk dat het verlangen ontstond om alle aspecten van dit zeer oude vakgebied met een korte naam te kunnen aanduiden. I n 1966 is i n Engeland de naam: „Tribology" voorgesteld. De naam is afgeleid van het griekse werkwoord „treibo" hetgeen wrijven betekent. Deze naam raakt voor dit vakgebied over de gehele wereld steeds meer ingeburgerd, i n Nederland spre-ken we over „Tribologie". Tribologische problemen, en hopelijk ook de oplossingen ervan, spelen een rol bij het ontwerp van alle

werktuigen en machines. We zullen daar eerst enige aandacht aan bésteden.

Het bouwen van werktuigen is een der oudste technische bezig-heden van de mens. I k hoef u maar te herinneren aan de draai-schijven i n gebruik bij de pottenbakkers en de eenvoudige boor-gereedschappen die reeds 3000 jaar voor onze jaartelling door de mens gebruikt werden als werktuigen. Ook noem ik de uit de jaren 400 na Chr. daterende eenvoudige draaibankjes. U i t latere tijden, ongeveer 1000 na Chr. stammen de eerste wind- en watermolens. Kenmerkend voor werktuigen is dat ze bewegende naast niet bewegende delen bezitten en dat ze energiebronnen „ o m v o r m e n " in door de mens gewenste handelingen waarbij kracht wordt uit-geoefend. Men sprak rond 1900 hierover nog als ,,wonderen der techniek". Recente werktuigbouwkundige scheppingen zoals b.v. vervoersmiddelen, liften, turbines uit elektrische centrales en sche-pen hebben alle diezelfde zojuist genoemde kenmerken, te weten bewegende delen en omvormen van energie tot de gewenste uit-oefening van kracht.

Gaarne wil ik een poging wagen om met U bepaalde aspecten van deze thans met „gewoon" betitelde werktuigen nader te be-kijken. Het gewone werktuig zal, zo hoop ik voor U , vele interes-sante punten blijken te bevatten en ook ongewoner blijken te zijn dan U denkt.

U w aandacht vraag ik U te richten op het kenmerk van de be-wegende delen. Een werktuig bevat meestal een bewegend deel dat, logischerwijze, via „iets" aan een niet bewegend deel „vast" zit. Technisch wat beter omschreven: het bewegende deel beweegt t.o.v. het niet bewegende deel. Deze beweging kan dan nog zijn zoals bij een scharnier van een deur „heen en weer" of zoals bij een wiel i n voornamelijk één draairichting. Bij dat wiel denken we eerst even aan een eenvoudig houten wiel van b.v. een poppenwagen dat om een spijker draait. De spijker en het gat i n het wiel vormen nu een lager. De technicus noemt die spijker - met enige toegevènd-heid natuurlijk - de as; het gat i n het houten wiel de lagerbus.

problemen zijn en dat men deze problemen reeds lang geleden moest gaan bestuderen, is U allen duidelijk. I k herinner hiertoe aan het steeds als zo hinderlijk ervaren stroef lopende en piepende scharnier en de steeds toenemende waggelende gang - o.a. door slijtage - van het poppenwagenwiel. Kort samengevat: lagers zijn onderhevig aan slijtage en vertonen wrijving. Een middel dat reeds vele honderden jaren gebruikt wordt om die slijtage en wrijving te verminderen, het zal ook voor niet technici geen verrassing zijn, is smeren. De Egyptenaren smeerden de lagers van hun strijdwagens met dierlijk vet, o.a. ganzevet zoals de historici vermelden. Laten we de zojuist genoemde lagers voorlopig aanduiden als „lagers met glijdende wrijving".

Er zijn nog andere principiële mogelijkheden om een bewegend deel te geleiden en krachten op het stilstaande deel over te laten brengen - of als U reeds aan de term gewend bent - te „lageren". U weet allen immers dat men een zwaar blok kan voortbewegen door het over palen te laten rollen. D i t principe werd reeds toege-past i n de lagering van geschutskoepels van oorlogsschepen uit de t i j d van keizer Cahgula, 40 n. Chr. We weten dit omdat deze schepen rond 1950 in het meer van Nemi werden opgegraven. De toen gevonden brokstukken zijn als de eerste vormen van kogel-lagers te beschouwen.

Nog andere fysische verschijnselen zijn en worden gebruikt om lagers te maken. Elektrische en magnetische krachtswerkingen kunnen, ofwel alleen ofwel als extra hulp een lagerfunctie tot stand brengen. Zo zijn er o.a. magnetische maar ook magnetohydro-dynamische lagers. Maar ook de elastische vervorming van allerlei materialen kan de lagerfunktie vervullen en de techniek past die ook toe. Denkt U hierbij aan elastische scharnieren ofwel blad-veren. Weer andere fysische feitelijkheden maken het mogelijk dat we kunnen schaatsen en dat we sleden op niet te koude sneeuw kunnen laten voortglijden. Deze opsomming willen we besluiten met het noemen van de excellente lagers die bij mens en dier i n de vorm van gewrichten voorkomen.

Van de tot nu genoemde mogelijkheden om lagers te maken, worden i n de techniek slechts de met rollende- en met glijdende-wrijving aangeduide principes op zeer grote schaal toegepast. We

merken al op dat, om slijtage en wrijving te verminderen, de Egyp-tenaren hun wiellagers gingen „smeren" zodat deze niet droog liepen. Droog lopen is dus voor een lager kennelijk ongunstig. Toch lopen er vele glijdende lagers droog. Hierboven is er al op gespecu-leerd dat U het begrip lager veel ruimer neemt dan dat scharnier en de spijker waaromheen dat houten wiel loopt. Het contact tussen de magneetband en de opneemkoppen i n een bandrecorder, het contact van schoenzolen met de vloer of de grond, de wrijving tussen rubber banden en een droge weg, zijn voorbeelden van langs elkaar glijdende contactvlakken die ,,droog" lopen en die we niet smeren i n de zin van met een vettige stof bestrijken. Andere glij-dende contacten smeren we wel: het piepende scharnier, de kop van de trekhaak van de auto, lagers i n grasmachines. Hoe zit dat nu? Wat gebeurt er bij dat smeren?

Laten we ons hiertoe een voorstelling vormen van wat er beurt bij die glijdende contacten om daarna beter de zojuist ge-stelde vraag te kunnen beantwoorden. Een aanschouwelijk beeld van wat zich o.a. afspeelt tussen twee vlakken die met elkaar i n contact zijn en ten opzichte van elkaar bewegen verkrijgen we als volgt. Met een sterke vergroting bezien is dit gebeuren i n die contactvlaldcen te vergelijken met het volgende wat gruwelijke -schouwspel. We stellen ons voor dat maan en aarde door reuzen-handen tegen elkaar worden gewreven. De keuze van de raakvlak-ken is zo gekozen dat het Europees Alpengebied met zijn vele top-pen tegen het meest geaccidenteerde deel van de maan komt. U ziet het gebeuren: bergtoppen breken af of schampen langs elkaar heen. Voren worden i n de maan zowel als i n de aarde geploegd. Uitstekende gedeelten lassen aan elkaar door de hitte die ontstaat tijdens dit helse voorval. Een moment later worden deze aan elkaar gelaste bergen weer uiteen gerukt, waarbij slijtagedeeltjes ontstaan. Deze glijdende wrijving zullen we nu verder met de i n de techniek gebruikelijke naam „droge wrijving" aanduiden.

Als er droge wrijving optreedt i n contactvlakken is de funktie van smering dat componenten - ook wel dopes genoemd - uit deze smeersubstantie dunne lagen vormen over het berglandschap. Deze lagen gaan sterk het aaneenlassen, dus ook de slijtage die daar een gevolg van is, tegen.

vet-tige substantie - vet - mogelijk. Immers er zal dan zoiets als een oliebad nodig zijn - denk aan het carter van de auto - of minstens een andere constructieve maatregel moeten worden genomen om b.v. lekkage te voorkomen. Na 1945 is en wordt nog steeds zeer veel - vooral metaalkundig, chemisch en fysisch - werk verricht om droge antilaslaagjes te verkrijgen en werkzaam te laten zijn en blijven i n lagers. Tefloncoatings zijn hiervan een bekend voorbeeld. U allen kent ze van de pannen waar b.v. een gebakken ei niet meer aan de bodem hecht. Dit huishoudelijk gerief is een indirect resultaat van wrijvings- en slijtageonderzoek.

Bij droge wrijving spelen, het zal duidelijk zijn als we ons het „ m a a n tegen aarde" model herinneren, natuurlijk ook de mecha-nische eigenschappen der bergen een grote rol. We denken hier aan de hardheid, (vermoeiings-) sterkte en ruwheid der lagermaterialen. U kunt immers hoge alpenrotsen kiezen maar ook leemachtige Limburgse heuvels i n het aarde-maan model.

Hoe mooi deze droge coatings ook zijn, er kleven - om deze slechte beeldspraak hier te gebruiken - bezwaren aan hun gebruik, die b.v. bij smeerolie niet optreden. Immers als U met een stalen lepel het teflonlaagje kapot krast heeft het geen vermogen zich te herstellen. De antilaslaagjes die zich bij smeermiddelgebruik vormen worden wel steeds vernieuwd. Het idee om aan smeerolie bewust stoffen met „antilas" eigenschappen toe te voegen heeft na de oor-log vele nieuwe chemische „dope's" opgeleverd, ook buiten de directe machinesmering. I k denk hier o.a. aan jodiden die bij het verspaningsproces van titanium worden gebruikt.

Het gebruik van smeerolie is echter nog veel geraffineerder dan U nu met deze gegevens kunt denken. Door zijn zeer grote stro-perigheid - viscositeit - zal deze olie zich niet laten „wegpesten" uit de dalen en tussen de i n contact komende ruwheidspieken. Speelt smeerolie deze rol ook i n het contactvlak dan spreekt men van grenssmering.

Grenssmering

Vanwaar de naam grenssmering? Droge wrijving was een rede-lijk logische naam doch grenssmering? Deze naam duidt er op dat deze smeringstoestand een grensgeval vormt. Het is namelijk moge-lijk om tussen de twee contactvlakken krachtsoverdracht te laten plaatsvinden zonder dat ze elkaar raken. Men bereikt dit door een

vloeistof- of gaslaagje dat de vereiste druk en een dikte van een aantal malen de som van de maximale tophoogten der beide contact-vlakken heeft tussen deze contact-vlakken te bewerkstelligen. Blok spreekt over dit vloeistof of gaslaagje liefst i n termen van „constructief element", wat uit didactisch oogpunt zeer fraai is. Technisch wetenschappelijk heet deze smeringstoestand - minder didactisch —

hydrodynamische smering. Men kan ook spreken van een niet

door-broken of volle film. Zijn de omstandigheden zodanig dat deze volle film zich niet langer kan handhaven dan komen de loopvlakken weer met elkaar i n contact. De grens van volle filmsmering is be-reikt en we hebben dan een lager dat onder de reeds genoemde grenssmeringscondities loopt.

Hydrodynamische smering

Hydrodynamische smering is een der essentiële basisuitvindingen waardoor de huidige westerse samenleving mogelijk is. Letterlijk en figuurlijk zou de samenleving tot stilstand komen als het niet langer mogelijk was van dit principe gebruik te maken. Alle moto-ren uit wegvoertuigen zouden b.v. direct vastlopen.

Wat de noodzakelijke voorwaarden zijn om hydrodynamische smering i n lagers te realiseren, is pas betrekkelijk kort bekend. I n

1883, dus 89 jaar geleden, was het Beauchamp Tower die dit ont-dekte. H i j onderzocht namelijk i n lagers, die men met olie over-vloedig smeerde, of er tussen as en lagerbus druk i n de olie ontstond. Vóór Tower waren vele onderzoekers bezig geweest met metingen aan een vrijwel identiek lager. Ze maten echter allen de optredende wrijving i.p.v. de druk.

Tower ontdekte hoe tussen t.o.v. elkaar bewegende wanden

„vanzelf" een druk i n een visceus medium kan ontstaan. Er is nog

een tweede mogelijkheid aan te geven om volle filmen te verkrijgen. Het is duidelijk dat men ook via een gaatje i n het stilstaande loop-vlak een visceuze stof tussen as en bus kan persen. D i t kan gebeuren door een zich buiten het lager bevindende pomp, welke b.v. olie maar ook een gesmolten metaal of een gas tussen de lageropper-vlakken kan persen. Het op deze twee manieren tot stand brengen van volle film smering noemt men respectievelijk zelfwerkende en

uitwendig van druk voorziene lagers.

Rond 1950 begint een intensief uitdiepen van Towers ontdekking, wat tot vandaag voortduurt. Enerzijds waren het de mogelijkheden van de computer die hier de stoot toe gaven anderzijds gaven de vragen vanuit de werktuigbouwkundige aspecten van de atoom-techniek en de aanvang van de modern civiele- en militaire ruimte-vaarttechniek er allerlei impulsen aan.

Centraal is tot nu toe gesteld: alleen de hydrodynamische lagers zijn uit het slop der empirie gekomen door de ontdekking van Tower - dè grote ontdekking i n de Tribologie - en de pas vele jaren daarna geopende mogelijkheid tot precies berekenen.

Hier-aan moet worden toegevoegd dat ook de berekening van wentel-lagers (o.a. de levensduur) een grote mate van perfectie heeft be-reikt. W i j zullen ons in de rest van de voordracht nog slechts bezig-houden met hydrodynamische effecten i n lagers. Hiermede is niet bedoeld te zeggen dat droge wrijving niet uiterst belangrijk is voor de techniek. Droge lagers en slijtage zijn zelfs te beschouwen als de twee belangrijkste van de zeg vijf gebieden waar tribologen te weinig van weten. Het opstellen van betrouwbare regels om slijtage te voorspellen is binnen 10 jaar te verwachten gezien de grote hoeveel-heid onderzoek en resultaten op dit gebied gedurende de laatste de-cennia.

Hydrostatische lagers

Werden zelfwerkende axiale en radiale lagers met een volle film reeds technisch gebruikt vóór men ze (precies) kon berekenen anders ligt dit met de lagers waar de druk uitwendig met een pomp wordt opgewekt. Pas na 1945 zijn hydrostatische en aerostatische lagers, zoals men ze afhankelijk van het gebruikte smeermiddel ook wel noemt, theoretisch geanalyseerd en praktisch toegepast. Dat deze lagers ondanks het feit dat een eerste berekening ervan betrekkelijk eenvoudig is, pas recent hun toepassing vonden, heeft de volgende hoofdoorzaak. Het principe van dit lager eist, dat er naast het eigenlijke lager een pomp is die het van druk voorziet.

Hydrostatische lagers doen nu schoorvoetend hun intrede i n geleidingen en hoofdspillen van gereedschapsmachines. Vele voor-delen zijn aan dit gebruik verbonden. De machines slijten absoluut niet meer. Anders gezegd: hun nauwkeurigheid neemt niet af en hierdoor zijn o.a. de kostbare revisies niet nodig. De stijfheid en

dempings-eigenschappen van deze lagering zijn zéér goed. Door eenvoudige interne regelmechanismen kan bovendien de stijfheid opgevoerd worden tot waarden die dezelfde grootteorde hebben als de stijfheid die de constructie zelf heeft. Uitbuiting van al deze eigenschappen bij de constructie van de drie bewegende delen i n een draaibank - spil, bed en dwarsslede — resulteerde i n de groep waar ik werk i n wat met recht een superprecisie draaibank mag heten.

Maar ook de toepassing i n hydromotoren en i n pompen gaat zich aftekenen, ze wordt gestimuleerd door de zeer hoge belastbaar-heid van deze lagers. Toepassingen van hydrostatische lagers pene-treren echter op veel meer gebieden. Ze worden geïntroduceerd i n de zeer nauwkeurige geleidingen i n machines die de elektronische industrie bij de fabricage van „integrated circuits" gebruikt even-als i n allerlei meetopstellingen i n laboratoria en ontwikkelings-afdelingen. Bekend is hun gebruik i n de lagering van zeer grote telescopen. De toepassing van hydrostatische lagers zie ik sterk toenemen i n de komende jaren. Als een van de facetten van m i j n taak hier i n Delft zie ik het dan ook om de toekomstige werktuig-kundige ingenieurs ook met deze lagers vertrouwd te maken.

Voor wat betreft de berekening van hydrostatische lagers is de situatie als volgt. Werd met betrekkelijk eenvoudige berekeningen de dimensionering van de thans schoorvoetend toepassing vindende constructies bepaald; dit wordt nu vaak anders. Enerzijds laten vooral machines met grotere afmetingen niet toe, gezien de kosten, dat men zich vele experimenten kan veroorloven, anderzijds zijn er nog de volgende problemen. Vooral bij grote afmetingen spelen een steeds grotere rol: fabricatie toleranties, elastische deformaties t.g.v. krachten op de constructie, een nooit geheel juiste uit-lijning, thermische deformaties, turbulente i.p.v. laminaire stro-ming, niet isotherme omstandigheden i n de film, invloed van de toevoerleidingen en het zg. hybride effect. Onder dit laatste ver-staat men het gelijktijdig i n één film optreden van zelfwerkende effecten naast hydrostatische effecten. Naar mijn verwachting zullen in de komende jar en zo wel voor hydrodynamische als hydro-statische lagers, de zojuist genoemde verfijningen samengevat gaan worden i n computerprogramma's die de constructeur direct kan gebruiken. Vooral zal er veel aandacht besteed worden om zo niet

alleen werkende doch vooral optimaal funktionerende lagers te construeren. Er is hiervoor nog veel werk te verzetten.

Elasto-hydrodynamische smering

We spraken tot nu toe over zelfwerkende en uitwendig van druk voorziene lagers die met olie worden gesmeerd. Een geheel nieuw verschijnsel doet zich voor als i n deze met olie gesmeerde lagers zulke hoge drukken optreden dat ze de lagerwand elastisch ver-vormen. D i t laatste gebeurt door de oliefilmen tussen b.v. tand-flanken.

I n dit met elasto-hydrodynamische smering (E.H.L. Elasto Hydrodynamic Lubrication) aangeduide deelgebied zien we na

1955 een verder uitwerken van zeer speciale situaties door de grotere rekenmogelijkheden. Toch was er in 1957 nog verschil van mening of E.H.L. wel optrad. De situatie op het gebied van de E.H.L. is thans treffend door Dowson - de grote hedendaagse pionier op dit gebied -als volgt getypeerd. „Zocht men er een tiental jaren geleden nog naar hoe E.H.L. filmen werkten thans is de veel moeilijker vraag aan de orde waarom E.H.L. soms toch faalt". Dit laatste duidt op situa-ties als i n het maan-aarde model toen we opmerkten dat de olie zich niet zomaar tussen de toppen laat „wegpesten". I n deze situatie zul-len naar thans vermoed wordt o.a. de viscoelastische eigenschappen van het smeermiddel een belangrijke rol spelen. D i t is een voorbeeld van een onderzoek dat uiteindelijk tot duidelijker inzicht in de grens-smeringsprocessen zal leiden. M i j n verwachting is dat i n de toe-komst juist dit gebied vooral fundamentele nieuwe resultaten zal kunnen opleveren. Een nu nog wit gebied i n de Tribologie zal dan in kaart verschijnen.

Uitkomsten van E.H.L. berekeningen hebben zeer recent hun neerslag gevonden i n een catalogus van kogellagers. I n de vorm van een eenvoudig te hanteren receptuur geeft het de mogelijkheid een inzicht i n de elastohydrodynamische smeertoestand der rol-lichamen te krijgen. Is deze als E.H.L. aan te merken dan mag worden gerekend op een tweemaal langere levensduur dan die, welke uitsluitend op materiaalvermoeiing en de daarbij optredende contactdrukverdeling gebaseerd is.

We bespraken zojuist een voorbeeld van het combineren van lagerprincipes die we i n het begin van deze voordracht nog als van elkaar gescheiden zagen. Maar ook directer worden de principes

van rollende wrijving en volle filmsmering gecombineerd i n recent i op de markt gebrachte constructieonderdelen. Zo completeert, om e een voorbeeld te noemen, de hoge belastingsmogelijkheid bij hoge 1 toerentallen van een speciaal type hydrodynamisch axiaal lager s - het spiraallager - de goede startmogelijkheden onder belasting c die een kogeltaatslager biedt. Een ander voorbeeld van een com- l binatie van nieuwe inzichten leveren kogellagers voor gebruik

onder vacuumomstandigheden. Hier zijn de nieuwste inzichten op \ het gebied van droge wrijving toegepast o.a. in de materiaalsamen- ' stelling van de kogellagerkooi. Een geheel nieuw lagertype zie ik r door deze combinaties niet ontstaan. Ook zijn van de i n het begin r besproken lagermogelijkheden er geen waarvoor een ontwikkeling \ is te voorspellen analoog aan die van de thans te bespreken gas- L

lagers. L r

Gaslagers | c

Hydrodynamische lagers waarbij de film die de ruwheidstoppen z van elkaar scheidt uit een gas bestaat - laten we i n het vervolg t alleen lucht beschouwen - zijn slechts terloops ter sprake gekomen. r I n 1854 had H i r n al gesuggereerd dat lucht i n hydrodynamisch c gesmeerde lagers kon worden toegepast. Na 1950 is echter pas aan

luchtlagers, die voordien vrijwel niet gebruikt werden, veel theo- p retisch en experimenteel werk verricht. Er waren vele problemen f te overwinnen. Zo geeft lucht die duizend maal minder visceus is t: dan olie een overeenkomstig lagere draagkracht aan een lucht- li lager ten opzichte van een olie lager. Andere problemen vormden ii

(en vormen): a de nog niet eerder genoemde instabiliteitsverschijn- I selen, de zgn. Jet) whirl, waar luchtlagers bijzonder gevoelig voor li

zijn en b de constructieve problemen. z Rond 1950 waren er o.a. de volgende redenen om aan lucht- v

lagers te gaan werken: De opkomende computerindustrie zocht b naar een mogelijkheid om zonder slijtage schrijf-lees-kopjes stabiel

op afstanden van 2 a 5 [xm van de geheugendrums of -schijven te A plaatsen. Luchtgelagerde kopjes bewezen hier zeer geschikt te zijn.

Een andere reden lag bij de atoomreactors. Hier had men pompen li v nodig waarvan het smeermiddel van de lagers tegen hogere tem- l| h peraturen bestand is dan olie toestaat en of niet door radio- I s]

activiteit wordt afgebroken. Men gebruikt nu hier het gas, dat de h proces vloeistof is, tevens als smeermiddel. Het gebruik maken van g lucht als proces vloeistof was en is, i.v.m. contaminatie bestrijding, 5 12

at nog weer een andere reden om luchtlagers toe te passen. Het is m echter tevens een voorbeeld van een algemene tendens die inde je lagerontwikkeling is te bespeuren n l . om de proces (vloei) stof als er smeermiddel te gebruiken. Tevens is dit één van de manieren van ig oplossen van het afdichtingsprobleem bij lagers. Dit laatste is - i n a- het algemeen - nog steeds een groot tribologisch probleem,

ik Een hoofdlijn bij het gaslager onderzoek is de verfijnde berekening )p van de draagkracht en de stabiliteit om zodoende grenzen en a- "haalbare kaarten" te kunnen aangeven. I n het algemeen ziet ik men dat een nieuw idee en de theoretische analyse ervan toch in meestal meer vruchten afwerpt dan verfijning der berekeningen ig van bestaande constructies. Zoals we zullen zien is dit bij ,s- lagers ook weer het geval geweest. Een andere lijn in het

lucht-I lagerwerk is de volgende. Men zocht naar nieuwe filmspleetgeo-I metrieën die een optimale draagkracht geven om op die manier

I de lage draagkracht gunstig te beïnvloeden. Het spiraallageronder-;n zoek is vooral hieruit voortgekomen. Het principe van dit lager-Ig type bleek wat later ook op zeer effectieve wijze instabiliteiten i n n. radiale lagers te kunnen onderdrukken. Het nieuwe idee bracht ;h dus meer vruchten dan alleen maar de draagkracht verhoging, m Terwijl thans de meeste theoretische vragen opgelost zijn, zal O- pas als de droge wrijvingsproblematiek samen met de dure ;n fabricage en constructie voor de praktijk gunstiger ligt een

prak-is tprak-ische inzet van zelfwerkende luchtlagers op grotere schaal moge-,t- lijk zijn. Deze massale inzet is waarschijnlijk als eerste i n de textiel-;n industrie te verwachten en voor kleine licht belaste elektromotoren, a- D i t betekent echter niet dat het werk aan zelfwerkende lucht-Dr lagers al geen praktische resultaten zou hebben opgeleverd. Er

zijn o.a. gyro's, kleine speciaal turbines en gascirculatoren met zelf-t- werkende luchtlagers op de markt gebracht en er is een toepassing :it bij videorecorders, waarbij het spiraallagerprincipe is toegepast, el

te Aerostatische lagers

tl. Luchtlagers met uitwendige drukbron missen, t.g.v. hun werking, ;n I voor een groot deel het bezwaar van de lage statische belastbaar-a- I heid en de gevoeligheid voor instabiliteit die aan de zojuist be-3 - I sproken zelfwerkende luchtlagers kleeft. Bovendien treedt er ook bij le het afwezig zijn van een snelheidsverschil tussen de loopvlakken m geen metaal-metaal contact op. De toepassingen - pas de laatste g, 5 jaar - en de toekomstige mogelijkheden zijn - gegeven de huidige

fabricagemogelijkheden - groter te achten dan die van de zelf-werkende luchtlagers. Enkele slijpspillen, tandartsboren, medische instrumenten en ook vele meetopstellingen en b.v. machines bij de fabricage van integrated circuits bevatten thans deze luchtlagers. Ook brengen sommige fabrikanten al separate persluchtlager-eenheden i n de handel. Aan deze persluchtlager-eenheden lijkt mij voorlopig minder succes beschoren dan aan een integraal luchtlagerontwerp. Terwijl de toepassing van deze met druk gevoede luchtlagers relatief eenvoudig is, is de preciese berekening ervan gecompli-ceerd door het grote aantal parameters. Daarnaast worden ze geplaagd door pneumatic hammer, een instabiliteitsverschijnsel dat nog verder onderzoek vereist om het nauwkeuriger te kun-nen voorspellen. Het opstellen van eenvoudige regels om deze luchtlagers te ontwerpen is reeds enkele jaren geleden i n samen-werking met een collega gestart. Bij mijn onderwijstaak beschouw ik het doorgeven en verder uitbouwen hiervan als een belangrijk facet.

Damplagers

De ondanks alles toch wat teleurstellende mogelijkheid om op grote schaal luchtlagers toepasbaar te maken gaf degenen die hier mee bezig waren aanleiding om damplagers te gaan bestuderen. Gebruikt men stoom i.p.v. lucht i n een drukgevoed luchtlager dan heeft men een stoom- of damplager. Deze ontwikkeling loopt onge-veer v i j f j a a r .

Damplagers lijken aanlokkelijk voor nader onderzoek. Enerzijds zijn er vele potentiële toepassingsmogelijkheden i n de bestaande stoomwerktuigen. Maar ook de stoomauto, afgezien of deze er ooit komt, speelt bij deze ontwikkeling een rol. Een belangrijk motief om deze richting i n te slaan is het verdwijnen van het afdichtingsprobleem dat hier bij het toepassen van olie-lagers be-staat. Anderzijds zijn er echter i n een damplager allerlei verschijn-selen die i n een met druk gevoed luchtlager niet voorkomen. Hier-van zijn de belangrijkste: erosie, het plots wegvallen der stoomfilm door condensatie en het verstopt raken van de orifices door drup-peltjes water. A l bij al zeer interessant voor een nader onderzoek van tribologen samen met de bouwers van stoomwerktuigen.

Was het verleggen van het onderzoek van gas- naar damp-lagers een mooie oplossing voor de naar nieuwe projecten zoekende

luchtlagermensen er zijn natuurlijk andere oplossingen. Een min-der fraaie uitweg uit deze problematiek is om te trachten lucht-lagers voor militaire helicopters te ontwikkelen. Het „voordeel" hiervan is de helicopter ongevoelig te maken voor kogels. N u maken kogels vaak het oliesysteem lek en worden zo de machines buiten gevecht gesteld.

Betrouwbaarheid en levensduur

I k trachtte U een beeld van de Tribologie te geven. Kort w i l ik nu de volgende vraag aan de orde stellen. Aan de oplossing van welke categorie van problemen, waarmee de mensheid de komende jaren te kampen zal hebben, kan de Tribologie proberen een b i j

-drage te leveren? De volgende overwegingen komen dan bij mij op. I n de toekomst zullen aan de betrouwbaarheid, de levensduur en het onderhoud van allerlei machines en apparaten steeds hogere eisen gesteld worden. D i t komt o.a. door de toenemende problematiek rond het verlenen van service. Maar vooral door een factor die nu nog nauwelijks een rol speelt, nl. de verwachte schaarste aan materialen. Het concurrentieprincipe, dat i n het huidige economische systeem als normaal is aanvaard, heeft als gevolg dat men met nieuwe modellen komt, i.p.v. met apparaten die bewust gemaakt zijn langer mee te gaan en betrouwbaarder te zijn dan de produkten die ze vervangen. We blijven zo steeds meer materiaal gebruiken en steeds meer dingen maken dan technisch gesproken nodig zou zijn met alle bekende gevolgen, o.a. ver-vuiling en uitputting van grondstoffen. Het gaat er op lijken dat we ons dit niet langer kunnen veroorloven. Technische produkten die we nu nog emotioneel benaderen als mode-artikelen zullen hierdoor duidelijker het karakter van gebruiksartikelen met langere levensduur (moeten?) gaan vertonen, dus bij aankoop duurder worden. I k denk hierbij o.a. aan auto's, radio's, T.V.'s en vele huis-houdelijke apparaten.

Van nature zou ik zeggen richt de Tribologie zich op betrouw-baarheid. Studies i n Engeland over o.a. de economische gevolgen van slijtage leidden er echter toe dat, vooral daar, een nog scher-pere focussering op betrouwbaarheidsaspecten plaats vond. Hier-uit zijn o.a. de recente monitoring systemen voor lagers i n vitale grote installaties ontstaan. I n de komende tijd zullen we hierdoor voor deze machines overgaan van het tijdperk van de slijtage diag-nose op dat van de slijtage progdiag-nose. Maar er liggen voor de Tribo-15

logic zo ze zich nog scherper op betrouwbaarheidsaspecten richt beslist meer wegen open. Eén zo'n andere richting w i l ik hier nader noemen.

U i t het voorgaande is duidelijk geworden dat hydrodynamische lagers met olie als visceus smeermiddel een ideale oplossing bieden uit oogpunt van eenvoud en levensduur. De toepassing i n allerlei kleine elektromotoren zou ideaal zijn doch is niet mogelijk door-dat men bij dit soort motoren uit economische overwegingen geen oliecarter kan aanbrengen. I n feite past men dan vaak kogellagers of poreuze lagers toe.

I k zie nu een kans - het is mijn collega's en mij nog steeds niet 100% gelukt - om door een combinatie van een juist gekozen „ v e t " met een juiste filmspleet geometrie volgens het „spiraalgroefprin-cipe" aan bovenomschreven ideaal voor bepaalde lagertoepassingen tegemoet te komen. Hydrodynamisch effecten door de „spiraal-groeven" opgeroepen beletten het „vet" tijdens roteren weg te lekken. Tegelijkertijd zorgt de hydrodynamische-„vet"-film na-tuurlijk voor de volledige scheiding der loopvlakken. Het is merk-waardig dat tot nu J;oe nergens hieraan gewerkt is. Zolang de constructieve mogelijkheden met luchtlagers niet zijn opgelost - en dat is niet in zicht - lijkt mij het werken aan met vet gesmeerde spiraallagers betere beloften te bieden. Te noemen is: hogere draagkracht, grenssmering door de dope's, minder snel | whirl, eenvoudiger fabricage en goedkope materialen. Zou het boven-staande voorstel lukken dan zou hiermee een bijdrage aan de op-voering van de levensduur en betrouwbaarheid van de kleinere lagertypen geleverd worden.

Wetenschap, techniek en oorlog

I n het voorgaande was enkele malen sprake van tribologische onderwerpen die voor militaire technieken van belang zijn: de luchtgelagerde gyro's en de gaslagers voor helicopters. Niet alleen deze voorbeelden van toepassing van tribologisch onderzoek voor oorlogsmateriaal roepen een ernstig ethisch probleem voor mij op maar natuurlijk het dienstbaar maken - en dan ook nog zonder schroom - van alle gebieden van techniek en wetenschap aan mili-taire doeleinden. U begrijpt dat ik thans, zo ik i n het begin van deze rede aankondigde, als het ware overstap van het onderwerp lagers naar het onderwerp legers.

Het lijkt mij dat de mogelijkheden die de techniek aan het oor-logvoeren heeft verleend, een belangrijke factor is om oorlogs-gev^eld toch te blijven accepteren. De techniek zorgde er immers voor dat de tegenstander veelal niet meer wordt gezien. De tech-niek verzakelijkte de moderne oorlogvoering en maakte het mogelijk dat veel minder innerlijke weerstanden tegen geweldgebruik bij de toepassers van dit geweld ontstaan.

Met een tweetal voorbeelden wil ik dit toelichten. O m b.v. een piloot honderd kinderen, mannen en vrouwen stuk voor stuk te laten verminken zal wel niet lukken. Voorzien van een moderne bommenwerper kunnen deze vliegers echter nog „grapjes" maken. Recente berichten vertellen ons immers dat zij tijdens het afwerpen van napalm en zware bommen praten over „barbecue parties" en „instant swimmingpool makers".

Ook is de techniek i n staat om b.v. een niet geheel gelukte aan-tasting van het lichaam van een tegenstander wel een wat perma-nenter karakter te geven. Onlangs zijn hiertoe o.a. „uitgevonden" splinterbommen voorzien van plastic i.p.v. stalen naaldjes. Rönt-genologische opsporing van de naaldjes is nu onmogelijk geworden. Hoewel men meestal minder emotioneel reageert op het lange ter-m i j n effect van de door „ter-militairen" gebruikte en door „burgers" gemaakte chemische „beïnvloedingsmiddelen", zijn de effecten daarvan nog erger. D i t alles is alleen mogelijk doordat technici en wetenschapsmensen deze middelen hebben gerealiseerd.

Zoals U begrijpt meen ik oorlogsgeweld af te moeten wijzen, omdat mijn geweten mij dit gebiedt. De realiteit van oorlog is op geen enkele manier te rijmen met alle goede eigenschappen die we in vredestijd terecht zo hoog mogelijk houden: eerlijkheid, op-rechtheid, begrip voor de ander, enz. De realiteit van oorlog is: sluipmoordenaars i.p.v. sluipschutters; onverhoeds en hefst als je i n de meerderheid bent aanvallen i.p.v. de eer van je land hoog-houden; terreur bombardementen i.p.v. strategische doelen aan-vallen; oorlogsmisdaden begaan i.p.v. „offensieve of defensieve taken vervullen"; ellendig omkomen i.p.v. vallen op het veld van eer; enz.

De situatie is verder zo dat i n overeenstemming met de huidige inzichten van de spookachtige militaire denkwereld de wederzijdse burgerbevolkingen de onderpanden zijn die men met atoomwapens zal aanvallen zo „het ergst denkbare zou gebeuren". I k hoop dat er 17

toch nog velen onder mijn gehoor zijn die eraan twijfelen of met de dreiging mensen massaal te vernietigen men de menselijkheid (en de vrede?) op deze wereld kan beschermen. Wel is het duidelijk dat dit militaire pokerspel ieder jaar riskanter en onoverzichtelijker wordt omdat techniek en wetenschap steeds weer andere dobbel-stenen aanreiken. Desondanks gaan we er mee door.

Als we ons de vraag stellen, die technici wel ligt, namelijk hoe nuttig het huidige denken i n termen van militaire afweer en on-voorstelbaar geweld is om: „ d e vrijheid blijvend te verzekeren" dan vallen mij de volgende vingerwijzigingen van polemologische studies steeds sterker op:

® De huidige ontwikkeling van de militaire bewapening vermin-dert de veiligheid en leidt niet tot sociale rechtvaardigheid. ® Evenals geweld „effectief" kan zijn, kan ook geweldloos gedrag

dat zijn.

® Offensieve en defensieve wapenfabrieken bestaan feitelijk niet. Vele staten verhandelen hun als defensief betitelde wapens naar andere landen die er dan vaak een offensief gebruik van maken. Dat oorlogsindustrie werkeloosheid zou voorkomen is niet waar. • Hoewel vrijwel niemand oorlog wenst bestaan er nog steeds de militaire systemen die de betrokken burgers uiteindelijk i n meerderheid zo'n oorlog mee laten voeren. De dienstplicht en de Ministeries van Defensie zijn daar steeds op gericht.

• De analyse van de vraag: „hoe kom je tot oorlog?" is nog i n de beginfase. Wel lijkt het er op dat de veel aangetroffen mening om voorzichtig te zijn met eenzijdig te ontwapenen niet met feiten is te staven.

U i t het voorgaande - hoe summier ook - is al gebleken dat tech-nisch en wetenschappelijk onderzoek en de toepassing ervan bij oorlogsgeweld dit geweld i n alle opzichten afschuwelijker maakt en dat een ethisch oordeel over de gevolgde handelwijze niet gebruike-lijk is. Nog nooit maakte ik b.v. mee dat bij een discussie over een mogelijke toepassing van een techniek voor militaire doeleinden de vraag: „Is dit geoorloofd?" ook op de agenda stond. I k ben vaak verbijsterd door de eenvoud waarmee men alle ethische bezwaren wegwuift. Niet weg te wuiven is echter het feit dat men dan over een techniek tot het doden van medemensen beslist. Deze gebruike-lijke doch uitermate ongewenste gang van zaken verklaart naar mijn opvatting waarom i n oorlogstijd vrijwel alle ethische barrières 18

kunnen wegvallen. I n feite zijn die barrières immers in vredestijd al voor meer dan de helft genomen.

Er zouden ook - en zelfs vele - rationele motieven zijn om oorlog af te wijzen. I k noem U de zinloosheid en de hoge kosten van oorlog. De geldmiddelen en het technisch en wetenschappelijk kunnen zouden beter aangewend zijn ter bestrijding van overbevolking, honger en miheuverontreiniging. Niets is tot nu toe i n staat ge-bleken oorlogsgeweld en de voorbereiding erop te stoppen. Voor dit doel wenden we zonder echt gemor (zie de verkiezingsuitslagen) zeer grote sommen geld aan.

M i j n conclusie, gegeven mijn huidige kennis over onze Westelijke-de Russische- en Westelijke-de Chinese maatschappij-vorm is als volgt heel summier samen te vatten. Vertrouw al deze volken en begin een-zijdig te ontwapenen. Stel verder dan geen alternatieven voor mili-taire defensie vóórop. M i j n opvatting is dat door ons handelen tegenover hen vanuit die achtergrond af te stemmen wij geen on-vrijheid en onderdrukking van ze te duchten zullen hebben.

Velen Uwer zullen dit veel te riskant vinden, toch is het ge-bruikelijk om zó goede betrekkingen op te bouwen. Vervolgens sla ik de risico's van eenzijdig ontwapenen veel minder hoog aan voor de toekomst als de huidige „balans der verschrikking" die boven-dien een dagelijkse druk op ieders leven legt. Tenslotte verwacht ik er zeer positieve effecten van op de onderlinge relaties tussen de nu gescheiden volken.

Zeer geachte Toehoorders,

Aan het slot van mijn rede dank ik Hare Majesteit de Koningin voor mijn benoeming tot buitengewoon hoogleraar aan deze Tech-nische Hogeschool.

Mijne Heren Curatoren,

Gaarne betuig ik mijn erkentelijkheid voor het vertrouwen dat uit U w voordracht tot mijn benoeming spreekt. I k zal binnen de perken van een buitengewone leerstoel mij naar beste kunnen aan deze opdracht wijden.

Mijne Heren Hoogleraren, Dames en Heren Lectoren,

O m i n U w midden werlczaam te zijn ervaar ik als een voorrecht. I k hoop dat de contacten met U zullen leiden tot een vruchtbare samenwerking.

Mijne Heren leden van de afdeling der Werktuigbouwkunde,

I n de periode waarin de nieuwe bestuursvorm i n onze afdeling zijn eerste levensvormen ging aaimemen kwam ik er binnen. De wijze waarop gewerkt is om deze vernieuwing op te vangen en uit te voeren bewonder ik zeer.

Met enkelen van U mocht ik banden van vroeger weer aan-knopen. Met slechts weinigen, ook van mijn collega's kon ik tot nu toe kennis maken. De nieuwe structuur voorziet natuurlijk niet direct i n het begin al i n alle behoeften; komt tijd komt raad meen ik. U i t de reeds opgedane ervaringen ben ik er van overtuigd ge-raakt hier i n een prettige sfeer te mogen meewerken aan de oplei-ding van werktuigkundige ingenieurs.

Mijne Heren leden van de directie van het Natuurkundig Laboratorium van de N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Op hoge prijs stel ik het, dat U mij toestemming gaf om deze nieuwe taak erbij op te nemen. De banden tussen de werktuig-bouwkundige geledingen i n U w laboratorium en de afdeling der Werktuigbouwkunde van deze Technische Hogeschool hoop ik mede te mogen versterken tot wederzijds profijt.

Zeergeleerde Rinia,

Reeds snel na mijn aanstelling op het Natuurkundig Labora-torium mocht ik ervaren welk een bijzondere belangstelling U voor mechanische zaken hebt. U w vermogen om op uiteenlopende gebieden der techniek problemen te schematiseren en dan met een-voudige regels de oplossing vaak aan te geven, maar vooral ook U w enorme inventiviteit, waren toen voor mij geheel nieuwe ervaringen. Veel meen ik van de contacten met U geleerd te hebben en daar-voor ben ik U zeer erkentelijk.

Hooggeleerde Haringx,

Het is algemeen bekend en gewaardeerd welk een scherp inzicht 20

en vermogen tot analyse, gevolgd door een doeltreffende eenvoudige berekening van allerlei mechanische problemen, U bezit. I k dank U voor alles wat ik van U heb mogen leren i n de jaren dat ik onder U w leiding werk.

Collega's en medewerkers uit het Natuurkundig Laboratorium maar speciaal Gij waarde vrienden uit de mechanische groepen en geledingen,

Gaarne memoreer ik hier de prettige samenwerking en hulp die ik steeds van U ondervind. U i t deze sfeer groeide ook veel van de specifieke kennis waarvan ik hier aan deze Hogeschool zoveel mogelijk zal trachten door te geven. Het hoeft verder geen betoog hoe waardevol de contacten met U allen zijn. I k vertrouw erop dat dit zo zal blijven.

Dames en Heren Studenten,

Traditiegetrouw komt U nu pas aan de beurt. M i j n hoofdtaak hier is echter om kennis aan U over te dragen. I k wil trachten U datgene over te brengen en dan speciaal op het gebied der Tribolo-gie, wat ik zelf als bijzonder nuttig ervaar om als ingenieur paraat te hebben.

Desondanks zal ik me er op richten U niet wat te leren doch de dingen te laten begrijpen en U tot denken te stimuleren. I k meen dat dat kan samengaan met het voorgaande. I k hoop ook dat het geen eenrichtingverkeer tussen ons zal worden doch dat U zult willen meewerken mijn onderwijs qua vorm en inhoud optimaal af te stemmen.

Daarnaast zult U begrepen hebben uit wat ik hedenmiddag zei dat ik grote waarde hecht aan een zelfstandig - en dan vooral niet alleen technisch - oordeel dat best van een of andere algemene l i j n mag afwijken. I n anarchie heb ik echter absoluut geen geloof. Slechts langs de soms zeer moeizame democratische weg meen ik dat men met open vizier iets wezenlijks zal kunnen bereiken.

I k dank U voor U w aandacht.