Titelaufnahme

Titel
Characterization of friction relevant surface parameters and their effect on the friction between gliding bodies and snow
VerfasserRohm, Sebastian
Begutachter / BegutachterinLackner, Roman ; Schneebeli, Martin
GutachterLackner, Roman ; Nachbauer, Werner
Erschienen2017
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2017
Anmerkung
Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Datum der AbgabeJuni 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Schnee / Reibung / Oberfläche / Rauheit / Wachs / Tribometer / Ski / Abnutzung / Struktur
Schlagwörter (EN)Snow / Friction / Surface / Roughness / Wax / Tribometer / Ski / Wear / structure
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Dissertation war die experimentelle Untersuchung der Reibung zwischen Ski und Schnee. Die Schwerpunkte lagen dabei auf der Bestimmung von reibungsrelevanten Oberflächenkennwerte und auf der Untersuchung des Abnutzungsverhaltens bei unterschiedlichen Schneebedingungen. Dazu wurden Reibungsmessungen auf einem neuartigen linearen Tribometer durchgeführt und mit genauen Oberflächenanalysemethoden (z.B. Fokusvariationsmikroskopie oder Computertomographie) kombiniert. Die Arbeit ist in folgende drei Studien unterteilt:

In der ersten Studie wurde der Einfluss der Oberflächenrauheit auf die Reibung zwischen Stahl und Schnee untersucht. Die Messungen zeigten, dass die Oberflächenrauheit einen starken Einfluss auf die Reibung hat, wobei die Reibung für glatte Proben größer war, als für raue Proben.

Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde in der zweiten Studie der Einfluss der Oberflächenstruktur auf die Reibung zwischen einem Rennbelag aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMWPE) und Schnee untersucht. Die Oberflächenstruktur wurde dabei mithilfe der Traglastkurve beschrieben. Dabei zeigte sich, dass auf warmen Schnee eine Oberfläche mit breiten Rillen und schmalen Stegen (nichttragende Struktur) und auf kaltem Schnee eine Oberfläche mit schmalen Rillen und breiten Stegen (tragende Struktur) vorteilhaft sind.

In der dritten Studie wurde das Abnutzungsverhalten von Skiwachsen aufgrund von Reibung und die entsprechenden Auswirkungen auf die Eigenschaften des Skibelags untersucht. Die Resultate zeigten, dass die Abnutzung von der Schneetemperatur abhängig war. Auf kaltem Schnee konnte eine große Abnutzung festgestellt werden, während auf warmen Schnee die Wachsschicht bis zum Versuchsende intakt blieb. Des Weiteren konnte eine Abhängigkeit von der Position entlang des Skis festgestellt werden. Speziell auf kaltem Schnee war die Abnutzung an der Skispitze größer als am Skiende.

Zusammenfassung (Englisch)

The goal of the thesis was the experimental analysis of the friction between ski and snow. The focus was on two main topics: The determination of friction relevant roughness parameters and the investigation of ski wax wear at different snow conditions. This was accomplished by combining large-scale friction measurements with analytical methods like focus variation microscopy or computer tomography. The work was divided into the following three studies:

The first study dealt with the effect of different steel surfaces on the friction between steel and snow. The experiments showed that the surface roughness had a major effect, with lower friction for rough, sinusoidal surfaces compared to smooth, groove-dominated surfaces. A particularly strong effect was registered for warm snow conditions, at which the friction of a polished surface was over 300% higher than the friction of a rough one. Furthermore, the friction coefficient was velocity but not normal force dependent.

The second study was based on the first study and investigated the effect of surfaces with different bearing ratios on the friction between ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) and snow. The results showed that at conditions close to the melting point, the friction between ski and snow was less for a surface with narrow plateaus and wide grooves (non-bearing surfaces) in comparison to a surface with wide plateaus and narrow grooves (bearing surface). On cold snow, on the other hand, the surface with narrow grooves and wide plateaus was superior.

In the third study, the effect of wax coatings on the ski base properties was studied. It focused on the wear of perfluorocarbon waxes in dependence of the gliding distance and how the wear affected the chemical and frictional properties of the base. The wear was affected by the snow conditions with high wear on cold snow and low wear on warm snow. Furthermore, wear depended on the position along the ski, with higher wear at the ski tip compared to the ski tail.