SIMPRESS

Polskie Towarzystwo Tribologiczne

Instytut Technologii Eksploatacji
2002 01 02 03 04 05 06
2003 01 02 03 04 05 06
2004 01 02 03 04 05 06
2005 01 02

Publikacja dofinasowana przez KBN

TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 1/2003 (187)

 
1-2003 TRIBOLOGIA
Dariusz BIELIŃSKI*, Piotr GŁĄB*, Ludomir ŚLUSARSKI*

TRIBOLOGICAL EFFECT OF CHLOROPARAFFIN OIL ADDITION TO SBR - MODIFICATION OF THE SURFACE

WPŁYW DODATKU OLEJU CHLOROPARAFINOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE SBR - MODYFIKACJA POWIERZCHNI

Streszczenie:

Badano zachowanie się oleju chloroparafinowego w matrycy kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Migrację chloroparafiny ku powierzchni kauczuku korelowano z właściwościami tribologicznymi wulkanizatów w skali mikroskopowej w celu znalezienia odpowiedzi na dwa pytania: 1) czy olej oddziałuje w jakikolwiek sposób z warstwą wierzchnią elastomeru? i 2) jakie konsekwencje tribologicznie niesie ze sobą dodanie go do gumy? Segregacja powierzchniowa oleju, raczej nieoczekiwanie, powoduje wzrost współczynnika tarcia, wywołany plastyfikacją warstwy wierzchniej SBR. Plastyfikacja niepolarnego elastomeru przez polarny olej jest możliwa dzięki zmianie polarności warstwy wierzchniej tego pierw-szego [L. 1], spowodowanej migracją polarnych, mało-cząs-tecz-ko-wych składników zespołu sieciującego lub produktów ich rozpadu. Efekt plastyfikacji pozwala również wyjaśnić zaobserwowaną zmia-nę mechanizmu tarcia, który ewaluuje od ślizgowego (SBR bez oleju chloroparafinowego) aż do "stick-slip" [L. 2] (SBR zawierający powyżej 5 cz. wag. oleju chloroparafinowego/100 cz. wag. kauczuku).

1-2003 TRIBOLOGIA
Michael J. FUREYa,b, Czesław KAJDASc,d,
Roman KEMPIŃSKIc,d, Bhawani S. TRIPATHYe,
Benjamin R. TRITTf, Jeffrey VALENTINOg,
Brian VICKa

CONDENSATION - TYPE MONOMERS AND TRIBOPOLYMERIZATION

MONOMERY PROCESU POLIMERYZACJI KONDENSACYJNEJ I TRIBOPOLIMERYZACJA

Streszczenie:

Trzydzieści lat temu opublikowano w czasopiśmie Wear (1973) pierwsze wyniki badań wyraźnie wskazujące na przebieg procesu polimeryzacji "in situ" na powierzchni tarcia. Obecnie proces ten odnosi się do tribopolimeryzacji jako nowego sposobu smarowania granicznego. Wykazano, że grupa związków, np. typu częściowych estrów długołańcuchowego dimeru kwasów i krótkołańcuchowych glikoli, stanowi szczególnie efektywne dodatki przeciwzużyciowe do paliw i olejów smarowych. Pierwszym przykładem był monoester dimeru kwasu C36 i glikolu etylenowego, zastosowany jako monomer procesu kondensacji. Od tego czasu prowadzono dodatkowe badania procesu tribopolimeryzacji w Laboratorium Tribologicznym Politechniki Stanowej w Virginii (Virginia Tech) wspólnie z kolegami z Polski i studentami studiów magisterskich i/lub doktorskich.

Celem tego artykułu jest (a) przegląd wcześniejszych wyników badań realizowanych na układzie krzywka-popychacz, które bezpośrednio wskazywały na słuszność koncepcji polimeryzacji powierzchniowej "in situ", (b) podsumowanie najważniejszych osiągnięć wcześniejszych prac dotyczących tej koncepcji, (c) krótka dyskusja roli temperatury powierzchni tarcia w inicjowaniu reakcji polimeryzacji, (d) omówienie wyników naszych najnowszych badań związanych z monomerami procesu typu polikondensacji oraz (e) przedstawienie przeglądu możliwości praktycznego zastosowania procesu triboplimeryzacji jako nowego sposobu smarowania granicznego, ujmującego monomery procesu typu kondensacji, jak też i polimeryzacji addycyjnej.

1-2003 TRIBOLOGIA
V.V. KONCHITS*, S.V. KOROTKEVICH*,
Yu. E. KIRPICHENKO*, N.K. MYSHKIN*

LUBRICITY OF ORGANIC DEPOSITS ON FRICTION SURFACE AT ELEVATED TEMPERATURE

SMARNOŚĆ WARSTEWEK ORGANICZNYCH POWSTAŁYCH NA POWIERZCHNI TARCIA PRZY PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE

Streszczenie:

Autorzy badali smarność warstewek utworzonych ze związków organicznych (tzw. warstewki D) na skutek kontaktu środka smarowego z gorącą powierzchnią tarcia. Wyznaczono przeciwzatarciowe i przeciwcierne właściwości takich warstewek dla powierzchni platyny smarowanej olejem z dodatkiem ZDDP. Szczególną uwagę poświęcono wpływowi temperatury w strefie styku na właściwości warstewek D oraz ich rolę w smarowaniu granicznym.

1-2003 TRIBOLOGIA
Marzena MAJZNER*, Czesław KAJDAS**

REACTIONS OF CARBOXYLIC ACIDS UNDER BOUNDARY FRICTION CONDITIONS

REAKCJE KWASÓW KARBOKSYLOWYCH W WARUNKACH TARCIA GRANICZNEGO

Streszczenie:

Niniejsza praca dotyczy przemian chemicznych kwasów karboksylowych, przebiegających w warunkach tarcia granicznego. Testy tribologiczne realizowano za pomocą aparatu kula-tarcza w układzie materiałowym stal-stal. Po procesie tarcia powierzchnię zużycia poddano analizie metodą SEM/EDS oraz FTIR. Zamiarem zbadania produktów reakcji kwasów karboksylowych, zachodzących w warunkach statycznych, zarejestrowano widma IR kwasu karboksylowego naniesionego na powierzchnię stali. Uzyskano także widma IR substancji wzorcowych: wybranych kwasów karboksylowych i wybranych soli kwasów karboksylowych. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że w warunkach tarcia granicznego powstają typowe sole żelaza. Ponadto na powierzchni zużycia zaobserwowano obecność związków, nie opisywanych dotąd w publikacjach dotyczących tribochemicznych przemian kwasów karboksylowych. Udowodniono, że tego typu związki nie tworzą się w wyniku reakcji kwasów karboksylowych, zachodzących w warunkach statycznych. Na podstawie szczegółowej interpretacji widm IR, zaproponowano budowę chemiczną produktów triboreakcji kwasów karboksylowych oraz zasugerowano mechanizm, według którego kwasy karboksylowe mogą reagować w warunkach tarcia granicznego.

1-2003 TRIBOLOGIA
Michał MIZERSKI*, Grzegorz CELICHOWSKI*

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF POLYBUTOXYGLYCOL DITHIOPHOSPHATES

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE DITIOFOSFORANÓW POLIBUTOKSYGLIKOLI

Streszczenie:

Roztwory pochodnych ditiofosforanów polibutoksyglikoli w oleju mineralnym badano pod kątem ich właściwości tarciowych. Badania tarciowe przeprowadzone na aparatach typu kula-tarcza i aparacie czterokulowym wykazały, iż dodatki te charakteryzują się dobrymi właściwościami przeciwzużyciowymi i przeciwzatarciowymi Stopień zmian tych własności zależy od stężenia dodatku w oleju mineralnym, szybkości poślizgu i przykładanych obciążeń do węzła tarcia. Obecność grup butoksy - obniża zawartość fosforu w cząsteczce dodatku, jeśli porównamy ją do cząsteczek stosowanych ditiofosforanów cynku.

1-2003 TRIBOLOGIA
Jarosław MOLENDA*, Marian GRĄDKOWSKI*,
Czesław KAJDAS**

STUDY OF CHEMICAL NATURE OF ORGANIC PRODUCTS FORMING DURING FRICTION ON STEEL SURFACE LUBRICATED BY UNSATURATED COMPOUNDS

BADANIE STRUKTURY CHEMICZNEJ DEPOZYTÓW ORGANICZNYCH POWSTAJĄCYCH Z UDZIAŁEM ZWIĄZKÓW NIENASYCONYCH NA POWIERZCHNI SMAROWANEGO WĘZŁA TARCIA WYKONANEGO ZE STALI

Streszczenie:

Celem niniejszej pracy było poznanie reakcji tribochemicznych organicznych związków nienasyconych, które wpływają na zużycie skojarzenia tribologicznego, wykonanego ze stali łożyskowej. Wybrane kompozycje dodatków nienasyconych w n-heksadekanie badano w skojarzeniu kula-tarcza, w warunkach tarcia granicznego. Odłożone, na roboczych powierzchniach węzła tarcia, organiczne produkty przemian tribochemicznych badano za pomocą nowoczesnych technik mikroanalizy powierzchni, tj. FTIRM, SEM/EDS oraz XPS.

1-2003 TRIBOLOGIA
G.J. MOLINA*, C. KAJDAS**,
M.J. FUREY***, A.L. RITTER****

IMPORTANCE OF LOW-ENERGY TRIBOELECTRONS FOR THE INITIATION OF TRIBOCHEMICAL REACTIONS

TRIBOELEKTRONY O NISKIEJ ENERGII I ICH ZNACZENIE W INICJOWANIU REAKCJI TRIBOCHEMICZNYCH

Streszczenie:

Energia mechaniczna związana z procesem smarowania granicznego wywołuje szereg zjawisk fizycznych, które inicjują reakcje tribochemiczne. W artykule omówiono rolę triboelektronów w inicjowaniu procesu tribopolimeryzacji winylowej, zgodnie z koncepcją NIRAM. Opisano nowe urządzenie do badania procesu triboemisji. Najważniejszym osiągnięciem zrealizowanych badań na nowym urządzeniu jest stwierdzenie, że energia głównej części triboelektronów emitowanych z korundu i szafiru w styku ślizgowym jest zawarta w przedziale od 0 do 5 eV. Przedstawiono plan wykorzystania zbudowanego urządzenia do dalszych badań wpływu procesu triboemisji na proces inicjowania i przebiegu reakcji tribochemicznych.

1-2003 TRIBOLOGIA
Marcin PRZEDLACKI*
Czesław KAJDAS*
Weimin LIU**

ON LUBRICATION MECHANISM OF FLUORINATED ALCOHOLS IN STEEL/STEEL AND STEEL/ALUMINUM CONTACTS

MECHANIZM SMAROWANIA ALKOHOLAMI FLUOROWANYMI UKŁADÓW TARCIOWYCH STAL/STAL I STAL/GLIN

Streszczenie:

W artykule przedstawiono charakterystykę tribologiczną i mechanizm smarowania wybranych alkoholi fluorowanych zawierających 5 do 10 atomów węgla w cząsteczce. Eksperymenty tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia granicznego na aparacie Optimol SRV w układach tarciowych: kula stalowa-tarcza stalowa i kula stalowa-tarcza glinowa. Wytworzone produkty reakcji tribochemicznych badane były za pomocą technik analitycznych FTIRMA, XPS i SEM/EDS. Uzyskane wyniki badań wykazały, że fluorowane alkohole zapewniają smarowanie układu tarciowego stal-stal, jednakże w kontakcie z aluminium stwierdzono występowanie zużycia korozyjnego. Zgodnie z hipotezą N1RAM zaproponowano schemat reakcji tribochemicznych i strukturę filmu oligomerycznego utworzonego w warunkach tarcia przez badane alkohole fluorowane. Uzyskane wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że większa liczba atomów wodoru znajdujących się przy grupie hydroksylowej powoduje zwiększenie stabilności filmu smarowego, a tym samym zwiększa efektywność przeciwzużyciową badanych alkoholi.

1-2003 TRIBOLOGIA
Maria MACIĄG*

MODEL TERMODYNAMICZNY ZUŻYWANIA ŚCIERNEGO METALI

THERMODYNAMIC MODEL OF ABRASIVE WEAR OF METAL

Streszczenie:

W pracy zaproponowano nową postać bilansu energii charakteryzującego ustabilizowane zużywanie ścierne metali. Za podstawę procesów cieplnych przyjęto zjawisko nagrzewania się określonej masy metalu warstwy wierzchniej do temperatury błysku. Uwzględniono ciepło właściwe tego metalu oraz jego zużywanie się. Przedstawiono bilans energii w postaci równania pierwszej zasady termodynamiki dla systemów otwartych. Opisano gęstości strumieni: ciepła, ciepła dyssypacji i entalpii w zależności od: współczynnika tarcia, nacisku jednostkowego, prędkości poślizgu i temperatury. Określono strukturę bilansu energetycznego dla analizowanego przypadku tarcia i zużywania. Opis procesu tarcia i zużywania wprowadza nowe wielkości fizyczne, charakteryzujące system tribologiczny. Wyprowadzono zależności określające intensywność zużywania i odporność na zużywanie tribologiczne. Na podstawie wyników badań przytoczonych z literatury scharakteryzowano ilościowo zaproponowany model energetyczny tarcia i zużywania metali. W zakończeniu zaprezentowano oryginalne wnioski dotyczące przebiegu zjawisk fizycznych w styku tarciowym metali.

TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 2/2003 (188)
 
2-2003 TRIBOLOGIA
Xingguo FU*, Yinong LIU*, Wenzhao YAO*

*PetroChina Lanzhou Lubricating Oil Research & Development Institute, Lanzhou 730060, Gansu Province, China.

THE EFFECT OF AGING PROCESS ON THE FORMATION OF CARBONATE PARTICLES DURING PREPARATION OF OVERBASED CALCIUM ALKYLSALICYLATES

WPŁYW PROCESU STARZENIA NA POWSTAWANIE CZĄSTEK WĘGLANOWYCH PODCZAS OTRZYMYWANIA ALKILOSALICYLANU WAPNIA Z REZERWĄ ALKALICZNĄ

Key-words: aging process, carbonate particle, overbased calcium alkylsalicylate
Słowa kluczowe: proces starzenia, cząsteczki węglanu, zasadowe alkilosalicylany wapnia

Summary
The carbonation process is generally considered as the most important stage to form nano-carbonate particles during the preparation of overbased calcium alkylsalicylates while the aging stage has not been emphasized by the researchers. This paper had studied the influence of aging process on the TBN (Total Basicity Number) values of overbased products and the micelle structure of carbonate particles during preparing overbased calcium alkylsalicylate by the freeze-etching microscopic observation and calcium distribution measurement method. The results showed that TBN increased as the aging time lasted and remained the stable at about 3.0 hours. The diameter of carbonate particles became smaller and well-distributed after the aging process. Water and methanol had played an important role in the re-formation of the carbonate particles during the aging process, the mechanism on the aging process had been discussed.

Streszczenie

Autorzy przedyskutowali mechanizmy procesu starzenia alkilosalicylanów wapnia, które dotychczas nie były rozważane, a także zbadali wpływ procesu starzenia na wartość liczby zasadowej (TBN) produktów o odczynie zasadowym. Stwierdzono, że liczba zasadowa zwiększała się w miarę upływu czasu starzenia, by ustabilizować się po upływie 3 godzin. Zbadano także budowę miceli cząstek węglanów w czasie wytwarzania alkilosalicylanów wapnia. Użyto do tego obserwacji mikroskopowych zamrożonych próbek oraz metody oceny zawartości wapnia.


2-2003 TRIBOLOGIA
Jarosław GROBELNY*, Grzegorz CELICHOWSKI**,
M. CICHOMSKI**, Krzysztof KORALEWSKI**,
Ireneusz PIWOŃSKI**

* University of Lodz, Department of Solid State Physics, 149/153 Pomorska St., 90-236 Lodz, Poland.
** University of Lodz, Department of Chemical Technology and Environmental Protection, 163 Pomorska St., 90-236 Lodz, Poland.

FRICTION FORCE MICROSCOPY STUDY OF POROUS METHYLSILICA THIN FILMS

BADANIE CIENKICH, POROWATYCH WARSTW METYLO-KRZEMIONKOWYCH ZA POMOCĄ MIKROSKOPU SIŁ TARCIA

Key-words: Atomic Force Microscopy, Friction Force Microscopy, surface topography, surface modification, porous materials
Słowa kluczowe: mikroskop sił atomowych, mikroskop sił tarcia, topografia powierzchni, modyfikacja powierzchni, materiały porowate

Summary

Atomic Force Microscopy is a modern technique designed for measuring the topography and friction of different samples in nanometer scale. The diameter of pores of methyl-silica films was determined. Frictional measurements were performed and relative coefficient of friction between the cantilever tip and the surface of investigated samples was found. These measurements showed that relative friction for modified samples (both porous and non-porous) was lower than for unmodified samples. These results indicate that investigated materials can be applied in nanotribology.

Streszczenie

Mikroskopia sił atomowych to nowoczesne urządzenie do badań topografii powierzchni próbek oraz pomiarów tarcia w skali nanometrowej. Określono średnice porów warstw metylo-krzeminkowych. Wykonano badania tarciowe i określono względny współczynnik tarcia pomiędzy ostrzem beleczki pomiarowej a powierzchniami badanych próbek. Mierzone tarcie jest znacznie mniejsze przy zmodyfikowanej powierzchni niż dla powierzchni porowatej bez modyfikacji i powierzchni nieporowatej.
Przedstawione wyniki badań wykazują, iż zastosowane materiały mogą mieć zastosowanie w nanotribologii.


2-2003 TRIBOLOGIA
Ken'ichi HIRATSUKA*, Makoto YOSHIDA**

* Dept. Precision Engineering, Chiba Institute of Technology 2-17-1, Tsudanuma, Narashino-shi, Chiba 275-8588 JAPAN.
** Dept. Engine Component Design, ISUZU MOTORS LIMITED 8, Tsuchidana, Fujisawa-shi Kanagawa, 252-8501 JAPAN.


REDUCTION OF CARBON DIOXIDE DURING RUBBING OF METALS

REDUKCJA DWUTLENKU WĘGLA PODCZAS TARCIA METALI

Key-words: tribology, friction, wear, catalysis, carbon dioxide, tribo-catalysis

Słowa kluczowe: tribologia, tarcie, zużycie, kataliza, dwutlenek węgla, tribokataliza

Summary

The reduction of carbon dioxide to form methane was detected during rubbing of carbon steel/carbon steel and silver/carbon steel tribo-pairs. Carbon steel showed two wear modes, severe wearCaand mild wear. Compared to severe wear, mild wear mode exhibited much more reduction of carbon dioxide and generation of methane. The oxygen deficient structure of iron oxide, produced in the mild wear mode, played an important role in the reaction.

Streszczenie

Zaobserwowano redukcję dwutlenku węgla do metanu podczas tarcia w układach materiałowych par tarcia stal węglowa/stal węglowa i srebro/stal węglowa. Stwierdzono, że stal węglowa wykazuje dwa rodzaje zużycia: silne i umiarkowane. W porównaniu do zużywania silnego, podczas zużywania umiarkowanego występuje bardziej intensywna redukcja dwutlenku węgla do metanu. Deficyt tlenu w strukturze tlenku żelaza, powstały w warunkach umiarkowanego zużywania, odgrywa istotną rolę w reakcjach redukcji.


2-2003 TRIBOLOGIA
Andrzej KULCZYCKI*, Czesław KAJDAS**

* Centralne Laboratorium Naftowe, al. Żwirki i Wigury 31, 02-091 Warszawa.
** Wydz. Bud., Mech. i Petrochemii PW, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock.

INFLUENCE OF SURFACE COARSENESS ON TRIBOCHEMISTRY OF AW/EP LAYERS PRODUCED BY GEAR OILS

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI NA TRIBOCHEMIĘ WARSTWY AW/EP, WYTWARZANEJ PRZEZ OLEJE PRZEKŁADNIOWE

Key-words: wear, boundary layer, gear oil, coarseness, additives
Słowa kluczowe: zużycie, warstwa graniczna, olej przekładniowy, chropowatość, dodatki

Summary

The influence of coarseness of lubricated surface on the durability of lubricating layer is one of important problems of tribochemistry. This paper contains the results of FZG test results of two gear oils: GL 3 and GL 4. Each of these oils was tested on FZG machine using wheels of different coarseness. The GL 3 and GL 4 oils were also tested on four ball machine. After each test the changes of chemical structure of the investigative oils were carried out using FTIR method.
The results of FZG testes point out the influence of surf ace coarseness on boundary layer durability. This influence of surface coarseness on durability of boundary layer was similar for both tested oils, excluding results obtained for polished wheels. It was impossible to explain this finding using standard analytical apparatus.
Results obtained on FZG tests and four ball tests were analysed using mathematical model ai developed in Central Laboratory of Petroleum. The results of four ball tests were used in the assumptions of ai model verification. The ai method allows to estimate chemical effects proceeding during the tribological process. This method was used in the analysis of FZG test results. It was concluded that when the coarseness of wheels surface increases the EP layer participation in boundary layer increases as well. The only one exception was in the case of polished wheels lubricated with GL 3 oil. In the case of GL 4 there was a great participation of EP layer and the coarseness of wheel was small. The GL 3 oil contained ZDTP type of additive that creates non-stable EP layer. It was confirmed by the analysis of elements like S, Zn, P and C on wheels' surface after test.

Streszczenie

Jednym z istotnych zagadnień tribochemii jest wpływ chropowatości smarowanych powierzchni na trwałość warstwy granicznej. W niniej-szym artykule przedstawiono wyniki badań nad trwałością warstwy granicznej, wytworzonej przez oleje do przekładni samochodowych klas GL 3 i GL 4, w warunkach testu na modelowej przekładni zębatej FZG, stosując koła zębate o różnej chropowatości. Badane oleje oceniono także w testach na aparacie czterokulowym. W testach tych dodatkowo analizowano metodą IR zmiany w składzie chemicznym olejów. Uzyskane w teście FZG rezultaty wskazały na istotny wpływ chropowatości początkowej powierzchni na trwałość warstwy granicz-nej. Zaobserwowano podobny wpływ chropowatości na trwałość warstwy granicznej wytworzonej przez oleje GL 3 i GL 4, z wyjątkiem smarowania kół zębatych wypolerowanych (o bardzo małej chropowatości).
Wyjaśnienie tej obserwacji przy zastosowaniu dostępnego aparatu analitycznego nie było możliwe.
Analizę uzyskanych wyników zarówno na aparacie czterokulowym, jak i na maszynie FZG, przeprowadzono stosując matematyczny model ai, opracowany w Centralnym Laboratorium Naftowym i opisany we wcześniejszych publikacjach. Rezultaty tak przeprowadzonej analizy wyników testów zużyciowych na aparacie czterokulowym pozwoliły na zweryfikowanie modelu ai jako narzędzia do obliczania efektów chemicznych, zachodzących w trakcie procesu tribologicznego. Wobec powyższego model ten zastosowano do analizy wyników testu FZG. Analiza ta doprowadziła do wniosku, że wzrost chropowatości powierzchni powoduje wzrost udziału warstwy granicznej o strukturze EP. Prawidłowość ta była stwierdzona dla obu badanych olejów: dla oleju GL4 w całym zakresie chropowatości, natomiast w odniesieniu do oleju GL 3 dla kół wypolerowanych prawidłowość ta została zaburzona. W tym przypadku dominowała warstwa EP, przy czym wytworzona przez olej zawierający dodatek ZDTP charakteryzowała się niewielką trwałością. Wniosek ten został empirycznie potwierdzony analizą ilości pierwiastków pochodzących z dodatku ZDTP na powierzchni kół FZG.


2-2003 TRIBOLOGIA
Leszek MARGIELEWSKI*, Renata STANECKA*,
Krzysztof KORALEWSKI*

* University of Lodz, Department of the Chemical Technology and Environmental Protection, Lodz, Poland.

EFFECT OF HIGH TEMPERATURE AND LOAD ON ANTIWEAR EFFECTIVENESS OF ZINC DIALKYLDITHIOPHOSPHATE IN LUBRICATION OF PARTIALLY STABILIZED ZIRCONIA

WPŁYW TEMPERATURY I OBCIĄŻENIA NA SKUTECZNOŚĆ PRZECIWZUŻYCIOWĄ DIALKILODITIOFOSFORANU CYNKU W SMAROWANIU CZĘŚCIOWO STABILIZOWANEGO DWUTLENKU CYRKONU

Key-words: antiwear properties, lubricant, zinc dialkyldithiophosphate additives, ceramic materials
Słowa kluczowe: własności przeciwzużyciowe, środek smarowy, dialkiloditiofosforany cynku, materiały ceramiczne

Summary

The effect of high temperature and load on antiwear and antifriction effectiveness of zinc dialkyldithophosphate in lubrication of partially stabilized Zirconia were tested on ball - on - disc apparatus. Zirconia balls were used. As conterface disk made of ZrO2 partially stabilized by Y2O3 were applied. Synthesised ZnDTP were made from primary linear aliphatic alcohols. Tests were performed at room and higher temperatures; and at 5 to 50 N load. Investigated additives were used as pure ZnDTP and as solution in n-hexadecane. It was not found big differences in tribological performances between analysed pure ZnDTP compounds and 5% solution. It was found that the effectiveness in the reduction of friction coefficient depends on load and experiment conducting temperature.

Streszczenie

W badaniach analizowano wpływ wysokiej temperatury i siły nacisku na przeciwtarciowe właściwości dialkiloditiofosforanu cynku (ZnDTP) w ceramicznym styku tarciowym. Przeprowadzono testy na aparacie typu trzpień-tarcza, w których wykorzystano ZrO2 częściowo modyfikowany Y2O3, jako materiał ceramiczny tworzący styk tarciowy. Do syntezy ZnDTP użyto liniowe alkohole alifatyczne. Eksperymenty przeprowadzono w temperaturze pokojowej i wyższych, dla siły nacisku od 5 do 50 N. Badano czyste związki ZnDTP, jak również ich 5% roztwory w n-heksadekanie. Nie stwierdzono dużych różnic w działaniu przeciwtarciowym między czystym ZnDTP a jego 5% roztworem. Siła nacisku i temperatura prowadzenia testu ma istotny wpływ na własności tribologiczne analizowanych związków.


2-2003 TRIBOLOGIA
Zenon PAWLAK*

* Utah State Health Department, Environmental and Toxicology, 46 Medical Drive, Salt Lake City, UT 84113, USA; and University of Technology and Agriculture, Faculty of Chemical Technology and Engineering, Seminaryjna 3, Bydgoszcz, Poland. e-mail: zpawlak @ .utah.gov.

MICELLAR STRUCTURE OF LUBRICATING OILS

MICELARNA STRUKTURA OLEJÓW SMAROWYCH

Key-words: additives, soft-core and hard-core reverse micelles, interactions, solubiliztion, tribochemical antiwear surface film formation, acid-base processes
Słowa kluczowe: dodatki olejowe, micele odwrócone z miękkim rdzeniem, micele odwrócone z twardym rdzeniem, oddziaływania dodatków, solubilizacja, tribochemia tworzenia filmu na powierzchni metali, kwasowo-zasadowe oddziaływania

Summary

The tribofilm formation requires that tribochemical reaction occur between the solubilized ZDDP by soft-core reverse micelles, (RM's) and the metallic surfaces under boundary lubrication. In the case of carbonate(borate)-sulfonate hard-core RM's, the colloidal core (CaCO3)x or (CuO)x is directly introduced in the sliding contact, and undergoes physical and chemical changes during the film build-up. Hard-core RM's in hydrocarbon formulation is one or two orders of magnitude larger than that of the soft-core RM's. Discussion of soft-core and hard-core inverse micelle formation, solubilization, acid-base interaction and related phenomena are presented thought this paper.

Streszczenie

Proces powstawania tribofilmu na metalicznych powierzchniach trących następuje w warunkach tarcia granicznego z udziałem ditiofosforanu cynku (ZDDP). ZDDP jest solubilizowany przez micele odwrócone (RMs) z miękkim rdzeniem i przenoszony do węzłów tarcia. W przypadku micel odwróconych z twardym koloidalnym rdzeniem (CaCO3)x lub (CuO)x w warunkach tarcia granicznego tworzy się warstwa ochronna z węglanu wapniowego bądź metalicznej miedzi. Micele odwrócone z twardym rdzeniem są o dwa rzędy wielkości większe niż micele z miękkim rdzeniem. W pracy dyskutowane są micele odwrócone z miękkim i twardym rdzeniem, zjawiska solubilizacji i oddziaływań kwasowo-zasadowych.


2-2003 TRIBOLOGIA
Yu.M. PLESKACHEVSKY*, A.L. ZAITSEV*, V.P. KIRILENKO*

* V.A. Belyi Metal Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus 246652 Kirov st. 32a, Gomel, Belarus Republic.

PHYSICO-CHEMISTRY OF PHENOLIC RESINS WEAR AT SLIDING FRICTION IN WATER-GLYCOL SOLUTIONS

FIZYKOCHEMIA ZUŻYCIA ŻYWIC FENOLOWYCH PODCZAS TARCIA ŚLIZGOWEGO W ROZTWORACH WODNO-GLIKOLOWYCH

Key-words: phenolics, water-glycol complexes, physico-chemical processes, mechanisms of wear
Słowa kluczowe: żywice fenolowe, kompleksy woda-glikol, procesy fizykochemiczne, mechanizmy zużycia

Summary

The work presents the investigation results of sliding friction of phenolic resins ih water-alcohol solutions. On the example of water-glycol solutions the basie physical and chemical processes, accompanying friction and wear of phenolics in contact with metal have been revealed. It has been shown, mat friction and wear properties of considered system mainly depend on an associative structures, which typesdetermined by concentration of solution, as well as by their chemical interaction with surfaces of contacting materials. Associate structures of water-glycol complexes define the primary mechanism of polymer wear that is expressed by the hydrolysis of ether substances and/or by polycondensation of hydroxyl groups. The metal is subject to corrosive wear with formation of iron hydroxides, alcoholate complexes and metalorganic substances, capable to polymerization. Adsorption of water-glycol complexes by surfaces, diffusion saturation and plasticization of polymer surface layers depend on chemical structure of complexes also.

Streszczenie

Praca przedstawia wyniki badań tarcia ślizgowego żywic fenolowych w roztworach wodno-alkoholowych. Znaleziono, wykorzystując roztwory wodno-glikolowe, podstawowe fizyczne i chemiczne procesy towarzyszące tarciu i zużyciu żywic fenolowych w kontakcie z metalem. Pokazano, że tarcie i zużycie rozważanego systemu zależy w głównej mierze od struktur asocjatów, których typy są uzależnione od stężenia w roztworze, oraz od ich chemicznego oddziaływania z kontaktującymi się w tarciu powierzchniami. Struktury asocjatów woda-glikol decydują o głównym mechanizmie zużycia polimerów, który można przedstawić jako hydrolizę grup eterowych lub plikondensację grup hydroksylowych. Metal poddawany jest zużyciu korozyjnemu, które prowadzi do powstania tlenków żelaza, kompleksów alkoholanowych oraz związków metaloorganicznych, które są zdolne do polimeryzacji. Chemiczna struktura kompleksów ma również wpływ na ich adsorpcję oraz uplastycznienie powierzchni polimerów.


2-2003 TRIBOLOGIA
Marian Włodzimierz SUŁEK*, Anita BOCHO-JANISZEWSKA*

*Faculty of Material Engineering, Technical University of Radom, Chrobrego 27, 26-600 Radom, Poland.

INFLUENCE OF ORGANIC COMPLEXES OF METALS ON MOTION RESISTANCE AND WEAR

WPŁYW ORGANICZNYCH KOMPLEKSÓW METALI NA OPORY RUCHU I ZUŻYCIE

Key-words: friction, wear, friction coefficient, organic complexes of metals, lubricant additives, grease
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, współczynnik tarcia, organiczne kompleksy z metalami, dodatki smarnościowe, smar plastyczny

Summary

In this work tribological properties of lithium grease with 8-hy-droxyquinoline complexes with copper, zinc, cobalt, cadmium, lead and manganese were investigated. The tribological tests were performed on four-ball machine T02 produced in the Institute for Terotechnology (ITeE) in Radom. The influence of the applied additive on friction coefficient and wear was discussed. Compositions containing complexes of copper, cadmium and lead reveal most significant influence on reduction of motion resistance and wear, especially at high loads.

Streszczenie

W przedstawionej pracy badano właściwości tribologiczne kompozycji smarowych na bazie litowego smaru plastycznego z dodatkiem kompleksów 8-hydroksychinoliny z miedzią, cynkiem, kobaltem, kadmem, ołowiem i manganem. Testy tribologiczne prowadzone były z użyciem aparatu czterokulowego T02, produkcji Instytutu Technologii i Eksploatacji w Radomiu. Dyskutowano wpływ rodzaju związku zastosowanego jako dodatek na współczynnik tarcia i zużycie. Największy wpływ na zdolność obniżania oporów ruchu mają kompozycje z kompleksami miedzi, kadmu i ołowiu, szczególnie w wyższych obciążeniach. Wszystkie dodatki 8-hydroksychinolinianu metalu korzystnie wpływają na właściwości przeciwzużyciowe kompozycji smarowej. W przypadku dużych obciążeń najefektywniej zmniejszają zużycie kompozycje z dodatkiem kompleksu kadmu, miedzi i ołowiu.


2-2003 TRIBOLOGIA
Huidong WANG*, ** Zhiqun HAN*, Renan WANG**,
Yonglian ZHANG*, Suoqi ZHAO**

* Petrochina Lanzhou Lubricating Oil Research & Development Institute, Lanzhou 730060, Gansu Province, China.
** State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, Petroleum University (Beijing), Changping, 102200, Beijing, China.

THE RESEARCH ON THE REACTION PROCESS OF THE SEDIMENTS IN HYDROTREATED LUBE BASE OILS UNDER ULTRAVIOLET RADIATION CONDITIONS

BADANIA NAD REAKCJAMI OSADÓW W BAZOWYCH OLEJACH SMAROWYCH HYDRORAFINOWANYCH POD WPŁYWEM PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO

Key-words: hydrotreated base oils, ultraviolet radiation, sediment
Słowa kluczowe: hydrorafinowana baza olejowa, promieniowanie UV, osady

Summary

Hydrotreated lube base oil is superior to solvent refining base oil due to the higher viscosity index and lower volatility loss, however it is sensitive to sunlight or ultraviolet irradiation. On exposure to light and oxygen, some hydrotreated lube base oils became dark, haze and formed heavy sediments. The changes of the composition and the physical properties of the hydrotreated lube base oils exposed to ultraviolet light at 50±1°C were studied. Hydrotreated neutral oils (125N and 200N) prepared from Xinjiang crude oil (one of the oil fields in China) were used in this study; the formed sediments were analyzed by and XPS. The results showed that the physical properties of the base oils, i.e. the aromatics content in base oils increased with the exposure time, and nitrogen and sulfur containing decreased. Elemental analyses of the deposit showed that it is higher in nitrogen and sulfur content than that of the bulk of the oil. The results also showed that the relative percentage contents of nitrogen and sulfur in sediments are higher at the initial ultraviolet radiation stage and then became lower after ultimate stages. The precursors of forming the deposits are partially both hydrogenated heterocyclic compounds and hydrogenated polycyclic aromatic compounds, the reaction process is deduced.

Streszczenie

Hydrorafinowane oleje bazowe mają przewagę nad olejami po rafinacji rozpuszczalnikowej, ponieważ posiadają wyższy wskaźnik lepkości i mniejszą lotność. Niestety, są one czułe na światło słoneczne oraz promieniowanie w nadfiolecie. W wyniku wystawienia na promieniowanie świetlne i tlen niektóre oleje hydrorafinowane stają się ciemne, nieprzezroczyste i dodatkowo pojawia się w nich osad.
Autorzy prześledzili zmiany składu chemicznego i fizycznych właściwości hydrorafinowanych olejów bazowych zachodzące w wyniku naświetlania promieniami nadfioletowymi w temperaturze 50±1°C. Do badań użyto hydrorafinowanych olejów bazowych (oznaczonych 125 N i 200N) pochodzących z chińskich złóż Xinjiang. Wytrącone osady zbadano za pomocą FTIR i XPS.
W wyniku badań stwierdzono, że stężenie związków aromatycznych w olejach bazowych zwiększało się w miarę upływu czasu, zaś zawartość azotu i siarki spadała. Analizy osadu wykazały, że zawartość w nich azotu i siarki przewyższa zawartość tych pierwiastków w oleju bazowym, z tym że także ona maleje w miarę czasu naświetlania. Odpowiedzialnymi za wytrącanie osadów są m.in. związki heterocykliczne i uwodornione policykliczne aromaty.


2-2003 TRIBOLOGIA
Tomasz WASILEWSKI*, Włodzimierz SUŁEK*

* Faculty of Material Engineering, Technical Univesrity of Radom, Chrobrego 27, 26-600 Radom, Poland.

APPLICATION OF MIXTURES OF SORBITAN MONOLAURATE/ETHOXYLATED SORBITAN MONOLAURATE AS LUBRICANT COMPONENTS

ZASTOSOWANIE MIESZANIN MONOLAURYNIAN SORBITANU/OKSYETYLENOWANY MONOLAURYNIAN SORBITANU JAKO SKAŁADNIKÓW KOMPOZYCJI SMAROWYCH

Key-words: lyotropic liquid crystals, sorbitan esters, lubricant additives, friction coefficient, wear
Słowa kluczowe: liotropowe ciekłe kryształy, estry sorbitanu, dodatki do smarów, współczynnik tarcia, zużycie

Summary

In this paper we present compounds, which form liquid crystalline structures in lubricating medium. The mixtures of sorbitan monolaurate and etoxylated sorbitan monolaurate in different ratios were used as additives. Influence of ratios sorbitan laurate-ethoxylated sorbitan laurate (SML/ESML) and concentrations of additive in paraffin oil on tribological properties were investigated. The results show that for 1% solutions with increasing ethoxylated form in additive friction coefficient and wear decrease. For 2, 3 and 4% solutions best results were obtained for ratios SML/ESML 7:3, 5:5 and 3:7. We think that for these ratios liquid crystalline structures in lubricating medium are formed very easily.

Streszczenie

W artykule zaprezentowano związki mogące wytwarzać w środku smarowym struktury ciekłokrystaliczne. Jako dodatki do bazy olejowej stosowano mieszaniny monolaurynianu sorbitanu (SML) i oksyetylenowanego monolaurynianu sorbitanu (ESML). Analizowano wpływ stężenia i stosunku SML/ESML na właściwości tribologiczne. Na podstawie rezultatów stwierdzono, że dla roztworów 1-procento-wych wraz ze wzrostem zawartości oksyetylenowanego monolaurynianu sorbitanu następuje obniżenie współczynnika tarcia i zużycia. Dla roztworów 2-, 3- i 4-procentowych najlepsze właściwości obserwowano dla stosunków SML/ESML 7:3, 5:5 i 3:7. Autorzy sugerują, że dla powyższych kompozycji smarowych najłatwiej mogą się tworzyć struktury ciekłokrystaliczne.


2-2003 TRIBOLOGIA
A. PAUSCHITZ*, Manish ROY*, F. FRANEK*

* Austrian Centre of Competence for Tribology Viktor Kaplan-Straße 2 A 2700 Wiener Neustadt, Austria.

ON THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE LAYERS FORMED DURING SLIDING OF METALLIC ALLOYS AT HIGH TEMPERATURE

STRUKTURA CHEMICZNA WARSTEWEK TWORZONYCH W CZASIE TARCIA STOPÓW METALI W WYSOKIEJ TEMPERATURZE

Key-words: chemical composition of layers, sliding, metallic alloys, high temperature

Słowa kluczowe: struktura chemiczna warstewek, tarcie, stopy metali, wysoka temperatura

Summary

Elevated temperature wear behaviour of metallic materials are characterised by formation of several types of layers. Wearing conditions, wearing material and mating material govern formation of these layers. These layers determine the friction coefficient and the wearing rate. These layers deffer by their physical appearance, mechanical properties, chemical compositions and failure mechanisms. In the present work, it is demonstrated that each layer has got its characteristics chemical composition. It is also shown that by careful and systematic chemical analysis of the worn surfaces and wear debris, it is possible to identify the type of layer formed and the possible mechanism. Such analysis can be carried out without destroying the test sample or the wearing components.

Streszczenie

Podczas tarcia stopów metali w podwyższonej temperaturze następuje formowanie się rozmaitych typów warstewek na powierzchni. Wpływ na to mają warunki badania i skojarzenie materiałowe. Utworzone warstewki zmieniają współczynnik tarcia i intensywność zużywania. Warstewki te różnią się wyglądem, właściwościami mechanicznymi, strukturą chemiczną i mechanizmami zużywania. Autorzy wykazali, że każdy z typów warstewek posiada charakterystyczną strukturę chemiczną. Wykazano także, że dogłębne analizy zużytej powierzchni oraz produktu zużycia pozwalają na zidentyfikowanie rodzaju warstewki i mechanizmów jej powstawania. Analizy takie można wykonać w sposób nieniszczący.


2-2003 TRIBOLOGIA
Michał CICHOMSKI*, Leszek MARGIELEWSKI*,
Ewa BARYLSKA*, Ireneusz PIWOŃSKI*

* University of Lodz; Department of Chemical Technology and Environmental Protection 163, Pomorska St, 90-236 Lodz, Poland; tel (+48 42) 635 58 32; fax (+48 42) 678 70 87; e-mail: splaza @ uni.lodz.pl

INVESTIGATION OF NANOSTRUCTURE ORDERING AND NANOFRICTIONAL PROPERTIES OF O,O,S-METHYL POLYETHOXYGLYCOL TRIESTER OF DITHIOPHOSPHORIC ACID LAYER ON STAINLESS STEEL AND ON GOLD

BADANIA UPORZĄDKOWANIA NANOSTRUKTURY I WŁAŚCIWOŚCI NANOTARCIOWYCH WARSTW O,O,S-METYLO- TRIESTRU POLIETOKSYGLIKOLU KWASU DITIOFOSFOROWEGO NA STALI I NA ZŁOCIE

Key-words: AFM, STM, nanofriction, nanostructure, self assembled monolayers, O,O,S-methyl polyethoxyglycol triester of dithiophosphoric acid, micelle
Słowa kluczowe: AFM, STM, nanotarcie, nanostruktura, warstwy samoorganizujące się, O,O,S-metylo- triester polietoksyglikolu kwasu ditiofosforowego, micele

Summary

Self-assembled monolayers of O,O,S-Methyl Polyethoxyglycol Triester of Dithiophosphoric Acid (MPEDTP) from ethanol solution on stainless steel surface and its adsorption from diisooctyl sebacate solution on stainless steel and on gold surfaces were investigated by STM techniques. STM images showed that this compound could form hemimicellar and cylindrical aggregates on solid surfaces. The size of adsorbed molecules in hemimicelles formed on steel surfaces is two times higher than one on gold surfaces. Probably molecules are deformed on steel surface much stronger than on gold surfaces. Relative coefficients of friction between silicon tip and pure steel surface as well as steel surface with deposited MPEDTP ware measured with the use of Atomic Force Microscopy (AFM).

Streszczenie

Samoorganizujące się warstwy O,O,S-metylo- triesteru polietoksyglikolu kwasu ditiofosforowego (MPEDTP) wytworzone na powierzchni stali z roztworu etanolowego i na powierzchni stali oraz złota z roztworu sebacynianu diizooktylowego zostały zbadane skaningowym mikroskopem tunelowym (STM). Obrazy STM pokazały, że związek ten może tworzyć hemimicele i cylindryczne agregaty na powierzchni ciała stałego. Rozmiar zaadsorbowanych cząsteczek w hemimicelach uformowanych na powierzchni stali jest dwa razy większy niż na powierzchni złota. Prawdopodobnie cząsteczki są zdeformowane na powierzchni stali bardziej niż na powierzchni złota. Wyznaczono względne współczynniki tarcia pomiędzy krzemową beleczką skanującą mikroskopu sił atomowych (AFM) a czystą powierzchnią stali oraz powierzchnią stali z zaadsorbowanym MPEDTP.


2-2003 TRIBOLOGIA
Krzysztof CHROBAK*, Jarosław GROBELNY*,
Michał CICHOMSKI*, Ireneusz PIWOŃSKI*

* University of Lodz, Department of Chemical Technology and Environmental Protection 163, Pomorska St., 90-236 Lodz, Poland tel (+48 42) 635 58 32; fax (+48 42) 678 70 87; e-mail: irek @ uni.lodz.pl

INVESTIGATION OF LB MONOLAYERS OF ARACHIDIC ACID WITH THE USE OF ATOMIC FORCE MICROSCOPY

BADANIE MONOWARSTW LB KWASU ARACHIDOWEGO Z UŻYCIEM SIŁ ATOMOWYCH

Key-words: AFM, arachidic acid, monolayer, LB film, friction

Słowa kluczowe: AFM, kwas arachidowy, monowarstwa, warstwa LB, tarcie

Summary

Deposition characteristics, film morphology and wear resistance of arachidic acid Langmuir-Blodgett (LB) films on mica were investigated. The experiment was carried out at three different surface pressures and its influence for final film morphology was evaluated. The wear resistance in scratch and durability tests with the use of Atomic Force Microscopy was verified and the film thickness was measured.

Streszczenie

W przedstawianej pracy scharakteryzowano osadzanie, morfologię i odporność na zużycie warstw LB kwasu arachidowego na mice. Podczas eksperymentu oszacowano wpływ trzech różnych wartości napięcia powierzchniowego na morfologię końcowej warstwy. Sprawdzono trwałość warstwy LB na zużycie w testach na "zdzieranie" z użyciem mikroskopu sił atomowych oraz zmierzono grubość warstwy filmu.


TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 3/2003 (189)
 
3-2003 TRIBOLOGIA
Eugeniusz KLUGMANN**

* Department of Solid-State Electronics, Gdansk University of Technology, 80-952 Gdańsk, ul. Narutowicza 11/12, Poland, e-mail: eklug @ eti.pg.gda.pl

INTERNAL FRICTION IN PURE Co AND CoPt ALLOY DURING ORDERING

TARCIE WEWNĘTRZNE W CZYSTYM Co I W STOPIE CoPt PODCZAS UPORZĄDKOWANIA

Key-words: internal friction, shear modulus, magnetic susceptibility, Co, CoPt alloy
Słowa kluczowe: tarcie wewnętrzne, moduł sprężystości postaciowej, podatność magnetyczna, Co, stop CoPt

Summary

Internal friction, the shear modulus defect and magnetic susceptibility behaviour of disordered equi-atomic CoPt alloy and pure cobalt has been investigated during annealing with heating rates 6 K/min and 2 K/min up to 850 K using an inverted torsional pendulum. The internal friction peak at 720 K in cobalt near the martensitic phase transition and in CoPt at 700 K, whose amplitude increase with decreasing heating rate, suggest a superposition of two effects: a rapid, thermally-activated, reorientational relaxation leading to short-range order, and a slower, migrational, structural relaxation leading to long-range order.

Streszczenie

Zbadano tarcie wewnętrzne, wskaźnik modułu sprężystości postaciowej i podatność magnetyczną stopu CoPt oraz monokryształu Co w stanie nieuporządkowanym- uzyskanym w wyniku oziębienia, podczas wyżarzania do 850 K za pomocą odwróconej skręcarki wahadłowej. Maksimum tarcia wewnętrznego przy 720 K w Co oraz przy 700 K w CoPt, które wzrasta przy mniejszej prędkości wzrostu temperatury, sugeruje superpozycję dwóch efektów relaksacyjnych: szybkiego, termicznie aktywowanego efektu reorientacyjnego, prowadzącego do uporządkowania bliskiego zasięgu, oraz wolniejszego, migracyjnego efektu relaksacji strukturalnej, powodującego uporządkowanie dalekie.


3-2003 TRIBOLOGIA
Elżbieta HORSZCZARUK*

* Katedra Konstrukcji Żelbetowych i Technologii Betonu, Politechnika Szczecińska, AL. Piastów 50, 70-311 Szczecin, tel. (091)4494900.

ZUŻYCIE ABRAZYJNE BETONU W KONSTRUKCJACH HYDROTECHNICZNYCH

ABRASIVE WEAR OF CONCRETE IN HYDRAULIC STRUCTURES

Key-words: wear; abrasive erosion; abrasive resistance
Słowa kluczowe: zużycie, erozja ścierna, odporność na ścieranie

Summary

Abrasion wear ot concrete in hydraulic is caused by mobement of rubble carried by water. difficulties in methodology of modelling thus process in laboratory scale constitute an obstacle to the rational assessment of influence of material and environmental conditions on durability of objects exposed to these actions. This paper presents new concept of testing the abrasion of concrete by rubble carried by water, modelling the natural mechanisms pewawnr in wnvironment. It was shown, that loss of mass in abraded concrete can be expressed as function of work by the abrasive mix and a material pareameter depending on its composition and independent of the intensity of enbironment action. The results of tests allowed the criteria to be given for the selection of the composition of concrete exposed to abrasion-wear.

Streszczenie

Zużycie ścierne betonu w konstrukcjach hydrotechnicznych wywołane jest działaniem rumowiska niesionego przez wodę. Trudności metodologiczne modelowania tego procesu w skali laboratoryjnej stanowią przeszkodę racjonalnej oceny wpływu uwarunkowań materiałowych i środowiskowych na trwałość obiektów narażonych na te oddziaływania. W artykule przedstawiono nową koncepcję prowadzenia badań ścierania betonów rumowiskiem wleczonym przez wodę, modelującą naturalne mechanizmy występujące w środowisku. Wykazano, że ubytki masy ścieranych betonów wyrazić można w funkcji pracy mieszaniny ściernej oraz parametru materiałowego zależnego od jego składu i niezależnego od intensywności oddziaływania środowiska. Wyniki badań pozwoliły na określenie kryteriów doboru składu betonów narażonych na wpływy erozji ściernej.


3-2003 TRIBOLOGIA
Stefania FISZER, * Piotr NIEMIEC*,
Janusz KLOMFAS*, Wiesław SZEJA*

* Katedra Technologii Chemicznej Węgla i Ropy Naftowej, Wydział Chemiczny Politechniki Śląskiej, ul. Bolesława Krzywoustego 8, 44-101 Gliwice.

OCENA PÓŁSYNTETYCZNYCH ŚRODKÓW SMAROWYCH W WARUNKACH ZACIERANIA

THE ASSESSMENT OF TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF SEMI-SYNTHETIC LUBE OILS

Key-words: vegetable oils, ester oils, semi-synthetic lube oils, lubricating properties

Słowa kluczowe: oleje roślinne, estry kwasów oleju rzepakowego, oleje estrowe, półsyntetyczne oleje smarowe, właściwości smarne
Summary

This article consists of results of lubricity researchme nt of semi-synthetic oils.
The matter of the investigation were semi-synthetic lube oils received from composition of mineral oil base SN-400 and esters taken through transestrification of rapeseed oil. There has been investigated the influence of esters concentration on lubricating properties for a compositions consisting of 15, 30 and 50 % by weight TMP - esters of rapeseed oil.
There were used also a four-ball apparatus to test the semi -synthetic oils with different AW/EP additives at different concentration.
The following additive were tested : Acorox 880, Anglamol 33 and Vanlube 73B, each time the composition was enriched with 2% by weight of Jawizol 115H which is often used to improve viscosity-temperature characteristic of the lube oils. .
It has been stated that :
  • Addition of Trimethylolopropane-esters of rapeseed oil's acid only slightly improves the lubricating properties of obtained in this manner mixture (improvement of the limiting pressure of seizure poz and scuffing load value Pt).
  • All the investigated additives in a concentration of at least 1 % by weight improve the load-carrying capacity of semi-synthetic oils. The above additives with the exeption of Acorox 880 improve the limiting pressure of seizure poz. too. The introduction of the multifunctional Acorox 880 to the oil base does not influence on the poz, despite the improvement of Pt.
  • The lubricity examination of the enriched composition with Acorox 880 proved that behaviour of the lubicant during scuffing initiation does not characterise its resistance to the seizure.

Streszczenie

W artykule przedstawiono badania smarności półsyntetycznych olejów smarowych, których komponentem niewęglowodorowym są estry kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego i wielowodorotlenowego alkoholu - trimetylolopropanu. Stwierdzono, że wprowadzenie komponentu estrowego do mineralnej bazy olejowej w niewielkim stopniu polepsza wskaźniki smarne (Pt i poz) otrzymanych mieszanek. Zaobserwowano różne oddziaływanie dodatków AW/EP w zakresie obu wymienionych wskaźników.


3-2003 TRIBOLOGIA
Jan SADOWSKI*, Piotr SADOWSKI*

* Wydział Mechaniczny, Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom

SPOSÓB OCENY STACJONARNEJ TEMPERATURY POWIERZCHNI TARCIA

METHOD OF ASSESSMENT OF THE FRICTION SURFACE STATIONARY TEMPERATURE

Key-words: Temperature, thermocouple system, calibration, multiply regression, temperature investigation
Słowa kluczowe: Temperatura, układ termopar, kalibracja, regresja wielokrotna, badania temperatury

Summary

The original method of assessment of the friction surface stationary temperature is proposed. The measurement of two different points of metallic sample temperature with the use of thermocouples is the basis of the conclusions concerning the surface temperature value. The system consist of suitably prepared sample with the thermocouples was calibrated in order to consider the real thermal processes accompanying the temperature measurement. Quantitative characteristic of the system was elaborated with the use of linear regression methods of two independent variables. The friction surface experimental research were illustrated by the example of model friction couple namely iron armco -steel NC6, which was situated on the modified tester T-01M. The modification concerned the resistance shield mounted of the inverse sample, in order to temperature stabilisation, during the friction process, by means of special heat exchanger. Research was restricted only to stable dry friction conducted in the condition of oxidative wear. The friction surface temperature dependencies on mechanic friction parameters - sliding velocity, pressure and friction power is demonstrated.

Streszczenie

W pracy zaproponowano oryginalny sposób oceny stacjonarnej temperatury powierzchni tarcia. Podstawą wnioskowania o jej wartości jest pomiar temperatury w dwóch różnych punktach metalowej próbki za pomocą termopar. Odpowiednio przygotowana próbka z termoparami tworzy układ, który był kalibrowany w celu uwzględnienia rzeczywistych procesów cieplnych towarzyszących pomiarom temperatury. Ilościową charakterystykę tego układu opracowano metodą regresji liniowej przy dwóch zmiennych niezależnych. Badania eksperymentalne temperatury powierzchni tarcia zilustrowano na przykładzie modelowej pary trącej żelazo armco - stal NC6 umieszczonej na zmodyfikowanym testerze T-01M. Modyfikacja objęła konstrukcję tarczy oporowej mocującej przeciwpróbkę i miała na celu stabilizację jego temperatury podczas tarcia za pomocą specjalnego wymiennika ciepła. Badania ograniczono do ustabilizowanego tarcia technicznie suchego w warunkach zużywania utleniającego. Uwidoczniono zależność temperatury powierzchni tarcia od mechanicznych parametrów tarcia - prędkości poślizgu, nacisku oraz od mocy tarcia.


3-2003 TRIBOLOGIA
Jarosław MOLENDA, Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

WPŁYW PRZECIWUTLENIACZY NA AKTYWNOŚĆ TRIBOLOGICZNĄ NIENASYCONYCH DODATKÓW PRZECIWZUŻYCIOWYCH

THE INFLUENCE OF ANTIOXIDANTS ON TRIBOACTIVITY OF AW UNSATURATED ADDITIVES

Key-words: AW additives, antioxidants, tribochemical changes, tribological properties
Słowa kluczowe: Dodatki przeciwzużyciowe, dodatki przeciwutleniające, przemiany tribochemiczne, właściwości tribologiczne

Summary

This paper aims at investigating an antiwear influence of 2, 6-di-tert-buthyl-4-methyl-phenol (BHT) on antiwear activity of model composition containing 1% m/m 3-allyloxy-1, 2-propandiol in n-hexadecane. It has been shown that this composition reduces volume wear of friction pair at 80oC in comparison with pure n-hexadecane. Obtained results show no negative effect of antioxidant on antiwear efficiency of unsaturated additives. Observed antiwear action is connected with chemical reactions proceeding in the bulk lubricant as well as on lubricant - external layer interface. It has been also identified chemical structure of compounds forming boundary layers during friction.

Streszczenie

Celem pracy było określenie wpływu 2, 6-di-tert-butylo-4-metylofenolu (BHT) na aktywność przeciwzużyciową modelowej kompozycji smarowej, zawierającej 1% masowy 3-alliloksy-1, 2-propanodiolu w n-heksadekanie. Stwierdzono, iż w przypadku zastosowania kompozycji binarnej w podwyższonej temperaturze tj. 80°C występuje 63 %-owa redukcja zużycia objętościowego węzła tarcia w porównaniu ze zużyciem węzła smarowanego n-heksadekanem. Uzyskane wyniki wskazują, iż nie występuje negatywne oddziaływanie przeciwutleniacza na skuteczność przeciwzużyciową dodatków nienasyconych. Obserwowany efekt przeciwzużyciowy związany jest z przebiegającymi reakcjami chemicznymi zarówno w fazie objętościowej medium smarowego, jak również na granicy faz środek smarowy-warstwa wierzchnia. Zidentyfikowano strukturę chemiczną związków tworzących podczas tarcia warstwy graniczne.


3-2003 TRIBOLOGIA
Anna JANKOWSKA*

* Instytut Automatyki i Robotyki Politechniki Warszawskiej, ul. Chodkiewicza 8, 02-525 Warszawa, tel. (022)660-82-91.

SZTUCZNE SIECI NEURONOWE JAKO PREDYKCYJNE MODELE TARCIA W UKŁADACH PŁYNOWYCH

ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS AS PREDICTIVE FRICTION MODELS IN FLUID SYSTEMS

Key-words: models of friction, modelling of phenomena, artificial neural networks, feedforward nets, multilayer perceptron, estimation of models
Słowa kluczowe: modele tarcia, modelowanie zjawisk, sztuczne sieci neuronowe, sieci jednokierunkowe, perceptron wielowarstwowy, ocena modelu

Summary

In the paper the neural models of selected tribological phenomena in fluid drive systems are presented. The complexity of models and modeling accuracy have been estimated.
Despite the introduction of standards in friction and wear test stands in many complex technical systems, for example excavators, robots and combines, etc., the fixing conditions of fluid cylinders determine individually the development of frictional vibrations of the piston in a fluid cylinder at low movement velocities. The knowledge of friction models (even if in the form of "black box") presenting the complex nature of tribological phenomena is necessary to achieve desired piston position with a given accuracy.
In this paper two examples of tribological phenomena are presented: the friction force between a cylinder and an externally nonloaded piston during the piston braking in the pneumatic research stand, and frictional vibrations in electro-hydraulic servo-drive in final positioning phase
When creating frictional models the Artificial Neural Networks (ANN), characterized by good generalization properties of input data features are applied. Feedforward nets: multilayer (3 or 4 layers) perceptrons (having one or two hidden layers) (MLP) and radial basis functions (RBF), have been tested. The network parameters estimation in learning process realized with the help of gradient optimization methods, was performed. The created predictive models estimate forecasted values of modeled variables on the basis of signal values measured in previous moments.
In the first example the friction force as model output was estimated. The inputs were three measured signals: pressure in the sealed chamber, pressure difference at the piston and the velocity of the piston. The quotient of standard deviation of modeling error to pattern standard deviation (quotient) and correlation function (correlation) between model's output and pattern, were estimated. The rather good quality of quotientŁ 0. 2, and correlationł 0. 94 with about ten to twenty neurons in hidden layer in all ANN structures created, were obtained.
In the second considered example the parameters of frictional vibrations were modeled. The increments of piston position d_x(k) and time lapses between the vibrations d_T(k), have been estimated. Each parameter served as an output for the three-layer perceptron. The estimation was done on the basis of averaged velocity values in n previous moments of vibrations steps and m previous measured values of piston jumps d_x(k-1), . .,, d_x(k-m) and d_T(k-1), . . ., d_T(k-m). The number of neurons in net structures and numbers of delays were determined, and n=m=2. An averaged relative prediction error ~1. 5% for lapses of time d_T(k) and ~4. 5% for position jumps d_x(k) in two last points of tested series were obtained in the best MLP 3-layer net of 6:20-7-1structure (6 input samples, 20 conditioning linear neurons, 7 hidden neurons, 1 output neuron).
A small number of iteration cycles during adaptive weights tuning in on-line mode of models, indicates the possibility of applying this model in microprocessor control systems.
Because of significant time constants of fluid drives the neural predictive models working with multi-step prediction could be applied in control systems - just as models with current adaptive weight tuning.
Rather simple ANN structures were compiled for two investigated examples of friction phenomena. Quite good modeling quality was obtained.

Streszczenie

Ze względu na złożony, nieliniowy charakter zjawisk tarciowych, między tłokiem a cylindrem w płynowych układach wykonawczych, za zadowalające uważa się w sterowaniu modele makro - dobrze reprezentujące istotę zjawisk w funkcji ich przyczyn.
W pracy przedstawiono neuronowe modele predykcyjne przykładowych zjawisk tarciowych w płynowych układach napędowych. Oszacowano złożoność struktur sztucznych sieci neuronowych (SSN)oraz dokładność predykcji modelowanych zmiennych.
Badano modele o postaci wielowarstwowych perceptronów oraz sieci radialnych. Rozważano dwa przykłady: siłę tarcia między nieobciążonym zewnętrzną siłą tłokiem a cylindrem siłownika w pneumatycznym stanowisku badawczym oraz drgania tarciowe w końcowej fazie pozycjonowania tłoka w serwomechanizmie elektrohydraulicznym.
W obu przykładach opracowano dość proste struktury SSN realizujące predykcyjne modelowanie z niezłą dokładnością. Niewielka liczba iteracji podczas predykcji z adaptacyjnym dostrajaniem wag sieci wskazuje, że wykorzystanie modelu w trybie on-line staje się możliwe w mikroprocesorowym układzie sterowania.
Ze względu na znaczne stałe czasowe płynowych członów wykonawczych, neuronowy model predykcyjny, do pracy bez adaptacji wag w fazie pozycjonowania, czyli zasadniczo w trybie predykcji z długim horyzontem, może się okazać porównywalnie przydatny w układach sterowania jak model z bieżącą korekcją wag.


3-2003 TRIBOLOGIA
Małgorzata WRONA*

* Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-42-41.

ZASTOSOWANIE METOD FRAKTALNYCH DO ANALIZY CZĄSTEK ZUŻYCIA

APPLICATIONS OF THE FRACTAL METHODS TO THE ANALYSIS OF WEAR PARTICLES

Key-words: lubricating oils, wear particles, computer image processing and analysis, fractal methods
Słowa kluczowe: oleje smarowe, cząstki zużycia, komputerowe przetwarzanie i analiza obrazu, metody frak-talne

Summary

In the recent years, the fractal methods have found the important applications to the analysis of wear particles for the problem of frictional junctions diagnosis. In this paper, the characterization of chosen fractal methods applied to describe of wear particle con-tour and surface features is presented.

Streszczenie

W ostatnich latach metody fraktalne zyskały ważne zastosowanie w analizie cząstek zużycia dla zagadnień diagnostyki węzłów tarcia. W artykule przedstawiono charakterystykę wybra-nych metod fraktalnych stosowanych do określenia cech konturu i powierzchni cząstek zużycia


3-2003 TRIBOLOGIA
Stanisław KRÓL, Zbigniew ZALISZ*

* Katedra Materiałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, Wydział Mechaniczny Politechniki Opolskiej, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, tel. (077)4006136.

DYFUZJA TLENU W TYTANIE, A JEGO ZUŻYCIE ŚCIERNE CZ. I: PRZECIWPRÓBKA ZE STOPU KOBALTU

OXYGEN DIFFUSION IN TITANIUM AND ITS ABRASIVE WEAR PART I: COUNTERSPECIMEN MADE OF A COBALT ALLOY

Key-words: diffusion, abrasive wear, titanium, coefficient of friction, cobalt alloy

Słowa kluczowe: dyfuzja, zużycie ścierne, tytan, współczynnik tarcia, stop kobaltu

Summary
W pracy omówiono podstawowe procesy zachodzące podczas utleniania tytanu w powietrzu, l a mianowicie tworzenie zgorzeliny i roztworu stałego tlenu w tytanie, wskazując iż dyfuzyjny proces natleniania daje warstwę o wysokiej twardości, będącej funkcją zmian koncentracji tlenu w Tia. Badania własności tribologicznych tytanu i tytanu natlenionego wykonano metodą pin-on-disc stosując jako przeciwpróbkę tarczkę ze stopu kobaltu. Stwierdzono, że zużycie ścierne tytanu związane jest z wyrywaniem cząstek o różnej wielkości. Cząstki drobne osiągają temperaturę błysku, doznaj ą utlenienia powierzchniowego i jako utwardzone przenoszone są na przeciwpróbkę. Jednocześnie plastyczna osnowa metaliczna stopu kobaltu jest lokalnie przenoszona na próbkę tytanu tworząc sczepienia adhezyjne. W parze tribologicznej stop kobaltu - tytan natleniony produktami zużycia są cząstki stopu kobaltu (przeciwpróbki) i niewielka ilość bardzo drobnych, pylistych cząstek badanego materiału. Na próbce natlenionego tytanu są lokalnie rozcierane i sczepiane adhezyjnie z fragmentami powierzchni warstewki stopu kobaltu. Zachodzi także wykruszanie twardych krawędzi, które działając jak mikroostrze prowadzą do mikroskrawania przeciwpróbki i odrywania narostów.

Streszczenie

The paper presents the basie processes occurring during titanium oxidation in air including formation of scalę and solid solution of oxygen in titanium. It has been proved that oxygen diffusion hardening gives a layer of high hardness being a function of changes of oxygen concentration in Tia. Tribological properties of titanium and oxygenated titanium were tested by the pin-on-disc method, and a disk madę of cobalt alloy was applied as a counterspecimen. It has been found that abrasive wear of titanium is connected with separation of particles of different sizes. Fine particles reach the flash temperaturę,subjected to surfacial oxidation and, as hardened,carried on the counterspecimen. At the same time, a plastic metallic matrix of the cobalt alloy is carried to the titanium specimen forming an adhesive tack. In the tribological pair cobalt alloy - oxygenated titanium, particles of the cobalt alloy (counterspecimen) and a smali amount of very fine dusty particles of the tested materiałthe wear products. On the specimen of hard titanium theylocally grinded and adhesively joined with fragments of the surface of the cobalt alloy layer. We can also observe spalling of hard edges which act as microblades and cause microcutting of the counterspecimen and separation of accretions.


TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 4/2003 (190)
 
4-2003 TRIBOLOGIA
Janina ADAMUS*

* Instytut Obróbki Plastycznej, Inżynierii Jakości i Bioinżynierii Politechniki Częstochowskiej, ul. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa.

ZASTOSOWANIE POWŁOK PRZECIWADHEZYJNYCH W NARZĘDZIACH DO TŁOCZENIA

AN APPLICATION OF THE ANTIADHESIVE LAYERS IN THE TOOLS FOR SHEET METAL FORMING PROCESSES

Key-words: friction, wear, lubrication, antiadhesive layer, technological lubricant
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, smarowanie, powłoka przeciwadhezyjna, smar technologiczny

Summary
In the paper the requirements for tools, sheets and technological lubricants used for sheet metal forming processes were discussed. The test results of frictional coefficient for some technological lubricants and antiadhesive layers were given.

Streszczenie

W pracy omówiono wymagania stawiane narzędziom do tłoczenia oraz wymagania stawiane blachom i smarom technologicznym przeznaczonym do tłoczenia. Podano wyniki badań współczynnika tarcia kilku smarów technologicznych i powłok przeciwadhezyjnych.


4-2003 TRIBOLOGIA
Dionizy BIAŁO*, Maria TRZASKA**

* Politechnika Warszawska, Wydział Mechatroniki, Instytut Inżynierii Precyzyjnej i Biomedycznej, ul. Chodkiewicza 8, 02-525 Warszawa.
** Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Narutowicza 85, 02-524 Warszawa.

ZUŻYCIE TRIBOLOGICZNE POWŁOK KOMPOZYTOWYCH Ni-P-Al2O3 WYTWORZONYCH METODĄ REDUKCJI CHEMICZNEJ

TRIBOLOGICAL WEAR OF COMPOSITE Ni-P-Al2O3COATINGS DEPOSITED BY AN ELECTROLESS PROCESS

Key-words: composite coatings, tribological wear, electroless process
Słowa kluczowe: powłoki kompozytowe, zużycie tribologiczne, redukcja chemiczna

Summary

Results of the wear investigations of hard composite coatings deposited on Al + 1%Mg + 0,4% Si substrate are presented in this paper. Coatings obtained by electroless method contained Ni - 6,5% P matrix and 3 mm Al2O3 particles with volume fraction apr. 30%.
Tribological tests were carried out on pin - on - disk apparatus. Composite coatings were deposited on 60 mm disk made from an aluminium alloy. The pins were prepared from alloy steel hardened at 32 and 54 HRC, respectively.
Conditions of tribological tests: contact force of 10-50 N, sliding velocity of 0,1 m/s, sliding distance of 1000 m, dry friction.
Microstructure, homogeneity and hardness of the composite coatings were investigated before tribological tests. Wear rate of composite coatings and steel countersamples were identified. Tribological tests were carried out for two different shapes of reinforcing particles - irregular and spherical. Wear rate of composite layer was compared with the wear rate of Ni-P matrix.
Influences of counterspecimen hardness on wear rate of coatings and countersamples are also presented.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia twardych powłok kompozytowych wytworzonych na podłożu ze stopu Al + 1% Mg + 0,4% Si. Wytworzone metodą redukcji chemicznej powłoki o osnowie Ni - 6,5% P zawierały fazę dyspersyjną Al2O3 o średnim wymiarze cząstek ok. 3 mm i udziale objętościowym rzędu 30%.
Próby tribologiczne przeprowadzono na maszynie z węzłem tarcia w układzie trzpień-tarcza. Powłoki kompozytowe nanoszone były na tarcze ze stopu aluminium o średnicy 60 mm. Stosowano trzpienie ze stali o różnej twardości, tj. 32 i 54 HRC. Próby przeprowadzono na sucho przy następujących wymuszeniach: obciążenie 10-50 N, prędkość tarcia 0,1 m/s, droga tarcia 1000 m.
W pracy przedstawiono wyniki badań wytworzonych powłok, ich mikrostruktury, jednorodności i twardości. Zbadano przebieg zużywania warstw kompozytowych, określono także zużycie stalowych przeciwpróbek. Badania prowadzono dla dwóch postaci cząstek zbrojących - nieregularnych i kulistych. Zużycie powłok kompozytowych porównano ze zużyciem nieumocnionych powłok Ni - P. Określono wpływ twardości przeciwpróbek na zużycie trących się materiałów.


4-2003 TRIBOLOGIA
Dariusz M. BIELIŃSKI*

* Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź.

STRUKTURALNE ASPEKTY TARCIA POLIMERÓW

STRUCTURAL ASPECTS OF POLYMER FRICTION

Key-words: polymers, composition and structure, properties, surface layer, friction
Słowa kluczowe: polimery, budowa i struktura, właściwości, warstwa wierzchnia, tarcie

Summary

Chemical composition and physical structure of polymers were characterized from the point of view of their potential influence on friction. Macromolecular structure, molecular constitution of polymers as well as specific features of their spatial network decide different, in comparison to other engineering materials, behaviour during friction process. Special attention was paid to the surface layer of polymers, which exhibits different constitution and structure from the bulk of material - gradient nature of polymers. Experimental results concerning phenomena and processes taking place in the surface layer and their effect on friction of polymer materials have been presented.

Streszczenie

Scharakteryzowano budowę chemiczną i strukturę fizyczną polimerów z punktu widzenia ich potencjalnego wpływu na tarcie. Struktura makrocząsteczek, cząsteczkowa budowa polimerów oraz specyfika węzłów sieci przestrzennej decydują o odmiennym, w porównaniu z innymi materiałami konstrukcyjnymi, zachowaniu się w procesie tarcia. Szczególną uwagę poświęcono warstwie wierzchniej polimerów, która ma odmienną budowę od wnętrza materiału - gradientowa natura polimerów. Przedstawiono wyniki badań zjawisk i procesów dotyczących warstwy wierzchniej i spowodowaną tym modyfikację tarcia materiałów polimerowych.


4-2003 TRIBOLOGIA
Dariusz M. BIELIŃSKI*, Ludomir Ślusarski*, Piotr LIPIŃSKI*,
Andrzej TUROS**, Jacek JAGIELSKI**

* Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź.
** Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa.

WPŁYW IMPLANTACJI JONOWEJ NA TARCIE POLIETYLENU

INFLUENCE OF ION IMPLANTATION ON FRICTION OF POLYETHYLENE

Key-words: polyethylene, ion implantation, surface, microindentation, microfriction
Słowa kluczowe: polietylen, implantacja jonowa, powierzchnia, mikroindentacja, mikrotarcie

Summary

The subjects of investigation were thin films (1 ¸ 2 µm) of polymer casted from solution on silicon substrate Si (100). The materials studied were polyethylenes of various molecular weight (Mw = 4000 ¸ 6000000 ), crystallinity (Xc = 32 ¸ 92) and degree of macromolecular branching of (LLDPE - HDPE/UHMWPE). Differences between Ar+ and He+ interaction with the surface layer of polyethylene, depending on structure of material, were found. Ion bombardment, within the investigated dose range, resulted in growth of hardness of polyethylene except UHMWPE (for which material it decreased). Due to the treatment the surface of polyethylenes grew in polarity and developed its geometry. The higher effects were observed for Ar+ ion implantation.

Streszczenie

Przedmiot badań stanowiły cienkie powłoki polimerowe (o grubości =1 ¸ 2 µm) wylane z roztworu na podłoże krzemowe Si (100). Jako materiału użyto polietylenów różniących się ciężarem cząsteczkowym (Mw = 4000 ¸ 6000000), stopniem krystaliczności (Xc = 32 ¸ 92 ) lub stopniem rozgałęzienia makrocząsteczek (LLDPE - HDPE/UHMWPE). Stwierdzono różnicę w oddziaływaniu jonów Ar+ i He+ z powłoką polimerową w zależności od struktury materiału. W wyniku bombardowania jonami w stosowanym zakresie dawek, twardość badanych powłok polietylenowych rośnie, z wyjątkiem UHMWPE, w przypadku którego maleje. Modyfikacji towarzyszy wzrost polarności oraz rozwinięcie powierzchni materiału. Zaobserwowane efekty są większe w przypadku implantacji polimerów jonami argonu.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jan BURCAN*, Piotr OSZUKOWSKI**

* Zakład Geometrii Wykreślnej i Rysunku Technicznego Instytutu Konstrukcji Maszyn Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź.
** Zakład Morfologii Klinicznej Katedry Morfologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, al. Kościuszki 4, 90-419 Łódź.

ANATOMICZNE I TECHNICZNE UWARUNKOWANIA POWSTAWANIA TĘTNIAKÓW TĘTNIC ŁĄCZĄCYCH

ANATOMICAL AND TECHNICAL CONDITIONS OF CREATING OF ANEURYSMS OF ANASTOMOTIC VESSELS

Key-words: anastomotic vessels, aneurysms, technical conditions
Słowa kluczowe: tętnice łączące, tętniaki, uwarunkowania techniczne

Summary

Anterior communicating artery and periattachment anastomosis (Hyrtl anastomosis) these are the arteries were aneurysms more frequently occur than in other arteries. This paper is an attempt of theoretical elucidation of technical conditions of increasing of aneurysms, occur in these arteries. It was ascertained that is very probably, in increasing and in cracking of aneurysm take place manner of blood flowing. Creating, increasing, and cracking of aneurysm is dependent on: shape of blood vessels and changing of this shape, properties and blood composition, friction of flowing blood corpuscles.

Streszczenie

Tętnica łącząca przednia oraz zespolenie okołoprzyczepowe (Hyrtla) to tętnice, w obrębie których tętniaki występują częściej aniżeli w obrębie innych tętnic. Niniejsza praca jest próbą teoretycznego wyjaśnienia uwarunkowań powiększania się tętniaków występujących w obrębie tych tętnic. Ustalono, że jest bardzo prawdopodobne, iż w powiększaniu się i pękaniu tętniaków istotną rolę odgrywa sposób przepływu krwi. Powstawanie, powiększanie się i pękanie tętniaków zależy od: kształtu naczyń krwionośnych i zmiany tego kształtu, właściwości i składu krwi, tarcia przepływających krwinek oraz od zmieniającego się ciśnienia krwi.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jan BURCAN*, Krzysztof SICZEK*

* Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź.

TRWAŁOŚĆ I NIEZAWODNOŚĆ ŁOŻYSK ROZRUSZNIKA

THE DURABILITY AND RELIABILITY OF BEARINGS OF CAR STARTER

Key-words: car starter, sintered bearing, durability and reliability of bearing
Słowa kluczowe: rozrusznik, łożyska porowate, trwałość i niezawodność łożysk

Summary

The obtained results from researches of durability of bearing in car starter have been presented in the paper. The geometry of sintered bearing influences the durability and reliability of bearing system in car starter. The increasing of the begin value of bearing clearance results in decreasing of durability of bearing in car starter. For lower value of rotational speed the decreasing of durability of bearing is lower. The durability and reliability of repaired bearing can be close to the durability and reliability of new bearing. Even after the third repairing the bearing can work without increasing of resistance of motion, of value of temperature and of vibration. After the third repairing of bearing the car starter should be changed for new one.

Streszczenie

W referacie zaprezentowano wyniki badań trwałości łożysk rozrusznika. Geometria łożysk rozrusznika decyduje o ich trwałości i niezawodności. Wzrost początkowej wartości luzu powoduje spadek trwałości łożysk. Dla mniejszych wartości prędkości obrotowej spadek trwałości jest mniejszy. Trwałość i niezawodność łożysk nowych i naprawianych mogą być zbliżone. Nawet po trzeciej naprawie nie zaobserwowano wzrostu wartości momentu tarcia, temperatury i amplitudy drgań w łożyskach. Po trzeciej wymianie panewek rozrusznik powinien być wymieniony na nowy.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jan BURCAN*, Anna SŁAWIŃSKA*

* Institut of Machine Design of Technical University of Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź.

SELF-CONTROLLABLE PASSIVE AXIAL MAGNETIC BEARING

SAMONASTAWNE PASYWNE OSIOWE ŁOŻYSKA MAGNETYCZNE

Key-words: permanent magnets, passive axial magnetic bearing, unitary load, self-control, bearing gap
Słowa kluczowe: magnes trwały, pasywne wydłużne łożysko magnetyczne, obciążenie, samonastawne, jednostkowe, szczelina łożyskowa

Summary

The paper presents analytical approach based on experimental results of investigation into single and double acting passive axial magnetic bearings which contain permanent magnets made of ferrite, strontium ferrite, and the NdFeB compound. In such a bearing the axial force applied from outside will impose a load to the one of the bearing, at the same time unloading the second one. In such a bearing the change of the load will cause the establishment of the other new state of equilibrium. It is the self - acting fitting to the load operating on the rotor.

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono wyniki eksperymentalnych badań jednostronnych i dwustronnych pasywnych wzdłużnych łożysk magnetycznych z magnesami trwałymi, wytworzonymi ze związku Nd-Fe-B. Uzyskane z badań eksperymentalnych nośności łożyska magnetycznego porównano z wartościami nośności uzyskiwanymi w łożyskach ślizgowych smarowanych hydrodynamicznie.
W łożysku jednostronnym wykorzystywany jest, zaznaczony na wykresie - Rysunek 2, zakres wartości szczeliny od smin do smax. Zbudowanie łożyska o mniejszej wartości szczeliny niż smin = 0,5 mm wymaga starannego wykonania montażu i dużych sztywności łożyskowanego wału, ponieważ, ze względu na błędy kształtu i montażu, stan powierzchni i odkształcenia robocze, nie można dopuścić do styku metal-metal. Wartości szczeliny większe od wartości smax = 1,0 czy 1,5 mm mogą nie mieć zastosowania ze względu na dopuszczalne przemieszczenia łożyskowanego wałka.
W przypadku łożyska magnetycznego dwustronnego, po zmontowaniu łożyska, układ znajduje się w stanie równowagi, podczas którego każde z łożysk przenosi obciążenie wzdłużne. Stan równowagi możliwy jest przy takich samych wartościach sił poosiowych z obydwu części łożyska, tylko przeciwnie skierowanych - Rys. 4. Zmontowanie następuje przy określonej wartości luzu osiowego, tj. przy szczelinie łożyskowej s = s1 + s2. Jeden z magnesów połączono z wirnikiem, dwa pozostałe z nieruchomą obudową. Łożyskowany wałek może się teoretycznie przesunąć ze stanu zmontowania do wartości s1 lub w przeciwnym kierunku do wartości s2. W rzeczywistości zakres maksymalnych przesunięć jest mniejszy o wartość błędów kształtu i położenia, które przewiduje się w trakcie projektowania łożyska lub które istnieją w zmontowanym łożysku. Siła osiowa przyłożona z zewnątrz dociąży jedno z łożysk, jednocześnie odciążając drugie.
Zmiana szczeliny Ds, po przemieszczeniu sę obciążonego siłą osiową wałka, pozwala wyznaczyć, z charakterystyk każdego z łożysk, siły P1 i P2, działające po obu stronach łożyska. Łożysko zajmie nowe położenie równowagi, dla którego obciążenie zewnętrzne P = P1 - P2. Kolejna zmiana obciążenia zewnętrznego spowoduje ustalenie się innego, nowego stanu równowagi - Rys. 4.
Jednostronne łożyska wykonane z nowych materiałów, o wysokiej gęstości energii, mają jednostkowe wartości nośności (na jednostkę powierzchni roboczej magnesu) porównywalne z wartościami ciśnienia w łożyskach ślizgowych, smarowanych hydrodynamicznie. Ciągle jeszcze dla łożysk tradycyjnych, z tarciem mieszanym, wartości obciążenia jednostkowego są większe. Na przykład wartości dopuszczalnego obciążenia jednostkowego dla łożysk stosowanych w obrabiarkach, turbinach, sprężarkach itp. urządzeniach zmieniają się w granicach od 5,49 MPa do 8,23 MPa - dla pary ciernej stop ołowiowy-stal, zaś dla pary ciernej stop ołowiowy alkaliczny lub kadmowy - stal od 8,24 MPa do 10,29 MPa.
Obciążalność dwustronnych łożysk magnetycznych jest mniejsza niż łożysk jednostronnych. Dzięki wysokowydajnym materiałom magnetycznym, magnetyczne łożyska dwustronne osiągają wartości nośności takie jak niektóre łożyska precyzyjne i niektóre łożyska maszynowe. Ze względu na liczne zalety, pomimo mniejszych dopuszczalnych obciążeń, należy polecać łożyska dwustronne tam, gdzie tradycyjnie są obecnie stosowane łożyska ślizgowe.


4-2003 TRIBOLOGIA
Manfred CHMURAWA*, Bogdan WARDA**

* Politechnika Śląska, Wydział Transportu, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice.
** Politechnika Łódzka, Instytut Konstrukcji Maszyn, Zakład Geometrii Wykreślnej i Rysunku Technicznego, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź.

PROGNOZOWANIE TRWAŁOŚCI TOCZNYCH WĘZŁÓW PRZEKŁADNI CYKLO Z KORYGOWANYM ZAZĘBIENIEM

DETERMINATION OF DURABILITY OF ROLLING NODES IN CYCLOIDAL GEAR WITH CORRECTED MESHING

Key-words: rolling nodes, fatigue life, special planetary gear, cycloidal gear, cycloidal meshing, meshing correction
Słowa kluczowe: węzły toczne, trwałość zmęczeniowa, specjalne przekładnie obiegowe, przekładnie cykloidalne, zazębienie cykloidalne, korekcja zazębienia

Summary

Planetary gears are commonly used in drive systems and they have many advantages. Relatively the smallest planetary gear is cycloidal gear - known as Cyclo. That gear uses inside out of centre meshing that assures occuring rolling friction only in power transmission. Basic problem in Cyclo gear design is determination of fatigue life of the three characteristic nodes where contact load is dominating. These nodes are:
  • central bearing node on eccentric shaft,
  • rolling bearing node in straight-line mechanism,
  • setting of active teeth of planet wheel interacting in rolling contact with rollers of co-operating wheel.
Durability of individual rolling nodes of Cyclo gear depends, among others, on state of load. Distribution of loads in gear can be determined for a single position of drive shaft assign, calculating distribution of forces to individual teeth and bolts of straight-line mechanism. Analytical method used for that determination neglects however the influence of planetary motion on the values of meshing forces and reaction forces in straight line mechanism. That influence can be discovered by numerical calculations of state of load of selected individual positions of drive shaft. Numerical calculations with application of FEM has been made for nominal as well as for corrected meshing because assembling of that gear can be made after application the correction.
In the paper it has been proposed a method to generalise distribution of forces between teeth and forces in straight-line mechanism resulting from different positions of drive shaft. Distributions of forces after generalising have been subsequently used for calculation of fatigue life of rolling nodes in Cyclo gear with nominal meshing and in real gear with corrected meshing. The hierarchy of durability of basic rolling nodes of Cyclo gear has also been presented.

Streszczenie

W obiegowej przekładni cykloidalnej występują niekonwencjonalne węzły toczne w układzie przeniesienia mocy od wału wejściowego do wału zdawczego. Trwałość poszczególnych węzłów tocznych przekładni Cyclo zależy między innymi od stanu ich obciążenia. Rozkłady obciążeń w przekładni można wyznaczyć dla jednego położenia wału napędowego, jednakże pomijany jest wtedy wpływ ruchu obiegowego na wartości sił międzyzębnych i sił oddziaływania w mechanizmie równowodowym. Wpływ ten można jedynie ujawnić wykonując numeryczne obliczenia stanu obciążenia dla wybranych reprezentatywnych położeń wału napędowego. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych, z wykorzystaniem MES, przeprowadzonych dla nominalnego zazębienia i dla przekładni z korygowanym zazębieniem oraz zaproponowano sposób uogólnienia rozkładów sił międzyzębnych i sił w mechanizmie równowodowym wynikających z różnych położeń wału napędowego, umożliwiający prognozowanie trwałości zmęczeniowej.


4-2003 TRIBOLOGIA
Janusz CWANEK*, Włodzimierz LUBIMOW**

* Uniwersytet Rzeszowski, ul. Rejtana 16a, 35-959 Rzeszów.
** Politechnika Rzeszowska, ul. Pola 2, 35-959 Rzeszów.

STRUKTURA GEOMETRYCZNA POWIERZCHNI ZUŻYTYCH GŁÓW ENDOPROTEZ WELLERA

SURFACE GEOMETRY OF WELLER ENDOPROSTHESIS WEAR HEADS

Key-words: aseptic loosenig endoprosthesis Weller, surface geometry of Weller endoprosthesis surface heads, wear of Weller endoprothesis heads
Słowa kluczowe: aseptyczne obluzowanie endoprotez Wellera, struktura geometryczna powierzchni głów endoprotez Wellera, zużycie głów endoprotez Wellera

Summary

In the paper are described the research results SGP (St, Sa, Sds) of worn cement heads of artificial Weller hip joints operated from 5-7 years (11 heads), 10-14 years (19 heads), and 18-20 years (6 heads).
The scanning of head surfaces have been performed with induced Talyskan 150 head equipped with diamond contact tip made by Rank Taylor Hobson Company. The area covered by scanning was 1 x 1,5 mm2. The data received have been handled by computer program Talymap 3.0.
The researches results certify that all numerical values of amplitude parameters decrease significantly as duration of observation time rises [p < 0,001]. The highest numeric values of parameters were detected on head surfaces which had been exploited the shortest time and the lowest on the heads exploited the longest time.
The significant dependence between parameters results from the comparison of amplitude parameters SGP of heads [p < 0,01 - 0,001].
While numeric value of one parameter turn then increases the numeric value of compared parameter.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań SGP (St, Sa i Sds) zużytych 36 głów sztucznych stawów biodrowych Wellera usuniętych operacyjnie z powodu aseptycznego obluzowania po 5-7 latach (11 głów), 10-14 latach (19 głów) oraz 18-20 latach (6 głów).
Skaningi powierzchni głów wykonano indukcyjną głowicą Talyskan 150 z diamentową końcówką pomiarową firmy Rank Taylor Hobson. Skanowaniem objęto obszar na głowach wielkości 1 x 1,0-1,5 mm2. Otrzymane dane poddano obróbce komputerowej za pomocą programu Talymap Expert.
W badaniach stwierdzono znamienne zmniejszenie wartości liczbowych wszystkich badanych parametrów amplitudowych w miarę wzrostu czasu obserwacji [p < 0,001]. Najwyższe wartości liczbowe SGP stwierdzono na powierzchniach eksploatowanych najkrócej, najniższe na głowach usuniętych po 18-20 latach.
Z porównania parametrów amplitudowych SGP badanych głów (Sz od St, Sds od St i Sds od Sz) wynika, że pomiędzy nimi występowały znamienne zależności [p < 0,01-0,001]. Ze wzrostem wartości liczbowych jednego parametru zwiększała się wartość porównywanego parametru.


4-2003 TRIBOLOGIA
Czesław DYMARSKI*, Wojciech LITWIN*

* Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

BADANIA EKSPERYMENTALNE POLIMEROWEGO ŁOŻYSKA SMAROWANEGO WODĄ OKRĘTOWEGO WAŁU ŚRUBOWEGO

EXPERIMENTAL WORK ON WATER LUBRICATED MAIN SHAFT BEARING OF SHIP

Key-words: tribology, bearings, ship main shaft bearings
Słowa kluczowe: tribologia, łożyskowanie, wały śrubowe

Summary

The matters under discussion there are results of research work on water lubricated main shaft bearing of ship.
Research work was done on special test stand witch has wide measurement possibilities (Fig. 1). We can record coefficient of friction, shaft trajectory, pressure between shaft and bearing, rotation speed, pressure and water flow in different condition like: rotation speed 3 to 11 [1/s], load 1 to 5 [kN], pressure of water 0,2 do 3 [bar], water flow 10 and 20 [litres/min].
Bearing was designed and made by famous producer and mounted in special bush (Fig. 2).
The main problem of work was to check possibility of hydrodynamic lubrication.
Some examples of results of measurements work were shown (coefficient of friction Fig. 3 and 4, pressure between shaft and bearing Fig. 5 and 6, shaft center trajectory Fig. 8, 9, 10).

Streszczenie

Referat prezentuje część wyników uzyskanych w trakcie badań eksperymentalnych polimerowego łożyska okrętowego wału głównego smarownego wodą.
Zademonstrowano uzyskane w trakcie pracy badawczej wykresy współczynnika tarcia, rozkładu ciśnienia na obwodzie pomiędzy czopem a panwią oraz trajektorii środka czopa.


4-2003 TRIBOLOGIA
Marek GAWLIŃSKI*, Zbigniew KASPRZYK*, Janusz ROGULA*

* Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Tel. (+48) (71) 320 23 73, fax:(+48) (71) 328 38 18.

OCENA ZDOLNOŚCI UTRZYMANIA WARSTWY SMARNEJ PRZEZ MIKROPROFIL POWIERZCHNI WAŁU WSPÓŁPRACUJĄCEGO Z ELASTOMEROWYM USZCZELNIENIEM

AN EVALUATION OF THE MAINTAINING ABILITY OF THE LUBRICATING LAYER BY THE SHAFT SURFACE MICROPROFILE CO-OPERATING WITH OIL LIP SEAL

Key-words: oil lip seal, surface roughness, lip wear, optimal shaft roughness
Słowa kluczowe: uszczelnienie wargowe, chropowatość, tarcie, zużycie

Summary

At the beginning of the shaft motion it comes to the direct contact of the shaft surface irregularities with the sealing lip; it influences the power consumption and lip wear. One should from the shaft surface in such manner in order some oil quantity could be absorbed and kept in the micro-valleys through possibly longest period. Then build-up of the lubricating layer on particular irregularities will be possible at the initial moment of the shaft motion.
Authors prepared indirect evaluation method of the shaft surface ability to absorb and preserve the oil; it relies on the periodical rotation (10 min.) and stand-by (10 min.) of the shaft. The total time of test amounted to 40 hours.
It appeared, that depending on the shaft surface ability to absorb the oil as well as on the amplitude frequency distribution one could find the different wear rates of the sealing lip. There were presented recommended values of the roughness parameters ensuring low wear rate.

Streszczenie

Wiadomo, że chropowatość powierzchni wału znacząco wpływa na zużycie krawędzi uszczelniającej elastomerowego uszczelnienia wargowego, na wysokość oporu tarcia oraz na poziom szczelności. Trwają intensywne prace nad ustaleniem optymalnej chropowatości powierzchni, optymalnej ze względu na opór tarcia oraz poziom szczelności. W niniejszej pracy przyjęto tezę, że należy tak kształtować mikropowierzchnię wału, aby pewna ilość oleju mogła być zaabsorbowana i utrzymywana w mikrowgłębieniach przez możliwie najdłuższy czas. Założono, że podczas postoju wału olej nie zostanie wyciśnięty przez wargę uszczelniającą z mikrowgłębień i w chwili ponownego uruchomienia wału olej ten będzie tworzył warstwę smarną na poszczególnych występach nierówności.
W tym celu przyjęto specjalną procedurę badania pary ciernej wał-uszczelnienie wargowe polegające na okresowym włączaniu i wyłączaniu wału. Czas pracy wału wyniósł 10 minut, po czym następował okres 10-minutowego postoju i tak na zmianę w okresie 40-godzinnego testu.


4-2003 TRIBOLOGIA
Bolesław GIEMZA*, Tadeusz KAŁDOŃSKI*

* Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, tel. (0...22) 683-91-40.

THE INFLUENCE OF GREASES' PROPERTIESON POROUS BEARINGS WORK

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI SMARÓW PLASTYCZNYCH NA PRACĘ ŁOŻYSK POROWATYCH

Key-words: porous bearings, grease, self-lubricated bearings.
Słowa kluczowe: łożyska porowate, smar plastyczny, łożyska samosmarowne

Summary

The results of stand investigations of porous bearings are presented in this article. Four different greases - based on mineral and on synthetic oils were used as lubricants. The influence of chemical constitution on working parameters of bearings is presented. Over hundred hours of stand investigations were done. Working temperature and resistance to motion were measured during stand investigations.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań stanowiskowych łożysk porowatych. Cztery różne smary - na bazie olejów mineralnych i syntetycznych zostały użyte jako środki smarowe. Przedstawiono wpływ składu chemicznego na parametry pracy łożysk. Wykonano ponad 100 godzin badań stanowiskowych. W trakcie badań mierzono temperaturę pracy łożysk i opory ruchu łożysk.


4-2003 TRIBOLOGIA
Monika GIERZYŃSKA-DOLNA*

* Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa.

BIOTRIBOLOGIA I APLIKACJE MEDYCZNE

BIOTRIBOLOGY AND MEDICAL APPLICATION

Key-words: endoprostheses, biomaterials, wear, surface treatment
Słowa kluczowe: endoprotezy, biomateriały, zużycie, obróbka powierzchniowa

Summary

In the paper the possible ways of develping actions concerning the Bones and Joint Decade (2000-2010) were given. A role of material engineering and biotribology in implantology was discussed. Both technical achievements of biotribology and medical application of new solutions used in moveable pairs of endoprostheses were pointed out.

Streszczenie

W pracy wskazano na kierunki działań prowadzonych w ramach Dekady Kości i Stawów (2000-2010). Omówiono rolę inżynierii materiałowej i biotribologii w rozwoju implantologii. Wskazano na osiągnięcia techniczne biotribologii oraz aplikacje medyczne nowych rozwiązań węzłów ruchowych endoprotez.


4-2003 TRIBOLOGIA
Monika GIERZYŃSKA-DOLNA*

* Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa.

PROCESY TRIBOLOGICZNE W WĘZŁACH RUCHOWYCH ENDOPROTEZ

TRIBOLOGICAL PROBLEMS OCCURING IN MOVING PAIRS OF ENDOPROSTHESES

Key-words: endoprotheses, wear tests, biomaterials
Słowa kluczowe: endoprotezy, badania zużyciowe, biomateriały

Summary

In the paper the increase in demand for both knee and hip endoprostheses in 1990-2000 was given. Destructive processes occurring in frictional pairs of endoprostheses were presented. Test results concerning the influence of surface treatment on the increase in wear resistance of Ti6Al4V titanium alloy were given.

Streszczenie

W pracy podano wzrost zapotrzebowania na endoprotezy stawu biodrowego i kolanowego w latach 1990-2000. Naświetlono procesy destrukcyjne występujące w węzłach trących endoprotez. Podano wyniki własnych badań dotyczące wpływu obróbki powierzchniowej na wzrost odporności na zużycie stopu tytanu Ti6Al4V.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jacek GOSPODARCZYK*, Ryszard MARCZAK*

* Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

KOMPOZYTY NA BAZIE ŻYWICY FENOLOWO-FORMALDEHYDOWEJ O ZADANYCH WŁAŚCIWOŚCIACH TRIBOELEKTRYCZNYCH

PHENOL FORMALDEHYDE BASED COMPOSITES WITH PARTICULAR TRIBOELECTRICAL PROPERTIES

Key-words: triboelektrization, elektrification, tribological wear, composite materials
Słowa kluczowe: triboelektryzacja, elektryzacja, zużycie tribologiczne, kompozyty ślizgowe

Summary

This work presents preliminary tests related to the effect of triboelectrization process on the frictional and wear properties of phenol formaldehyde based composites. The composites triboelektrization modification properties includes the use of salicylidene aniline complexe compounds with transition metals such as zinc and copper. The friction and wear characteristic of the obtained composites were estimated using T05 apparatus. The triboelectric measurements were carried out by means of triboelectrometer (patent RP nr 177210) for the above mentioned composites and their components.
The obtained results showed that there is a relationship between the friction and wear properties of the tested composites and their triboelectric properties.

Streszczenie

W pracy przeprowadzono badania dotyczące wpływu procesu triboelektryzacji na właściwości tarciowo-zużyciowe kompozytów na bazie żywicy fenolowo-formaldehydowej oraz wysokodyspersyjnego PTFE. Dla zmodyfikowania właściwości triboelektrycznych kompozytu wykorzystano związki kompleksowe pochodnych salicylidenoaniliny z dwuwartościowymi jonami metali przejściowych cynku i miedzi. Charakterystyki tribologiczne otrzymanych kompozytów wyznaczono na testerze tribologicznym T-05. Pomiary triboelektryczne składników kompozytu oraz utwardzonej żywicy fenolowo-formaldehydowej modyfikowanej wyżej wymienionymi związkami kompleksowymi wykonano na triboelektrometrze (patent RP nr 177210).
W celu doboru związków kompleksowych o optymalnych właściwościach triboelektrycznych wykorzystano symulacje komputerowe. Przy pomocy programu HyperChem 5.0 wyznaczono dla badanych cząsteczek związków kompleksowych, rozkład potencjału elektrostatycznego, który jest wyznacznikiem ich właściwości triboelektrycznych.
Wyniki badań wskazują na istnienie zależności pomiędzy właściwościami tarciowo-zużyciowymi badanych kompozytów a ich właściwościami triboelektrycznymi.


4-2003 TRIBOLOGIA
Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel.: (0...48) 36-442-41, e-mail: marian.gradkowski @ itee.radom.pl

WPŁYW TEMPERATURY PRACY WĘZŁA TARCIA NA AKTYWNOŚĆ TRIBOCHEMICZNĄ WYBRANYCH OLEJÓW BAZOWYCH

INFLUENCE OF TRIBOLOGICAL SYSTEM TEMPERATURE ON THE TRIBOCHEMICAL ACTIVITY OF SELECTED BASE OILS

Key-words: boundary friction, hydrocarbons, tribochemical processes, friction force, wear
Słowa kluczowe: tarcie graniczne, węglowodory, procesy tribochemiczne, siła tarcia, zużycie

Summary

The author has been investigated relationship between dependence of a resistance to motion and wear of steel-steel tribological system lubricated with hydrocarbons upon its working temperature. It was shown that at 80-100oC the resistance to motion and wear are the lowest. This is a result of tribochemical conversions of hydrocarbons coming from the base oil. Products of this changes form protective layers composed of hydrocarbons, carbonyl compounds, carboxylates as well as esters and their derivatives, which are locally bounded with friction surface. During friction chemical structure of external layer are also modified by built-in carbon and oxygen atoms.

Streszczenie

W pracy badano zależność oporów ruchu i wielkości zużycia węzła tarcia stal-stal, smarowanego węglowodorami od temperatury. Stwierdzono, że najmniejsze opory ruchu i zużycie występują w temperaturze 80-100°C. Zjawisko to jest następstwem tribochemicznych przekształceń węglowodorów obecnych w oleju bazowym. Produkty tych przekształceń wytwarzają na powierzchni tarcia warstwy ochronne, które składają się z węglowodorów, związków karbonylowych, karboksylanów, a także estrów i pochodnych tych substancji. Produkty te są lokalnie związane z powierzchnią tarcia. W trakcie tarcia zachodzi także przebudowa struktury chemicznej warstwy wierzchniej, polegająca na wbudowaniu w nią węgla i tlenu.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jacek GRZESIK*, Aleksandra LANGNER**, Stanisław NOSAL**

* Kompania Piwowarska SA.
** Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

USZKODZENIA USZCZELNIEŃ CZOŁOWYCH POMP WIROWYCH STOSOWANYCH W LINIACH ROZLEWNICZYCH PIWA

FAILURES OF MECHANICAL SEALS FOR THE PURPOSE CENTRIFUGAL PUMPS USED IN BEER FILLING LINES

Key-words: centrifugal pump, mechanical seal, damage, durability, wear
Słowa kluczowe: pompa wirowa, uszczelnienie czołowe, uszkodzenie, trwałość, zużycie

Summary

The article is an analysis of damage to centrifugal pumps used in brewery industry, in particular considering mechanical seals. The object of research its working conditions were characterized as well as the results of the survey were presented. It turned out that the most unreliable pomp parts are bearings and seals. Operating durability of seals were described as well. It was established, that in most cases, seals suffer damage due to vibrations. Reasons of the damage mechanical seals is also wear of sliding face. The wear profilogram and undamaged surface was performed for comparing.

Streszczenie

W pracy zanalizowano przyczyny uszkodzeń pomp wirowych pracujących w browarze ze szczególnym uwzględnieniem uszczelnień czołowych stosowanych w tych pompach. Scharakteryzowano obiekt badań, warunki jego pracy oraz przedstawiono wyniki badań. Stwierdzono, że najbardziej zawodnymi elementami pomp wirowych są łożyska i uszczelnienia. Określono niezawodność eksploatacyjną uszczelnień pracujących w zbliżonych warunkach. Ustalono, że uszczelnienia najczęściej ulegają uszkodzeniom wskutek drgań w wyniku, których dochodzi do przedwczesnego zużycia powierzchni roboczej pary ślizgowej lub utraty funkcji innych elementów zespołu uszczelnienia. Przyczyną uszkodzenia uszczelnień jest także zużycie ścierne powierzchni pierścieni. Dla porównania powierzchni pierścieni: prawidłowo funkcjonującego oraz uszkodzonego wykonano profilogramy chropowatości tych powierzchni.


4-2003 TRIBOLOGIA
Danuta KOTNAROWSKA*

* Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 45.

WPŁYW GRUBOŚCI I TWARDOŚCI POWŁOK AKRYLOWYCH NA ICH ODPORNOŚĆ NA EROZJĘ

INFLUENCE OF THICKNESS AND HARDNESS OF ACRYLIC COATINGS ON THEIR EROSIVE RESISTANCE

Key-words: erosion, hardness of polymeric coatings, acrylic coatings
Słowa kluczowe: erozja, twardość powłok polimerowych, powłoki akrylowe

Summary

The paper describes erosive wear intensity of acrylic coating of different thickness (128-487µm) and hardness (28-77) for alundum particles glancing angles) a = (30,45,60)°. Minimum erosive wear was obtained for coating of mean thickness 218 µm and hardness 31.5 (acc. to Buchholtz).

Streszczenie

W artykule opisano intensywność zużywania erozyjnego powłok akrylowych o różnej grubości (128-487µm) i twardości (28-77), dla kątów padania cząstek elektrokorundu a = (30, 45, 60)°. Minimalne zużycie erozyjne osiągnięto dla powłok o średniej grubości wynoszącej 218 µm i twardości (wg Buchholza), wynoszącej 31,5.


4-2003 TRIBOLOGIA
Andrzej KOTNAROWSKI*

* Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 45.

MODYFIKACJA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH OLEJÓW ZA POMOCĄ NANOPROSZKÓW METALI

MODIFICATION OF OILS TRIBOLOGICAL PROPERTIES WITH USE OF METAL POWDERS

Key-words: nanoparticles, metal nanopowders, lubricating oils, cutting oils, tribological properties
Słowa kluczowe: nanocząstki, nanoproszki metali, oleje smarowe, oleje obróbkowe, właściwości tribologiczne

Summary

Examples of metal nanoparticles and other nanostructures use in various branches of technology are presented in the paper. Because of unique chemical, electrical and optical properties of nanostructures they may be used or have been already used in nanoelectronics, medicine and chemical technology.
Possibilities of nanoparticles in the form of nanopowders utilization in the area of production technology and terotechnology have not been yet satisfactory examined and number of publications concerning this mater is rather small. The paper discusses preliminary examinations concerning possibilities of metal nanoparticles use for tribological properties modification of lubricating and cutting oils. Results of presented examination as well as examination made before on basic oils used for composing lubricating oils and cutting oils testify to visible influence of the oils modification with metal micropowders and nanopowders on their tribological properties increase. Addition of metal micropowders as well as nanopowders to oils causes decrease of frictional resistance in lubricated with their help joints and decrease of cooperating elements wear - also elements made of materials used for cutting tools like high- speed steel and sintered carbides. The influence of size of particles added to oil on tribological process run should be also emphasized. It was noticed that the smaller metal particles are the better they flow in an oil volume and do not undergo sedimentation. Beside this, smaller particles of nano size easier than particles of micro size reach the friction zone and better react with frictionally cooperating (rubbing) surfaces.
Discussed in the paper examination is of initial nature and is aimed on recognition of possibilities lying in modification method of cutting oils tribological properties with nanopowders of metals use.

Streszczenie

W artykule omówiono przyklady zastosowań nanocząstek metali, a także innych nanostruktur w różnych dziedzinach techniki. Ze względu na unikalne własności chemiczne, elektryczne i optyczne nanostruktur, przewiduje się ich zastosowanie lub już znalazły zastosowanie nanoelektronice, medycynie i technologii chemicznej.
Możliwości wykorzystania nanoproszków w obszarach technologii wytwarzania i eksploatacji nie zostały jeszcze dostatecznie zbadane, a publikacje na ten temat są nieliczne. Prezentowany artykuł omawia wstępne badania rozpoznawcze w zakresie możliwości zastosowania nanoproszków metali do modyfikacji właściwości tribologicznych olejów smarowych i smarująco-chłodzących olejów obróbkowych. Wyniki prezentowanych badań, a także badań wcześniejszych, wykonanych dla olejów bazowych, używanych do komponowania zarówno olejów smarowych, jak i olejów obróbkowych, dokumentują wyraźny wpływ modyfikacji tych olejów za pomocą mikroproszków i nanoproszków metali na poprawę ich właściwości tribologicznych. Dodatek zarówno mikroproszków, jak i nanoproszków metali do olejów powoduje zmniejszenie oporów tarcia w smarowanych nimi węzłach oraz zmniejszenie zużycia elementów współpracujących, w tym wykonanych z materiałów stosowanych na narzędzia skrawające (stali szybkotnących i węglików spiekanych). Należy także podkreślić wpływ wielkości cząstek proszku metalu, dodawanego do oleju, na przebieg procesu tribologicznego. Stwierdzono, że im cząstki metalu są mniejsze, tym łatwiej unoszą się w objętości oleju i nie podlegają sedymentacji. Poza tym, mniejsze cząstki o wielkości nano łatwiej osiągają strefę tarcia i lepiej reagują z warstwami powierzchniowymi, współpracujących tarciowo elementów.
Omówione w artykule badania mają charakter wstępny i są ukierunkowane przede wszystkim na rozpoznanie możliwości tkwiących w metodzie modyfikacji właściwości tribologicznych zarówno olejów smarowych, jak i olejów obróbkowych, polegającej na dodawaniu odpowiednio dobranych (pod względem jakościowym i ilościowym) nanoproszków metali.


4-2003 TRIBOLOGIA
Andrzej KOTNAROWSKI*, Romuald MAKOWSKI*,
Władimir F. PICZUGIN**

* Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 45.
** Rosyjski Państwowy Instytut Nafty i Gazu im. I.M. Gubkina w Moskwie.

OSOBLIWOŚCI ODDZIAŁYWANIA MATERIAŁÓW SMAROWYCH NA POWIERZCHNIĘ METALU W PROCESIE TARCIA

FEATURES OF INTERACTION BETWEEN LUBRICANTS AND METAL SURFACE IN FRICTION PROCESS

Key-words: friction, lubricant, additives, protective layers
Słowa kluczowe: tarcie, materiał smarowy, dodatki, warstewki ochronne

Summary

Results of examination of lubricants, of different physical and chemical properties, influence on protective layers forming in sliding friction process are presented in the paper. Constitution, construction and thickness of these layers were examined using present methods of material analysis.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu materiałów smarowych o różnych własnościach fizykochemicznych na tworzenie warstewek ochronnych w procesie tarcia ślizgowego. Stosując współczesne metody analizy materiałowej zbadano: skład, budowę i grubość tych warstewek.


4-2003 TRIBOLOGIA
Artur KRÓL*, Tadeusz KAŁDOŃSKI**

* Military University of Technology, Faculty of Mechanics, 00-908 Warsaw 49, Kaliskiego Street No. 2, POLAND, tel. +48 22 683-94-10, e-mail: a.krol @ wme.wat.edu.pl;
** Military University of Technology, Faculty of Mechanics, 00-908 Warsaw 49, Kaliskiego Street No. 2, POLAND, tel. +48 22 683-91-40, e-mail: dziekan @ wme.wat.edu.pl

PERMEABILITY OF POROUS BEARINGS AT THE TEMPERATURE OF NORMAL BEARING OPERATION

PRZEPUSZCZALNOŚĆ ŁOŻYSK POROWATYCH W TEMPERATURZE NORMALNEJ PRACY ŁOŻYSKA

Key-words: permeability, porosity, self-lubricating bearing
Słowa kluczowe: przepuszczalność, porowatość, łożysko samosmarne

Summary

In the article short review on investigations of permeability is presented. Basic properties of the porous bearings and mineral gear oil have been examined. Then permeability investigations of porous sliding bearings for mineral gear oil at the temperature of normal bearing operation have been performed. Achieved results of preliminary investigations show that in the chosen range of temperature (40-60°C) there is no relationship between permeability of the bearing and temperature of flowing oil.

Streszczenie

W artykule przedstawiono krótki przegląd badań przepuszczalności. Zbadano podstawowe właściwości łożysk porowatych i przekładniowego oleju mineralnego. Następnie przeprowadzono badania współczynnika przepuszczalności porowatych łożysk ślizgowych dla oleju przekładniowego. Osiągnięte wyniki wstępnych badań wskazują, że w wybranym zakresie temperatury (40-60°C) współczynnik przepuszczalności łożyska porowatego nie zależy od temperatury przepływającego oleju.


4-2003 TRIBOLOGIA
Karol KRZEMIŃSKI*

* Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa.

MODELE MATEMATYCZNE ŁOŻYSKA POROWATEGO I STOSOWANE UPROSZCZENIA

MATHEMATICAL MODELS OF POROUS BEARING AND THEIR SIMPLIFICATIONS

Key-words: porous bearing, permeability, pressure distribution, load capacity
Słowa kluczowe: łożysko porowate, przepuszczalność, rozkład ciśnienia, nośność

Summary

The equations of liquid motion for finite porous bearings and applied simplifications for infinite bearing and narrow bearing were described in the paper. The assumptions for narrow bearing approximation given for Cameron were deathly presented. The pressure distributions in oil gap calculated for finite bearing and narrow bearing give for Cameron were compared.

Streszczenie

W pracy podane zostały równania ruchu cieczy w łożysku porowatym o skończonej długości i stosowane uproszczenia dla łożyska o nieskończonej długości oraz dla łożyska wąskiego. Szczegółowo omówiono założenia przyjęte przez Camerona dla łożyska wąskiego oraz przeprowadzono obliczenia porównawcze rozkładów ciśnienia i nośności łożyska obliczone wg wzorów Camerona oraz dla łożyska porowatego o skończonej długości.


4-2003 TRIBOLOGIA
Maciej KUCHAR*

* Politechnika Łódzka, Instytut Konstrukcji Maszyn, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź.

MODELOWANIE OPORU MIJANIA GAŁĘZI PRZESMYKU

MODELLING OF THE CROSSING RESISTANCE OF WARP THREADS IN SHED FORMATION

Key-words: shed formation, harness, clinging of warp thread, technological damping forces, damping energy
Słowa kluczowe: formowanie przesmyku, nicielnice, sczepność nitek osnowy, siły technologicznego tłumienia, energia tłumienia

Summary

The resistance that has to be overcome by the warp threads in shedding is important because of the degree of destruction of threads and the amount of work expended on shed formation. A method of measuring the resisting force together with the relevant test arrangement and test conditions is presented. There are also presented some curves of force variation with time and distance, and the curves are analysed with the objective to reveal their characteristic features. The work involved with the crossing of warp in shedding and the amount of energy dissipated in this operation are determined and analysed. Also the character of damping of the warp motion is determined. Upon qualitative analysis of the curves of forces the crossing resistance of warp threads in shedding is decomposed into friction between the crossing threads and friction between the threads and their respective healds. The accurately established empirical data are used for verification of the shedding models described in the relevant literature. The new empirical shedding model determined on the base of their characteristic features is presented and verified.

Streszczenie

W nowoczesnych mechanizmach nicielnicowych siła oporu generowana przez mijające się nitki osnowy podczas zmiany przesmyku jest istotna nie tylko z uwagi na ich niszczenie. Siła ma istotny udział w nakładzie pracy łożonej na tworzenie przesmyku. W referacie przedstawiono metodę pomiaru tej siły, stanowisko badawcze, uwarunkowania pomiarowe. Zaprezentowano przykładowe przebiegi siły w dziedzinie czasu i drogi i dokonano analizy pod kątem wydobycia charakterystycznych cech; określono i badano pracę mijania osnowy, czyli energię dyssypowaną w tej czynności; określono charakter tłumienia ruchu osnowy. Na podstawie analizy jakościowej charakterystyk siłowych rozkłada się opór mijania na tarcie między gałęziami nitek i tarcie o struny nicielnic współpracujących. W oparciu o dokonane empiryczne ustalenia zweryfikowano opisane w literaturze modele otwierania przesmyku i własny empiryczny model. Zaprezentowano porównanie przebiegów siły tłumiącej oraz ruchu nicielnicy z przebiegami pomiarowymi. W konsekwencji dokonano oceny proponowanego modelu pod kątem jego charakteru i wpływu na zaburzenie ruchu nicielnicy oraz energii dyssypowanej za jej pośrednictwem.
Jednym z czynników stanowiących o oporach ruchu mechanizmu nicielnicowego jest czynnik technologiczny. Nicielnice tworząc przesmyk pokonują siłę oddziaływania napiętej osnowy, która ma charakter zasadniczo sprężysty. W pewnych mechanizmach nicielnicowych oddziaływanie to może być wykorzystywane przy zamykaniu przesmyku do częściowego odzyskania energii łożonej na pracę mechanizmu. Innym czynnikiem technologicznym, nieodzyskiwalnym, jest opór mijania gałęzi przesmyku. Jest to siła zależna od liczności i sczepliwości osnowy, wywołująca podczas otwierania przesmyku dyssypację energii. Szczególnie znaczącą wartość przybiera na początku otwierania hamując ruch nicielnic, zaburzając czystość przesmyku, zwiększając napinanie, zginanie i ścieranie nitek, ścinając i wyrywając ich włókna, a więc pod każdym względem działając szkodliwie [L. 4]. Siłę tę nazwano technologicznym tłumieniem ruchu nicielnic.


4-2003 TRIBOLOGIA
Wojciech KUCHARCZYK*, Wojciech ŻUROWSKI*

* Politechnika Radomska, Instytut Budowy Maszyn, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, tel.: (0...48) 361-76-80.

ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ŚCIERNE HYBRYDOWYCH LAMINATÓW TERMOUTWARDZALNYCH O WŁAŚCIWOŚCIACH ABLACYJNYCH

ABRASIVE WEAR RESISTANCE OF HYBRID HEAT-HARDENING LAMINATES ABOUT ABLATION PROPERTIES

Key-words: ablation, heat-hardening hybrid laminates, abrasive waste
Słowa kluczowe: ablacja, hybrydowe laminaty termoutwardzalne, zużycie ścierne

Summary

The abrasive wear resistance searching plan of heat-hardening hybrid laminates about ablation properties, methods and results of research as well as theirs analysis and conclusions are presented.
It is qualified the qualitative and quantitative influence of components (Al2O3 and C powder, glass fabric - as material of filler and amplification as well as - as material of heat-hardening matrix - phenol formaldehyde resins) onto intensity of abrasive waste of laminate.

Streszczenie

W referacie przedstawiono charakterystykę, plan badań doświadczalnych, metodykę oraz wyniki przeprowadzonych badań tribologicznych, ich analizę i wnioski dla grupy termoutwardzalnych laminatów hybrydowych o właściwościach ablacyjnych.
Do badań tribologicznych - wykonanych na testerze T-07 zgodnie z zaleceniami producenta (ITeE w Radomiu) - przygotowano próbki hybrydowego kompozytu termoutwardzalnego o osnowie z żywic fenolowo-formaldehydowych (Modofen 54S - ciecz, Nowolak MR - proszek), napełniaczach włóknistych (warstwy tkaniny szklanej o gramaturze 250 g/m2 i splotach ukośnych) oraz sypkich (mieszanina Al2-O3 i pyłu węglowego - ziarna komponentów 2÷5 mm), cechującego się szybkością ablacji (prędkość tworzenia się żużlu szklistego pod wpływem działania płomienia acetylenowo-tlenowego o temperaturze 3000oC rzędu dziesiątych części mm na sekundę).
Skład fazowy próbek oraz liczba wykonanych doświadczeń wynika z przyjętego planu doświadczenia, tj.: macierzy pełnoczynnikowej I rzędu 23, gdzie 3 zmiennymi niezależnymi są: relacja wagowa napełniacza Al2O3 do sumy wag obu napełniaczy, ilość warstw tkaniny szklanej, łączny wagowy udział żywic fenolowo-formaldehydowych; funkcją odpowiedzi zaś - odporność na zużycie cierne kompozytu podczas tarcia o luźne ścierniwo.
Technologia wykonania próbek polega na utwardzeniu sprasowanego laminatu, składającego się z uprzednio przesyconych częścią żywicy warstw tkaniny szklanej, przedzielonych mieszaniną napełniaczy sypkich i żywicy - w temperaturze żelowania 150oC w czasie 1 godziny w metalowej zamkniętej formie z zastosowaniem docisku.
W oparciu o wyniki badań określono jakościowy i ilościowy wpływ wskazanych komponentów na odporność na zużycie tribologiczne kompozytu.


4-2003 TRIBOLOGIA
Piotr LACKI*

* Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa

WPŁYW TARCIA NA NIERÓWNOMIERNOŚĆ ODKSZTAŁCEŃ WYROBU W PROCESIE KUCIA SWOBODNEGO

THE INFLUENCE OF FRICTION ON STRAIN HETEROGENEITY OF A PRODUCT IN AN OPEN DIE FORGING

Key-words: friction, Finite Element Method, open die forging, anvils
Słowa kluczowe: tarcie, metoda elementów skończonych, kucie swobodne, kowadła

Summary

The influence of friction on the character of strains occurring during plastic working is known. Nevertheless, a quantitative description of the phenomenon is still posing a big research problem. Despite the application of good technological lubricants frictional resistance during hot metal forming processes such as: forging, extrusion or pressing are high - µ = 0.15-0.37. Friction occurring between a deformed material and tool restrain material flow and as a result high strain heterogeneity occurs in the forging. Sometimes the deformed material cracks.
Intensity of tool wear resulting from frictional resistance also has an essential influence on a product quality (a forging), especially its shape and dimensions.
In the paper an attempt to analyse a frictional pair: "forging - anvil" was made. Experimental tests carried out with such frictional pair are difficult and the obtained results are not sufficient. Therefore numerical analysis can complete knowledge in this area. Finite element method was used for the description of friction in open die forging. Thermal and mechanical model, which takes into consideration heat resulting from friction, work of plastic deformation and material properties depending on temperature, was used.
The results of computer simulation of the open die forging process for different frictional condition were given.

Streszczenie

Znane jest zjawisko wpływu tarcia na charakter odkształceń w obróbce plastycznej, jednak jego ilościowe opisanie wciąż stanowi ważny problem badawczy. Opory tarcia występujące w procesach kształtowania metali na gorąco takich jak: kucie, wyciskanie czy prasowanie są stosunkowo wysokie i wyrażają się wartościami µ = 0.15-0.37, pomimo stosowania odpowiednio dobranych smarów technologicznych.
Tarcie występujące pomiędzy odkształconym metalem a narzędziem hamuje płynięcie metalu, co powoduje występowanie dużej nierównomierności odkształceń w przekroju odkuwki, a nawet w skrajnych przypadkach występowanie pęknięć. Istotny wpływ na jakość wyrobu (odkuwki) zwłaszcza na jej cechy kształtowo-wymiarowe wywiera również duża intensywność zużycia narzędzia, będąca funkcją m.in. oporów tarcia.
W pracy podjęto się analizy węzła tarcia, jakim jest odkuwka i kowadło do kucia swobodnego. Badania doświadczalne tych par trących jest dość trudne, a uzyskane wyniki nie zawsze są wystarczające. Analiza numeryczna uzupełnia lukę w badaniach i rozszerza zbiór danych na ten temat. W pracy użyto metody elementów skończonych do opisania zagadnienia tarcia w procesie kucia swobodnego. Zastosowano termomechaniczny model zagadnienia uwzględniający ciepło tarcia, pracę odkształcenia plastycznego i właściwości materiału zależne od temperatury. Praca zawiera wyniki symulacji komputerowej procesu kucia swobodnego przy różnych warunkach tarcia.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jacek I. ŁUBIŃSKI*, Krzysztof DRUET, Szymon GRYMEK

* Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel.: (0-prefiks 58) 347-19-37.

POSTACIE SAMOWZBUDNYCH DRGAŃ CIERNYCH PODCZAS TARCIA ŚLIZGOWEGO PRZEJAWEM WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNYCH TRIBOMETRU

MODES OF FRICTION INDUCED VIBRATIONS DURING SLIDING FRICTION AS A MANIFESTATION OF THE DYNAMICAL PROPERTIES OF A TRIBOMETER

Key-words: friction induced vibrations, ceramic materials
Słowa kluczowe: samowzbudne drgania cierne, materiały ceramiczne

Summary

A research program on friction induced vibrations in a ceramic sliding contact (Al2O3) was carried out on th PT-3/99 tribometer at the chair of Machine Design and Maintenance at the Gdańsk University of Technology. Vibrations were observed with frequencies and amplitudes being functions of both: sliding velocity and load applied to the sliding contact. Two general modes of friction induces vibrations were identified with a frequency and amplitude pattern distinctive for each of the modes. A dynamic model of test head of the tribometer, treated as a multi - mass system was created. The model was divided into two dynamic sub - systems, each associated with one of the specimens in the friction test pair. It was observed, that each of the sub - systems can give a separate response to the input parameters on one of the sides of the sliding friction contact surface. The frequency of the response is specific to the characteristics of the sub - system. A transfer of vibration across the contact surface was also observed.

Streszczenie

W trakcie prowadzonych w Katedrze Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Gdańskiej, na Tribometrze PT-3/99 badań drgań wywołanych tarciem w ślizgowym skojarzeniu próbek ceramicznych (Al2O3) zaobserwowano samowzbudne drgania cierne o częstotliwościach i amplitudach zmieniających się w szerokim zakresie w funkcji obciążenia i prędkości ślizgania. Zidentyfikowano i scharakteryzowano dwa główne rodzaje drgań ciernych, różniące się wyraźnie częstotliwością i amplitudą. Na podstawie analizy modalnej elementów tribometru, potraktowanego jak wielomasowy układ drgający każdemu z rodzajów drgań, przyporządkowano odpowiednie do częstotliwości postaci drgań. W głowicy stanowiska badawczego wyodrębniono dwa układy drgające rozdzielone powierzchnią styku ciernego, każdy z nich jest przyporządkowany do jednej z badanych próbek. Stwierdzono, że w zależności od wartości wymuszeń każdy z układów daje odpowiedź poprzez wzbudzanie drgań po jednej ze stron powierzchni styku ślizgowego, o postaciach i częstotliwościach odpowiednich dla właściwości dynamicznych danego układu. Zaobserwowano również przenoszenie się drgań między układami poprzez powierzchnię tarcia. Prezentowane w referacie wyniki uzyskano na podstawie eksperymentów stanowiących kontynuację badań, których wyniki przedstawiano w latach poprzednich.


4-2003 TRIBOLOGIA
Jacek I. ŁUBIŃSKI*, Krzysztof DRUET*, Waldemar SERBIŃSKI*

* Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

BADANIA TRIBOLOGICZNE W WARUNKACH POSUWISTO-ZWROTNEGO ŚLIZGANIA STOPU AK12 (AlSi13Mg1CuNi) PO OBRÓBCE LASEROWEJ W WARUNKACH KRIOGENICZNYCH

TRIBOLOGICAL TESTING OF THE RECIPROCATING SLIDING OF AK12 (AlSi13Mg1CuNi) ALLOY LASER PROCESED IN CRYOGENIC CONDITIONS

Key-words: alluminium alloys, sliding friction, reciprocating motion, wear, laser processing, cryogenics
Słowa kluczowe: stopy aluminium, tarcie ślizgowe, ruch posuwisto-zwrotny, zużycie, obróbka laserowa, kriogenika

Summary

Results are presented from tribological research of a conformal flat reciprocating sliding contact of 300 grade cast iron and AK12 aluminum alloy (AlSi13Mg1CuNi), which was subjected to laser remelting of the working surface under cryogenic conditions. A series of tests was carried out on TPZ - 1 reciprocating tribometer, with SAE 20W/40 grade mineral motor oil. Data on friction and wear (measured continuously) as a function of sliding distance was recorded.
An assessment of relation between tribological performance of the tested materials and the parameters of laser processing was carried out.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań tribologicznych skojarzenia: żeliwo szare 300 i stop odlewniczy aluminium AK12 (AlSi13Mg1CuNi) o powierzchni obrobionej metodą laserowego przetapiania w środowisku ciekłego azotu. Na tribometrze TPZ-1 wykonano serię badań opisanego skojarzenia w warunkach ślizgania w ruchu posuwisto-zwrotnym, przy smarowaniu olejem silnikowym SAE 20W/40. Zarejestrowano przebieg oporów tarcia w funkcji czasu (drogi tarcia) oraz zużycia mierzonego w czasie rzeczywistym.
Porównano opory ruchu skojarzenia i odporność próbek na zużycie, w zależności od parametrów technologii obróbki powierzchni próbek wykonanych ze stopu Al - Si.


4-2003 TRIBOLOGIA
Ryszard MARCZAK*, Miłosz MARCZAK**
Ryszard LUDEW, Jan GUZIK, Małgorzata WOJTYNIAK

* Politechnika Radomska, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel.: (048) 36-17-650.
** Mennica Państwowa SA, ul. Pereca 21, 00-958 Warszawa, tel.: (0...22) 65-64-377.

METODY BADANIA SMARNOŚCI I ICH ROZDZIELCZOŚĆ

LUBRICITY ESTIMATION METHODS AND THEIR DISCRIMINATION POWER

Key-words: lubricity, laboratory tests, four-ball apparatus, lubricity additives
Słowa kluczowe: smarność, badania laboratoryjne, aparat czterokulowy, dodatki smarnościowe

Summary

The paper presents results of investigation on diesel oil containing rape methyl ester (RME) and commercial additive obtained using a lubricity estimation method elaborated at Radom Technical University. Idea of the method is based on a physico-chemical model of the running-in processes in the system: metal - lubricant - metal, that occur in the frictional pair of the four-ball apparatus. The obtained results allowed to discriminate all investigated compositions: base diesel oil - lubricity additive from the point of their lubricity properties.

Streszczenie

Artykuł prezentuje wyniki badań oleju napędowego, zawierającego dodatek estru metylowego kwasów oleju rzepakowego (RME) oraz handlowego dodatku smarnościowego, uzyskane za pomocą opracowanej w Politechnice Radomskiej metody oceny właściwości smarnych. Koncepcja metody opiera się na fizykochemicznym modelu procesów zacierania i docierania w układzie: metal-środek smarujący-metal, zachodzących w styku skoncentrowanym, w aparacie czterokulowym. Wyniki uzyskane za pomocą prezentowanej metody pozwoliły na rozróżnienie wszystkich badanych kompozycji: bazowy olej napędowy - dodatek pod względem właściwości smarnych.


4-2003 TRIBOLOGIA
Ryszard MARCZAK*, Miłosz MARCZAK**,
Zbigniew RANACHOWSKI***, Jan GUZIK*, Małgorzata WOJTYNIAK*

* Politechnika Radomska, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel.: (048) 36-17-650.
** Mennica Państwowa SA, ul. Pereca 21, 00-958 Warszawa, tel.: (0...22) 65-64-377.
*** Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa, tel.: (022) 826-12-81 w. 163.

WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA AMPLITUDY SYGNAŁU EMISJI AKUSTYCZNEJ JAKO MIARA AKTYWNOŚCI POWIERZCHNIOWEJ DODATKÓW SMARNOŚCIOWYCH

AMPLITUDE ATTENUATION COEFFICIENT OF ACOUSTIC EMISSION SIGNAL AS A MEASURE OF SURFACE ACTIVITY OF LUBRICITY ADDITIVES

Key-words: lubricity, diesel oil, tribological process, acoustic emission, descriptor, amplitude attenuation coefficient
Słowa kluczowe: smarność, olej napędowy, proces tribologiczny, emisja akustyczna, deskryptor, współczynnik tłumienia amplitudy

Summary

The paper presents results of lubricity properties investigation obtained using two versions of the four-ball apparatus. Lubricity properties were estimated using a model of physical breaking of the lubricating layer in a concentrated contact and analyzing acoustic emission signal from the kinematic pair. The obtained results allowed to state that every run of tribological process is accompanied by its proper acoustic emission signal. Authors proposed application of coefficient of amplitude attenuation as a descriptor of the tribological system state.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań właściwości smarnych uzyskane z wykorzystaniem dwu wersji aparatu czterokulowego. Do oceny właściwości smarnych zastosowano model fizycznego przerwania ciągłości warstwy granicznej w styku skoncentrowanym oraz analizę sygnału emisji akustycznej w węźle tarcia. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że przebiegowi każdego procesu tribologicznego towarzyszy właściwy mu sygnał emisji akustycznej. Zaproponowano współczynnik tłumienia amplitudy jako deskryptor stanu systemu tribologicznego.


TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 5/2003 (191)
 
5-2003 TRIBOLOGIA
Janusz DASIEWICZ*, Zbigniew PAWELEC*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

ŚLIZGOWY TERMOUTWARDZALNY KOMPOZYT METALOŻY-WICZNY NA ELEMENTY ŁOŻYSK POPRZECZNYCH

THE SLIDING THERMOSETTING METAL-RESINOUS COMPOSITE FOR ELEMENTS OF RADIAL BEARINGS

Key-words: polymer composite, phenol and formaldehyde resin, thermal expansion, friction coefficient
Słowa kluczowe: kompozyt polimerowy, żywice fenolowo-formaldehydowe, rozszerzalność cieplna, współczynnik tarcia

Summary
The paper presents the results of preliminary investigations aiming at elaboration of thermosetting composite intended for sliding elements of machine parts. The presented works aimed at checking the possibility of the optimisation of the composite material properties through the selection of the composite components i.e. matrix, metal fillers and functional additives. The assessment of composite matrix and fillers on physical, mechanical, tribological and thermal properties of the composite were performed. Tribological tests were performed using block-on-ring testing machine with friction pair imitating the slide bearing.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań nad opracowaniem śliz-gowego kompozytu termoutwardzalnego, który będzie można stosować na elementy konstrukcyjne maszyn i urządzeń. Celem przedstawionych w artykule badań było sprawdzenie możliwości i zakresu optymalizacji właściwości materiałów kompozytowych przez dobór osnowy kompozytu, napełniaczy metalicznych i dodatków funkcyjnych wpływających na właściwości kompozytu polimerowego. Dokonano oceny wpływu osnowy kompozytu i napełniaczy na wybrane właściwości fizykomechaniczne, cieplne i tribologiczne. Charakterystyki tribologiczne kompozytów określono na maszynie tarciowej typu rolka-klocek, w której testowy węzeł tarcia imituje łożysko ślizgowe.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Jolanta DRABIK*, Ewa PAWELEC*, Janusz JANECKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

CHARAKTERYSTYKA BIODEGRADOWALNYCH BAZ OLEJOWYCH EKOLOGICZNYCH SMARÓW PLASTYCZNYCH

CHARACTERISTIC OF THE BIODEGRADABLE BASE OILS OF ECOLOGICAL GREASES

Key-words: non-toxic and biodegradable base oil, vegetable oils, stability oxidative, wear resistance, friction coefficient
Słowa kluczowe: nietoksyczne i biodegradowalne bazy olejowe, oleje roślinne, stabilność oksydacyjna, charakterystyka lepkościowo-temperaturowa, odporność na zużycie, współczynnik tarcia

Summary
The elaboration of new a generation lubricants with elimination or considerable reduction of contents of toxic chemical compounds has been the first stage of undertaken work. The achievement of this aim was possible thanks to use of the non-toxic oil basis, ecologically safe thickeners as well as modifiers improving useful properties.
The composition of non-toxic biodegradable greases is the same as of greases made on the base of mineral oils, namely the main components are as follows: base oils, safe thickeners and improvers. In the course of selecting these elements during elaboration of new generation greases their non-toxic, degree of purity and the biodegradation level are of the biggest importance.
Several oils have been tested using the Four-Ball Testing Machine and its modified version. Vegetable oils were oxidized in the cell of a differential scanning calorimeter (DSC). The characteristic parameters were read from DSC exotherm and then used to assessment of the oils oxidative stabilities.
In order to choose the proper procedures to the estimation of the non-toxicity grade and biodegradability of lubricants the analysis of the most important methods has been performed. According to chosen method the compliance to the biological decomposition of the dispersion phases have been estimated. These results confirmed the environment friendly character of the base oils that in employed obtained greases.
For this purpose an analysis of physicochemical and tribological properties of selected vegetable oils was carried out. From a point-view of the resistance to oxidation and a high biodegradability the refined and unrefined vegetable oils (rapeseed and sunflower) and white mineral oil from all the available natural oils we have chosen.
Good lubricating properties of vegetable oils and a high degree of their biodegradation were decisive for using them as the dispersion phase of lubricating greases.
Since vegetable oils are vulnerable to oxidation, in the future further work aiming at its improvement is necessary. This will be realise through a selection of the appropriate (non-toxic, white colour) antioxidants.

Streszczenie

Bazy olejowe stanowią główny komponent różnego rodzaju środków smarowych, w tym również nietoksycznych oraz podatnych na rozkład biologiczny smarów plastycznych. Przedmiotem badań były oleje roślinne (rafinowany i surowyolej rzepakowy i słonecznikowy), jak również olej biały parafinowy. W artykule zaprezentowano charakterystykę lepkościowo-temperaturową wybranych olejów oraz stabilność oksydacyjną wyznaczoną na podstawie skaningowej analizy różnicowej (metoda DSC). Oceniono podatność olejów na rozkład biologiczny wyznaczając stopień biodegradacji. Ponadto przedstawiono wyniki badań, dotyczące właściwości smarnych badanych olejów wybranych do stosowania jako potencjalne bazy olejowe nietoksycznych smarów plastycznych. W tym celu przeprowadzono badania odporności olejów na przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe oddziaływania, stosując standardowe testy tribologiczne, które rozszerzone zostały o badania w warunkach narastającego liniowo obciążenia (aparat czterokulowy, tester T-02).
Na podstawie wyznaczonych parametrów oceniono możliwość uzyskania na nietoksycznych oraz biodegradowalnych bazach olejowych ekologicznego smaru plastycznego.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Eugene FELDSHTEIN*

* Instytut Budowy Maszyn i Pojazdów, Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, 65-246 Zielona Góra, tel. (068) 3282504, fax (068) 3282617.

MODELOWANIE FIZYCZNE PROCESÓW ZUŻYCIA NOŻY Z MATERIAŁÓW SUPERTWARDYCH

PHYSICAL MODELING OF WEAR PROCESS OF SUPERHARD MATERIAL CUTTERS

Key-words: physical modeling, wear, superhard material, tool life
Słowa kluczowe: modelowanie fizyczne, zużycie, materiał supertwardy, trwałość narzędzia

Summary
Now processes of friction, as a rule, are researched using machines of friction simulating conditions of machine details surfaces interaction (multiple repetitions of contact of the same surfaces). While cutting, however, tool surfaces each moment of time are contacting with new and new surfaces of a detail and a chip. In the developed device the rubbed element comes to contact with the processed surface directly after a cutter.
The device works as follows. The element 1 made out from a researched tool material was fixed on a pivot 2 which have a possibility of axial moving on roll guides 3 in a holder 4. It is locked in the case of the device 5 in self-installed ball bearings 6 and bases on tensometric trapezoidal beam 8 using a corbel 7. Force Fp is put to a pivot 2. Under action of this force the element is pressed to the surface of detail 9, therefore the force of friction arises affecting through holder 4 and corbel 7 on tensometric beam 8. The signal from tensometric sensors is fixed by a tensometric amplifier and an oscillograph. To approach conditions of friction and wear process of an element to conditions of process of cutting, directly in frontof an element 1 the cutter 10 is installed which removes a layer of metal, equal to depth of cutting. Thus the surface is formed which characteristics are similar to characteristics of a contact surface of a major flank of a cutter with a detail.
Normal pressure on contact surface was accepted equal to a normal tension on a major flank of the cutter, and normal force on a rubbed element was calculated. It was taken into account, that contacting surfaces are not absolutely smooth, but rough. The actual area of contact between roughness surfaces is too less of nominal and actual pressure exceeds nominal pressure essentially.
Processes of friction were researched for the rubbed pairs consisting on the one hand from a material, produced on the base of a powder iron, and on another hand - from superhard materials. The sintered material contains 0,20% C, 9% Cr, the rest - iron, its residual porosity is equal 4-6%. Further it was cemented to provide hardness 55-57 HRC. Turning was performed by cutters from a composite 10 with structure similar to vurcite, and the composite 01 with cubic structure was used for comparative researches.
Influence of cutting speed and properties of a tool material on wear process shows itself mostly in a range of speeds 20...40 m/mines and over 100 m/mines. Changes of rubbed elements wear process intensity while speed of cutting grows closely corresponds to changes of cutters life while turning. Intensity of wear process grows according to normal force growing.
Depending on a level of friction speeds various mechanisms of wear process of contact surfaces dominate. For small speeds of friction abrasive wear process is observed. In a range of speeds 20-40 m/mines large particles breaking off on friction surfaces of significant is observed, and intensity of composite 01 breaking off is much greater than a composite 10. In all investigated range of speeds process of friction is accompanied by adhesive interaction. Its optimum conditions are observed at speeds 80-120 m/mines. At high speeds of cutting on surfaces of friction there are microcracks, probably as a result of their localized overheating and wear process is sharply intensified. Such character of contact surfaces wear is similar to character of wear of major flanks of cutters.
Physical modeling of friction and the wear process, which take place while cutting, allows forecasting changes in life of cutting tools just precisely.

Streszczenie

Obecnie do badań procesów tarcia są wykorzystywane testery różnych konstrukcji, symulujące warunki wzajemnych oddziaływań stykających się powierzchni elementów, poprzez wielokrotne powtarzanie styków tych samych powierzchni. Jednak w procesie skrawania zużywające się powierzchnie narzędzia w każdej chwili stykają się z coraz to nowymi powierzchniami elementu i wióra. W opracowanym przyrządzie próbka poddawana tarciu wstępuje w kontakt z powierzchnią obrabianego elementu bezpośrednio po przejściu noża tokarskiego, przy czym cykl tarcia powtarza się po kolejnym przejściu noża. Poziom naprężeń normalnych na powierzchni styku próbki z elementem przyjmowano równym poziomowi normalnych naprężeń stykowych na powierzchni przyłożenia noża, powstających podczas skrawania i na podstawie tego określano wartość siły docisku. Ustalono, że wpływ prędkości skrawania i własności materiału próbki (noża) na przebieg procesu zużycia najbardziej przejawia się w zakresie prędkości 20-40 m/min i powyżej 100 m/min. Zmiany intensywności zużycia w miarę wzrostu prędkości skrawania są dość podobne do zmian okresów trwałości noża przy toczeniu. Intensywność zużycia wzrasta w miarę wzrostu wartości siły normalnej. W zależności od poziomu prędkości tarcia przewagę mają różne rodzaje zużycia. Przy małych prędkościach tarcia zachodzi zużycie ścierne. W zakresie prędkości 20-40 m/min zachodzi kruche wykruszenie z powierzchni tarcia cząstek o dość dużych wymiarach, przy tym intensywność wykruszania kompozytu 01 jest znacznie większa w porównaniu z kompozytem 10. W całym badanym zakresie prędkości skrawania procesowi tarcia towarzyszą zjawiska sczepiania, tj. oddziaływania adhezyjne. Najlepsze warunki do zużycia adhezyjnego odpowiadają prędkościom tarcia 80-120 m/min. Przy wysokich prędkościach tarcia na powierzchniach tarcia powstają mikropęknięcia, prawdopodobnie z powodu ich przegrzania, i intensywność zużycia szybko wzrasta. Analogiczny charakter zużycia powierzchni przyłożenia noża obserwuje się podczas toczenia materiału spiekanego.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Jadwiga JANOWSKA*, Zenobia RŻANEK-BOROCH*, Magdalena EKWIŃSKA*

* Politechnika Warszawska, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, ul. Św. Andrzeja Boboli 8, 02-525 Warszawa, Poland Tel. +48(22) 660-8287, Fax 660-86-01, e-mail: j.janowska @ mchtr.pw.edu.pl

ZASTOSOWANIE MIKROSKOPU SIŁ ATOMOWYCH DO BADANIA WŁASNOŚCI TARCIOWYCH ULTRACIENKICH POWŁOK

APPLICATION OF ATOMIC FORCE MICROSCOPE TO STUDY FRICTIONAL PROPERTIES OF ULTRATHIN FILMS

Key-words: atomic force microscope, topography, films deposited by electroplasma technique
Słowa kluczowe: mikroskop sił atomowych, topografia powierzchni, powłoki wytwarzane techniką elektroplazmową

Summary
Atomic Force Microscopes (AFM) are used mainly to study surface topography. AFM with the possibility to measure lateral force in the Laboratory of Microtribology of the Institute of Micromechanics and Photonics of the Warsaw University of Technology enables during scanning the measurement of the lateral force between the tip of the cantilever and the tested surface. The lateral force is representative of the micro-scale friction.
The paper presents the results of the application of this microscope to study frictional properties of the ultrathin films deposited on silicon by electroplasma technique.
The films were deposited under various substrate's temperatures (sample 046 - 300°C, sample 047 - 150°C) to study the effect of temperature on the frictional properties of the films.

Streszczenie

W referacie przedstawiono zastosowanie mikroskopu sił atomowych do zbadania własności tarciowych ultracienkich powłok wytworzonych techniką elektroplazmową oraz wpływu prowadzenia procesu osadzania warstw (zmiana temperatury podłoża) na własności uzyskanych powłok.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Wiesław LESZEK*

* Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

ROZWAŻANIA O PODSTAWACH TRIBOLOGII.
Część 2. PROCESY DYFERENCJACJI I INTEGRACJI WIEDZY TRIBOLOGICZNEJ

CONSIDERATION OF TRIBOLOGY BASIS
Part 2. PROCESSES OF TRIBOLOGICAL KNOWLEDGE DIFFERENTIATION AND INTEGRATION

Key-words: knowledge differentiation, knowledge recombination, knowledge integration
Słowa kluczowe: dyferencjacja wiedzy, rekombinacja wiedzy, integracja wiedzy

Summary
The paper presents three consecutive phases of science discipline internal structures transformation namely: knowledge differentiation, knowledge recombination and knowledge integration. The issue discussion is complemented by comments concerning the transformation of tribological knowledge structure.

Streszczenie

W publikacji przedstawiono trzy kolejne fazy przemian struktur wewnętrznych dyscypliny naukowej: dyferencjację wiedzy, rekombinację wiedzy i integrację wiedzy. Omówienie to uzupełniono komentarzem interpretującym przemiany struktury wiedzy tribologicznej.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Wiesław LESZEK*

* Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

ROZWAŻANIA NAD PODSTAWAMI TRIBOLOGII.
Część 3. WSPÓŁDZIAŁANIE TRIBOLOGII Z NAUKAMI PRZYRODNICZYMI

DISCUSION ABOUT FUNDAMENTAL PROBLEMS OF TRIBOLOGY.
Part 3. COOPERATION AMONG TRIBOLOGY AND BIOLOGICAL SCIENCE

Key-words: tribology, biological science, cooperation, relations
Słowa kluczowe: tribologia, nauki przyrodnicze, współdziałanie, relacje

Summary
Some problems of cooperation among tribology and biological science are presented in the paper. First part of paper concern interpretation posibility of tribology in selected problems of nature arid medicine. In the second part of article are described the use of biological science research methods in tribological problems.

Streszczenie

Referat zawiera omówienie relacji między tribologią jako dyscypliną w obszarze nauk technicznych a niektórymi dyscyplinami nauk przyrodniczych. Przedstawiono zagadnienia medyczne i biologiczne, w których użyteczna może być interpretacja tribologiczna oraz problemy, w których wiedza przyrodnicza może być zastosowana w tribologii.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Anna MATUSZEWSKA*, Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

BADANIE ROLI DODATKÓW AW/EP W PRZEMIANACH WARSTWY WIERZCHNIEJ PRZY OBCIĄŻENIU ZACIERAJĄCYM

THE INFLUENCE OF AW/EP ADDITIVES ON THE SURFACE LAYER CHANGES UNDER SCUFFING LOAD

Key-words: lubrication, AW/EP additives, boundary layer, surface layer
Słowa kluczowe: smarowanie, dodatki AW/EP, warstwa graniczna, warstwa wierzchnia

Summary
The authors investigated the influence of AW/EP additive compositions in mineral base oil on the changes of a surface layer under scuffing conditions. The tribological tests were carried out with the use of four-ball extreme-pressure tester employing a method with continuously increasing of load. The runs have been stopped at scuffing load (Pt) and at loads about 400 N higher and lower from Pt. The analyses of surface were performed with the use of IR microspectrophotometry, scanning electron microscopy with energy dispersion spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy. It has been stated that the tribochemical reactions of steel surface and lubricant proceed at loads lower from a scuffing load. The protective layers are formed on the surface layer as a result of these reactions. The protective layers are removed during scuffing and surface layer undergoes a radical change at contact zone. The oxygen and carbon plays an important role in these processes.

Streszczenie

Badano przemiany warstwy wierzchniej roboczych powierzchni węzła tarcia, smarowanych kompozycjami mineralnego oleju bazowego z dodatkami AW/EP. Testy tribologiczne przeprowadzono za pomocą aparatu czterokulowego przy liniowym przyroście obciążenia, przerywając biegi przy obciążeniu zacierającym oraz o 400 N niższym i wyższym od zacierającego. Stan warstwy wierzchniej badano za pomocą mikrospektrofotometrii w podczerwieni oraz skaningowej mikroskopii elektronowej sprzężonej z mikroanalizą rentgenowską, z dyspersją energii oraz rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów. Stwierdzono, że przemiany tribochemiczne składników środka smarowego zachodzą zanim zostanie osiągnięte obciążenie zacierające. W ich wyniku na powierzchni tarcia powstają produkty, zdolne do ochrony powierzchni. W trakcie zacierania warstwy te są usuwane, a warstwa wierzchnia ulega radykalnej przebudowie. Istotną rolę w tych procesach odgrywa tlen i węgiel.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Remigiusz MICHALCZEWSKI*, Witold PIEKOSZEWSKI*, Marian SZCZEREK*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

WPŁYW DODATKÓW TYPU AW/EP NA POWIERZCHNIOWĄ TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWĄ ELEMENTÓW Z POWŁOKĄ TiN

THE EFFECT OF AW/EP ADDITIVES ON ROLLING CONTACT FATIGUE OF TiN COATED PARTS

Key-words: pitting, rolling contact fatigue, AW/EP additives, TiN coating
Słowa kluczowe: pitting, powierzchniowa trwałość zmęczeniowa, dodatki typu AW/EP, powłoka TiN

Summary
The results of rolling contact fatigue tests of TiN coated specimens were presented and discussed. TiN coating was deposited using arc-vacuum technique. This coating is commonly applied to increase the resistance to scuffing of lubricated machine parts. The aim of research was to estimate the effect of antiwear (AW) and extreme pressure (EP) oil additives on fatigue life of TiN coated parts. The tests were performed using four ball tester according to IP 300/87 standard. The worn surfaces were observed employing optical microscopy, SEM and analysed using EDS technique.
The obtained results indicate that it is possible to increase fatigue life of TiN coated parts trough selection of lubricating additives.

Streszczenie

W wyniku naniesienia na elementy trące twardej, cienkiej powłoki TiN uzyskiwany wzrost odporności na zacieranie węzła tarcia wiąże się z niebezpieczeństwem zmniejszenia jego powierzchniowej trwałości zmęczeniowej, czyli skrócenia czasu do wystąpienia formy zużywania zwanej pittingiem.
W pracy przedstawione zostały wyniki badań powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów z powłoką TiN przeprowadzone zgodnie z normą IP 300/82. Węzeł tarcia smarowano olejami zawierającymi pakiety dodatków typu AW lub EP.
Ślady tarcia poddano obserwacji z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego oraz mikroskopii optycznej. Przeprowadzono analizę składu warstwy wierzchniej techniką EDS.
Z przeprowadzonych badań tribologicznych wynika, że dodatki smarnościowe typu AW i EP mogą powodować wzrost powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów pokrytych powłoką TiN.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Jarosław MOLENDA*, Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

TRIBOCHEMICZNE ODDZIAŁYWANIA POMIĘDZY DIALKILODITIOFOSFORANEM CYNKU ORAZ 3-ALLILOKSY-1,2-PROPANODIOLEM

TRIBOCHEMICAL INTERACTIONS BETWEEN ZINC DIALKYLDITHIOPHOSPHATE AND 3-ALLYLOXY-1,2-PROPANDIOL

Key-words: antiwear additives, tribochemical changes, synergism
Słowa kluczowe: dodatki przeciwzużyciowe, przemiany tribochemiczne, synergizm

Summary
It was investigated tribochemical reactions of binary package (zinc dialkyldithiophosphate and 3-allyloxy-1,2-propanndiol) in hydrocarbon base oil. It was observed an antiwear synergetic effect between the additives which take past in formation boundary layer. The layers consist of alcohols, carboxylic aids, carboxylates, phosphates, complex compounds, especially oxides and iron carbides.

Streszczenie

Zbadano przemiany tribochemiczne binarnego układu dodatków uszlachetniających: dilalkiloditiofosforanu cynku i 3-alliloksy-1,2-propanodiolu w modelowej węglowodorowej bazie olejowej. Zaobserwowano synergizm ich działania przeciwzużyciowego, który wynika z charakteru powstających warstw granicznych. Zidentyfikowano budowę chemiczną związków wchodzących w skład warstwy granicznej. Stwierdzono obecność w nich m.in. alkoholi, kwasów karboksylowych, karboksylanów, kompleksów fosforanowych, a także związków nieorganicznych, w szczególności tlenków i węglików żelaza.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Karol NADOLNY*, Jarosław SELECH*, Przemysław TYCZEWSKI*

* Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań.

ZMIANY STRUKTURY GEOMETRYCZNEJ POWIERZCHNI POWSTAŁE PODCZAS TESTÓW ZUŻYCIOWYCH

THE INFLUENCE OF ABRASIVE-CORROSIVE WEAR ON CHANGE OF SURFACE ROUGHNESS

Key-words: microstructure, abrasive wear, corrosive wear, surface layer
Słowa kluczowe: mikrostruktura, zużywanie ścierne, zużywanie korozyjne, warstwa wierzchnia

Summary
sThe paper presents changes observed in surface roughness parameters of the sliding surface of steel 45 samples which underwent abrasive-corrosive tests. The obtained values were compared with various type of kinetic junction, profilograms and diagrams of bearing fraction were presented.

Streszczenie

W pracy przedstawiono zaobserwowane zmiany parametrów chropowatości powierzchni ślizgowej próbek wykonanych ze stali 45 poddanych testom ścierno-korozyjnym. Porównano uzyskane wartości dla różnych warunków współpracy węzła, przedstawiono profilogramy oraz profile nośności.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Karol NADOLNY*, Przemysław TYCZEWSKI*

* Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

EKSPERYMENTALNE WYNIKI BADAŃ JEDNOCZESNEGO ZUŻYCIA MECHANICZNO-ŚCIERNO-KOROZYJNEGO

THE EXPERIMENTAL RESULTS OF INVESTIGATIONS OF SIMULTANEOUS WEAR ABRASIVE CORROSIVE

Key-words: experimental investigations, corrosive, abrasive wear
Słowa kluczowe: badania eksperymentalne, zużycie ścierne, korozyjne

Summary
It in aim of meeting of quantitative reports between wear, the being effect of simultaneous working of destructive frictional processes and corrosive, near occurrence of influences of solid fulfilling the part of abrading winding phase, the experimental cognitive investigations were executed was.
It was executed from utilization in proposed model conditions universal frictional machine engine. The plan of investigations was based on statistical methods the facing of multifactorial experiences. The results of experiment were introduced in the figure of mathematical patterned representative the quantitative description the physically occurrent phenomena and processes.

Streszczenie

W celu poznania relacji ilościowych między skutkami (zużyciowymi), będącymi efektami jednoczesnego działania procesów destrukcyjnych tarciowych i korozyjnych, przy występowaniu oddziaływań fazy stałej, peł-niącej rolę ścierniwa w węzłach trybologicznych, wykonano eksperymentalne modelowe badania poznawcze.
Wykonano je z wykorzystaniem zmodernizowanej uniwersalnej maszyny tarciowej. Plan badań oparto na statystycznych metodach planowania doświadczeń wieloczynnikowych. Wyniki eksperymentu przedstawiono w postaci modelu matematycznego przedstawiającego ilościowy opis skutków fizycznie występujących zjawisk i procesów.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Antoni NEYMAN*, Paweł ROMANOWSKI*, Leszek DĄBROWSKI*

* Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

WĘZŁY CIERNE STABILIZATORA POLA OPERACYJNEGO SERCA

FRICTION JOINTS OF SURGICAL AREA HEART STABILIZER

Key-words: surgical operations of coronary vessels, mechanical stabilisation of surgical area, friction joints
Słowa kluczowe: operacje naczyń wieńcowych, mechaniczna stabilizacja pola operacyjnego, węzły cierne

Summary
The first Polish and European stabilizer of surgical area on working heart was designed in Gdańsk University of Technology in cooperation with Medical Academy in Gdańsk. The stabilizer is necessary for ope-ration without putting on extrasomatic circulation. American stabilizer (Medtronic Octopus Tissue Stabilization Unit) stabilizes operation area by pressing a heart what is not advantageous from medical point of view. Polish stabiliser is keeping a heart rising it up by means of suckers connected to vacuum pump what is much better. The cost of use of Polish stabilizer is about thirty times less than American. Stand research and numerical calculation proved sufficient stiffness of stabilizer structure and enough big friction moments in its joints. Stand testing of friction torque in stabilizer joints showed that friction torque depends significantly on accuracy of its shape. Calculated friction coefficient was the smallest and most repeatable in joints of the best shape accuracy. Clinical tests of the stabilizer confirmed its full usability for surgical operation on working heart.

Streszczenie

W wyniku współpracy pomiędzy Katedrą Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Gdańskiej i Instytutem Kardiologii Akademii Medycznej w Gdańsku skonstruowano pierwszy w Polsce i w Europie stabilizator pola operacyjnego na pracującym sercu, urządzenie niezbędne do prowadzenia operacji kardiochirurgicznych bez włączania krążenia pozaustrojowego. Urządzenie to poprzez chwytak z parą przyssawek unosi serce i unieruchamia powierzchnię pomiędzy przyssawkami ograniczając przemieszczenia wynikające z pulsacji serca do wartości poniżej 1 mm. Wykonany w Gdańsku stabilizator potwierdził pełną przydatność jako urządzenie umożliwiające przeprowadzanie operacji "pomostowania" naczyń wieńcowych na pracującym sercu. Przeprowadzono badania doświadczalne oporów ruchu w węzłach ciernych stabilizatora oraz numeryczną analizę sztywności jego struktury. Oszacowane na podstawie wyników badań wartości współ-czynnika tarcia w przegubach stabilizatora zawierały się w granicach 0,17 do 0,42. Badania wykazały wystarczającą sztywność i pewność działania stabilizatora.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Stanisław NOSAL*, Jan GRZEŚKOWIAK**

* Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
** H. Cegielski - CBR Sp. z o.o. Laboratorium Centralne Poznań, ul. 28 czerwca 1956 r., nr 223/229, 61-485 Poznań.

WYKORZYSTANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA DO OCENY ODPORNOŚCI NA ZUŻYCIE ŻELIWNEGO SKOJARZENIA ŚLIZGOWEGO

USING THE COEFFICIENT OF FRICTION TO ASSESS THE WEAR RESISTANCE OF CAST IRON SLIDING CONNECTIONS

Key-words: cast iron, coefficient of friction, wear
Słowa kluczowe: żeliwo, współczynnik tarcia, zużycie

Summary
This paper presents method and results of the research on wear resistance of cast iron ZlCu1,4PVB used in the marine engine cylinder liner. Cast iron samples had different grain size of phosphide eutectic and accompaniment Ni. Coefficient of friction µ had to be lower than assumed value (µi < µkr) during the whole road of friction (s = 5000 m). µi values amounted to: µ1 = 0,115; µ2 = 0,160; µ3 = 0,220. If during the wear test there occurred that µ = µi, the sliding connection was pulse-lubricated.
It was stated that the method enables comparison of wear resistance of cast irons with slight differences in chemical composition and structure.

Streszczenie

W referacie przedstawiono metodę i wyniki badania odporności na zużycie żeliwa ZlCu1,4PVB, stosowanego na tuleje cylindrowe silników okrętowych. Próbki żeliwa różniły się wielkością wydzieleń eutektyki fosforowej i dodatkiem Ni. Próba zużycia prowadzona była tak, aby na całej drodze tarcia (s = 5000 m) współczynnik tarcia µ nie był większy niż przyjęta wartość µi < µkr. Wartości µi wynosiły: µ1 = 0,115, µ2 = 0,160, µ3 = 0,220, µkr = 0,310. Jeśli w czasie próby zużycia zachodziło, że µ = µi, wówczas skojarzenie było impulsowo smarowane.
Stwierdzono, że metoda umożliwia porównanie odporności na zużycie żeliw nieznacznie różniących się składem chemicznym i strukturą.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Edyta OSUCH-SŁOMKA*, Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

WPŁYW ZAWARTOŚCI NAPEŁNIACZA NA WŁAŚCIWOŚCI TARCIOWE KOMPOZYTÓW POLITETRAFLUOROETYLENU

INFLUENCE OF FILLERS ON FRICTIONAL PROPERTIES OF POLYTETRAFLUOROETHYLENE (PTFE) COMPOSITES

Key-words: polytetrafluoroethylene, composites, dry friction, friction coefficient, wear
Słowa kluczowe: politetrafluoroetylen, kompozyty polimerowe, tarcie technicznie suche, współczynnik tarcia, zużycie

Summary
In this work was finding an effect of the content of graphite, disulphide of molybdenum (MoS2) and bronze on sliding properties of PTFE composites in the contact with a tool steel. It was observed that an influence of fillers on the sliding properties of PTFE composites is hard to assess. For example, a decrease in friction with increasing wear was shown. For different friction coefficient values similar wear (mass loss) was noted. So, wear of PTFE composites rubbing against steel is independent of friction. It has been concluded that selection of fillers for PTFE composites which are to rub against steel must be performed very carefully. In every case experimental way is necessary.

Streszczenie

W pracy zbadano wpływ zawartości grafitu, dwusiarczku molibdenu i brązu na właściwości ślizgowe kompozycji PTFE w skojarzeniu tarciowym ze stalą narzędziową NC10. Stwierdzono, że poszczególne napełniacze w złożony, trudny do przewidzenia sposób, wpływają na właściwości tarciowe kompozytów PTFE: np. zmniejszeniu oporów ruchu może towarzyszyć zwiększone zużycie lub przy różnych oporach ruchu występuje zbliżone zużycie. Tak więc zużycie kompozytów PTFE w układzie tarciowym ze stalą zależy nie tylko od oporów ruchu. Dlatego też należy bardzo ostrożnie podejmować decyzje w sprawie wyboru napełniacza funkcjonalnego dla kompozytów PTFE współpracujących ze stalą, a decyzje każdorazowo weryfikować eksperymentalnie

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Zbigniew PAWELEC*, Janusz DASIEWICZ*

* Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41.

ANALIZA PRZYDATNOŚCI PROSZKÓW METALI I STOPÓW JAKO NAPEŁNIACZY ŚLIZGOWYCH KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH

ASSESSMENT OF SUITABILITY OF POWDERED METALS AND ALLOYS AS FILLERS IN POLYMER COMPOSITES FOR SLIDING TRIBOSYSTEMS

Key-words: polymer composite, fillers, surface energy, friction, wear
Słowa kluczowe: kompozyt polimerowy, napełniacze, energia powierzchniowa, tarcie, zużycie

Summary
The authors present an effect of powdered metallic fillers on physico-mechanical, thermal and tribological properties of polymer composites. The aim of the research was to find an influence of chemical composition and stereometry of metallic and alloy particles on features of the composites. Metallic fillers were powders of iron and other metals, and their alloys, as well as mixtures of those components. Physico-mechanical and thermal properties of the developed composites were assessed; tribological properties were determined using a block-on-ring tester (T-05). An analysis of the worn surface was carried out using a scanning electron microscope (SEM) and X-ray spectrometer (EDS). The aim was to determine the surface distribution of some elements in the surface layer.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ proszkowych napełniaczy metalicznych na właściwości fizykomechaniczne, cieplne i tribologiczne kompozytów polimerowych. Za pomocą mikroskopu określono skład chemiczny i parametry stereometryczne komponentów proszkowych. Jako napełniacze metaliczne zastosowano proszki żelaza jego stopów i innych metali oraz mieszaniny tych komponentów. Dokonano oceny właściwości fizykomechanicznych i cieplnych opracowanych kompozytów, a ich parametry tribologiczne określono na maszynie tarciowej T-05 typu rolka-klocek. Wykorzystując skaningowy mikroskop elektronowy przeprowadzono analizę stanu powierzchni próbek kompozytów po eksperymencie tribologicznym i określono stężenie występowania na powierzchni wytypowanych pierwiastków.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Paweł PIEC*, Grzegorz ZAJĄC*

* Politechnika Krakowska, Instytut Pojazdów Szynowych, ul. Jana Pawła II 37, tel. (012) 648-49-14.

WSPOMAGANIE KOMPUTEROWE ANALIZY PROCESU TARCIA

COMPUTER AIDED ANALYSIS OF FRICTION PROCESS

Key-words: brake inserts, wear, noise
Słowa kluczowe: wstawki hamulcowe, zużycie, hałas

Summary
The analysis of contact phenomena that accompany the process of friction is based on the results of operational and laboratory test bench investigations aided by the application of computer programs. The computer aided analysis of the process of friction allows a selective identification of a broad range of parameters which are decisive for the initiation and propagation of the basic phenomena connected with friction. Computer interference in the description and analysis of the phenomena accompanying friction makes it possible to separate the microprocesses which shape the macro-picture of the changes that occur in the outer layer of the interacting elements and units of machines and vehicles. The article is based on the results of the authors' research, supported by visual computer simulation.
The article includes some results of tests on the effect of tribological properties of friction elements, brake shoe insert and wheel, on the level of noise. In the experiments the inserts made from cast iron, used in rail vehicles were investigated, as well as composite inserts and pressed from metal powders.

Streszczenie

Przedstawiona w pracy analiza zjawisk kontaktowych towarzyszących procesowi tarcia bazuje na wynikach badań eksploatacyjnych, stanowiskowych i laboratoryjnych przy szerokiej aplikacji programów komputerowych. Wspomaganie komputerowe procesu tarcia pozwala na selektywne wyodrębnienie szerokiej gamy parametrów, mających wiodący wpływ na inicjowanie i rozwój podstawowych zjawisk towarzyszących procesowi tarcia. Ingerencja komputerowa w opis i analizę zjawisk towarzyszących tarciu pozwala na wydzielenie mikroprocesów, które kształtują makroobraz zmian w warstwie wierzchniej współpracujących elementów i zespołów maszyn i pojazdów. Całość pracy oparta jest na wynikach własnych badań, popartych wizualną symulacją komputerową.
Praca zawiera wybrane wyniki badań wpływu właściwości tribologicznych elementów trących, wstawki klocka hamulcowego i koła, na poziom emisji hałasu. W badaniach uwzględniono wstawki żeliwne stosowane w pojazdach szynowych oraz wstawki kompozytowe i prasowane z proszków metali.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Witold PIEKOSZEWSKI* , Waldemar TUSZYŃSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji (ITeE), Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (0-48) 364-42-41.

WŁAŚCIWOŚCI PRZECIWZUŻYCIOWE, PRZECIWZATARCIOWE I TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA WĘZŁA TARCIA JAKO EFEKT RODZAJU I STĘŻENIA DODATKÓW SMARNOŚCIOWYCH W OLEJU

AN EFFECT OF THE TYPE AND CONCENTRATION OF LUBRICATING ADDITIVES ON AW/EP PROPERTIES AND ROLLING FATIGUE LIFE OF A TRIBOSYSTEM

Key-words: four-ball tester, AW properties, EP properties, rolling fatigue life, AW additives, EP additives, SEM, EDS
Słowa kluczowe: aparat czterokulowy, właściwości przeciwzużyciowe, właściwości przeciwzatarciowe, trwałość zmęczeniowa, dodatki AW, dodatki EP, SEM, EDS

Summary
The authors present results of testing of lubricating oils of various chemical composition. A mineral base oil was blended with commercial lubricating additives of different type and concentration. Two different AW (antiwear) additives and EP (extreme-pressure) ones were used. The AW additives contained ZDDP, and EP ones - organic S-P compounds. The additives are typical of automotive gear oils.
The tribological tests were performed in two different four-ball testers. The first one (denoted T-02) was used to determine AW/EP properties at sliding friction. The second instrument (T-03) was used to assess the fatigue (pitting) life at rolling movement. Both the testers were designed and are manufactured by ITeE.
The results indicate that AW additives not only improve AW properties (as expected) but are also beneficial for the fatigue life, particularly at small concentrations. An increase of the concentration of such additives leads to an improvement of AW properties but has a disadvantageous effect on the fatigue life.
EP additives - even at a small concentration - significantly improve EP properties, and slightly AW properties, but without any influence on the fatigue life. An increase of the concentration of such additives leads to a further improvement of EP and AW properties. However, this is accompanied by a much decrease of the fatigue life.
By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the authors were enabled to identify mechanisms of action of various lubricating additives under different friction conditions.

Streszczenie

W artykule zamieszczono wyniki tribologicznych badań serii olejów smarowych o zmienianym w sposób modelowy składzie chemicznym. Olejem bazowym był olej mineralny. Olej ten mieszano z handlowymi pakietami dodatków smarnościowych różnego typu. Były to dwa różne pakiety dodatków przeciwzużyciowych (typu AW) i dwa pakiety dodatków przeciwzatarciowych (typu EP). Dodatki przeciwzużyciowe zawierały dialkiloditiofosforan cynku - ZDDP, zaś przeciwzatarciowe - organiczne związki siarkowo-fosforowe. Dodatki smarnościowe dodawano do oleju bazowego w różnych stężeniach.
Badania tribologiczne wykonano za pomocą dwóch aparatów czterokulowych, wytworzonych w ITeE. Aparat T-02 posłużył do wyznaczenia właściwości przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych smarowanego badanymi olejami węzła tarcia. Aparat czterokulowy T-03 umożliwił wykonanie badań trwałości zmęczeniowej (pittingu).
Wykazano, że dodatki AW polepszają nie tylko właściwości przeciwzużyciowe smarowanego nimi węzła tarcia, ale dodatkowo - dodane w niewielkiej ilości - wpływają korzystnie na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia dodatków AW w oleju bazowym pozwala znacząco poprawić właściwości przeciwzużyciowe, ma jednak niekorzystny wpływ na trwałość zmęczeniową.
Dodatki EP, dodane nawet w niewielkim stężeniu do oleju bazowego, powodują kilkukrotną poprawę właściwości przeciwzatarciowych oraz w znacznie mniejszym stopniu przeciwzużyciowych, praktycznie nie wpływając przy tym jednak na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia tych dodatków skutkuje polepszeniem właściwości przeciwzatarciowych, jak też przeciwzużyciowych. Towarzyszy temu jednak znaczny spadek trwałości zmęczeniowej.
Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy powierzchni tarcia za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS).

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Tomasz ROCHATKA*, Wiesław ZWIERZYCKI*

* Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

ROZWINIĘCIA IDEI M.M. CHRUŠČOVA - WERSJA WSPÓŁCZESNA

THE CONTEMPORARY VERSION OF THE CONTINUATION OF KRUSHCHEV'S CONCEPT

Key-words: wear, testing, characteristics
Słowa kluczowe: zużycie, badania, charakterystyki zużyciowe

Summary
The autors of this paper have elaborated the new method of measuring the value of the wear rate Ih as the function of the normal contact stress p. In order to achieve this aim a four-ball aparatus with the system "three rollers - cone" was used. A new solution adopts the old M.M. Krushchev's concept conected with the wear test, in which normal conact stress p is decreasing during the test time (the normal force is constant). The results of experiments verifying elaborated model are presented as well.

Streszczenie

W przedstawionych w artykule badaniach autorzy wykorzystali koncepcję M.M. Chruščova wyznaczania liniowej intensywności zużywania Ih w układach modelowych pracujących pod stałym obciążeniem, w których w wyniku zużycia maleją naprężenia stykowe. Opracowano model matematyczny wiążący pionowe zbliżenie próbek w aparacie czterokulowym wyposażonym w węzeł 3 wałeczki - stożek z wymiarem śladu zużycia wałeczków. Model zweryfikowano w specjalnym eksperymencie uzyskując bardzo dobrą zbieżność wyników obliczeń i eksperymentu.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Elżbieta ROGOŚ*

* Instytut Technologii Eksploatacji (ITeE), Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (0-48) 36-442-41.

WPŁYW UZDATNIANIA NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE OLEJÓW SPRĘŻARKOWYCH

AN INFLUENCE OF TREATMENT OF COMPRESSOR OILS ON THEIR TRIBOLOGICAL PROPERTIES

Key-words: compressor oils, exploitation, treatment, antiwear properties, antiseizure properties
Słowa kluczowe: oleje sprężarkowe, eksploatacja, uzdatnianie, właściwości przeciwzużyciowe, właściwości przeciwzatarciowe

Summary
This paper presents the results of an effect of treatment methods on lubricating properties of compressor oils. The authors estimated antiwear and antiseizure properties in scuffing conditions for oils that underwent the following processes: sedimentation, centrifugal force treatment, adsorption by means of a constant adsorber, and membrane filtration. The testing of lubricating properties was realized by means of a four-ball (T-02) and block-on-ring (T-05) testers.
Results show that all employed elementary operations that constituted treatment process improve lubricating properties of the compressor oil. All of them do not do it to the same degree. This research shows that is important to combine elementary processes in a sequence to improve the lubricating properties of treated oils to a degree typical of a raw oil. The advantageous influence of the treatment of lubricating oils has been confirmed by tests using the T-05 tester.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu opracowanej metody uzdatniania na właściwości tribologiczne olejów sprężarkowych. Oceniano zmianę właściwości przeciwzatarciowych i przeciwzużyciowych w warunkach zacierania olejów poddawanych kolejno procesowi sedymentacji, działania sił odśrodkowych, adsorpcji za pomocą adsorberów stałych oraz filtracji przegrodowej. Badania właściwości smarnych realizowano za pomocą testera T-02 oraz T-05.
W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że wszystkie zastosowane operacje jednostkowe będące składowymi procesu uzdatniania zapewniają poprawę właściwości smarnych oleju sprężarkowego, jednak nie wszystkie w jednakowym stopniu. Wykazano konieczność łączenia pojedynczych procesów w sekwencje zapewniające poprawę właściwości smarnych uzdatnianego oleju w takim stopniu, aby było możliwe osiągnięcie poziomu charakterystycznego dla oleju świeżego. Korzystny wpływ uzdatniania na właściwości smarne oleju potwierdzono badaniami przeprowadzonymi za pomocą testera T-05 w skojarzeniu o styku liniowym skoncentrowanym i rozłożonym.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Elżbieta ROGOŚ*, Andrzej URBAŃSKI*, Joanna KARAŚ*

* Instytut Technologii Eksploatacji (ITeE), Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (0-48) 36-442-41.

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE SIARKOWANYCH OLEJÓW ROŚLINNYCH

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF SULFURIZED VEGETABLE OILS

Key-words: vegetable oils, sulfurization, antiwear properties, antiseizure properties
Słowa kluczowe: oleje roślinne, siarkowanie, właściwości przeciwzużyciowe, właściwości przeciwzatarciowe

Summary
This paper presents tribological properties of vegetable oils that were sulfurized. The authors tested antiwear and antiseizure properties of rapeseed and sunflower oils, also in extreme-pressure conditions. The tests were realized using a four-ball tester. As a result of executed tests the authors show that sulfurization has a diversed influence on antiwear properties of oils with vegetable base and improves their antisezure properties. The changes in the properties depend on the oil type and on the quantily and the sulfurization conditions. The results show a very good influence of sulfurization on the properties of the rapeseed oil. Sulfurization a the rapeseed oil considerably increases antiseizure properties in comparision with base oils.

Streszczenie

W artykule omówiono właściwości tribologiczne olejów roślinnych poddanych procesowi siarkowania. Badano działanie przeciwzatarciowe i przeciwzużyciowe oleju rzepakowego i słonecznikowego, również w warunkach ekstremalnych wymuszeń. Badania realizowano za pomocą aparatu czterokulowego oraz testera T-02.
W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że wprowadzenie siarki ma zróżnicowany wpływ na właściwości przeciwzużyciowe roślinnej bazy olejowej, natomiast zdecydowanie poprawia jej właściwości przeciwzatarciowe. Wielkość zmian ocenianych właściwości uzależniona jest od rodzaju oleju oraz od ilości i warunków wprowadzania do nich siarki. Ocena właściwości smarnych olejów w warunkach zacierania wykazała szczególnie korzystne oddziaływanie siarki na właściwości oleju rzepakowego. Wprowadzenie siarki do tego oleju znacznie zwiększa odporność na zacieranie węzła tarcia smarowanego siarkowanym olejem w porównaniu z węzłem smarowanym olejem bazowym.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Jan SADOWSKI*, Leszek SARNOWICZ*

* Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

BADANIA KALORYMETRYCZNE SKŁADOWEJ CIEPLNEJ I MECHANICZNEJ OPORÓW TARCIA

CALORIMETRIC RESEARCH OF THE THERMAL AND MECHANIC COMPONENTS OF FRICTION RESISTANCE

Key-words:
Słowa kluczowe: część cieplna i mechaniczna oporów tarcia, pierwsza zasada termodynamiki, badania kalorymetryczne, temperatura

Summary
Authors proved that friction resistance split into thermal and mechanical components directly results from the equation of the first thermodynamic principle for an open systems. The methods of this components assessment on the basis of calorimetric investigation of the friction and stable wear processes of steel 45 is proposed. The research results and a physical interpretation are presented.

Streszczenie

W pracy wykazano, że podział oporów tarcia na część cieplną i mechaniczną wynika bezpośrednio z równania pierwszej zasady termodynamiki dla systemów otwartych. Zaproponowano metodę oceny tych części na podstawie badań kalorymetrycznych procesu tarcia i zużywania ustabilizowanego stali gat. 45. Przytoczono wyniki tych badań i uzupełniono je interpretacją fizyczną. próbki zostały dotarte. Następnie stabilizowano temperaturę pomieszczenia ze stanowiskiem badawczym na założonym poziomie temperatury cieczy kalorymetrycznej. W badaniach ustalono trzy poziomy tej temperatury: 287,26; 297,64 i 308,14 K. Wyniki badań składowych bilansu energetycznego procesu tarcia dla przypadku pary trącej ze stali gat.45, będące średnimi z sześciu pomiarów, zestawiono w tabeli 1. W tabeli 2 zilustrowano strukturę oporów tarcia i wartości zużycia tribologcznego zmierzonego za pomocą wagi analitycznej.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Piotr SADOWSKI*

* Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

BADANIA MODELOWE ODPORNOŚCI NA ZUŻYWANIE ŚCIERNE WYBRANYCH GATUNKÓW STALIW

MODEL RESEARCH OF THE RESISTANCE TO ABRASIVE WEAR OF THE CHOSEN KINDS OF CAST STEEL

Key-words: resistance to wear, model research, modified tester, new cast steel
Słowa kluczowe: odporność na zużywanie, badania modelowe, zmodyfikowany tester, nowe staliwa

Summary
The paper presents the method of a resistance to wear investigation with the use of specially adopted tester T-01 M. The model research of friction and wear of three new cast steel, which were elaborated in Radom Technical University, are described. Theirs resistances to wear were evaluated. The energetic interpretation of resistance is presented.

Streszczenie

W pracy zaproponowano metodykę badania odporności na zużywanie ścierne metali za pomocą specjalnie przystosowanego testera T-01M. Opisano badania modelowe tarcia i zużywania grupy trzech nowych staliw opracowanych w Politechnice Radomskiej. Ustalono ich odporność na zużywanie, podając jej interpretację energetyczną.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Jan SENATORSKI*, Barbara SIEPRACKA**

* Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka, Warszawa.
** Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

ZAPOBIEGANIE TRIBOKOROZJI PRZEZ OBRÓBKĘ CIEPLNO-CHEMICZNĄ

PREVENTION AGAINST TRIBOCORROSION THROUGHOUT THERMOCHEMICAL TREATMENT

Key-words: diffusion layers, friction, wear, corrosion
Słowa kluczowe: warstwa dyfuzyjna, tarcie, zużycie, korozja

Summary
Division proposal of the laboratory corrosion-tribological investigations is presented. According to this proposal investigations are divided into two groups: separate corrosion and tribological testing and joint corrosion-tribological testing. In this second group two investigation methods are to distinguish: simultaneous and non-simultaneous ones. According to the frequency of hazards occurrence the non-simultaneous investigations can be divided into single, cyclic and contentions testing. In this paper the results of investigations, after elaborated methods, of toughened steels and steels with formed chromium diffusion layers nitrided diffusion layers are presented.

Streszczenie

W referacie podano propozycję podziału laboratoryjnych badań korozyjno-tribologicznych. Propozycja ta przewi-duje podział tych badań na dwie grupy: oddzielne badania korozyjne i tribologiczne oraz łączne badania korozyjno-tribologiczne. W tych ostatnich wyodrębniono dwie metody badań: niejednoczesne oraz jednoczesne. Ze względu na częstotliwość występowania narażeń badania niejednoczesne można podzielić na: pojedyncze, cykliczne i ciągłe.
Omówiono wyniki badań, wg opracowanych metod, stali ulepszanych cieplnie, a także stali z wytworzoną dyfuzyjną warstwą chromowaną i dyfuzyjną warstwą azotowaną.

 

5-2003 TRIBOLOGIA
Barbara SIEPRACKA*, Jerzy SZUMNIAK**,
Sylwester STAWARZ*

* Politechnika Radomska, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.
** WITPiS oraz Politechnika Warszawska.

WPŁYW RODZAJU OSNOWY NA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE KOMPOZYTÓW ŚLIZGOWYCH Z DYSPERSJĄ TEFLONOWĄ

INFLUENCE OF KIND MATRIX FOR TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF THE SLIDE COMPOSITES WITH PTFE DISPERSION

Key-words: polymer composites, matrix, sliding, joint, dray friction, friction coefficient, wear, load capacity, Amsler machine, T-05 tester
Słowa kluczowe: kompozyty polimerowe, osnowa, skojarzenie ślizgowe, tarcie techniczne, współczynnik tarcia, zużycie, obciążalność, maszyna Amslera, tester T-05

Summary
Investigation results of sliding composite modified with PTFE dispersion and with different resin matrix (epoxide, phenol-formaldehyde and melamine) realized on Amsler - machine and T-05 tester, are presented. There are shown the positive influence phenol-formaldehyde matrix, for tribological properties. There are also shown substantial influence for those properties the grade of dispersion PTFE. From realized (according to several own recipes) composites the must beneficial properties shown composite with phenol-formaldehyde resin matrix, with contents PTFE with particies size - 1 mm and with graphite additive. This composite, in compassion with composites containing PTFE additives made in Poland, are characterized with lower, on about 20%, dry friction resistance, higher, on about 40%, load capacity. For PTFE composite, according to literature [4, 5, 6, 10, 11] and own investigations, the product p · v = 5 [MPa · m/s]; for received composites the product p · v ł 7 [MPa · m/s].

Streszczenie

Artykuł zawiera wyniki badań kompozytów ślizgowych modyfikowanych dyspersją teflonową z osnową z różnych żywic (epoksydową, fenolowo-formaldehydową i melaminową), przeprowadzonych na aparatach: Amslera i testerze T-05. Wykazano korzystniejszy wpływ na własności tribologiczne osnowy fenolowo-formaldehydowej. Stwierdzono również istotny wpływ na własności tarciowo-zużyciowe kompozytów, stopnia rozdrobnienia PTFE. Z wykonanych (wg kilkunastu własnych receptur) kompozytów najkorzystniejsze właściwości uzyskano dla kompozytu z osnową z żywicy fenolowo-formaldehydowej, która zawierała PTFE o wielkości cząstek l mm i z dodatkiem grafitu. Kompozyt ten, w porównaniu z kompozytami z dodatkiem PTFE produkowanymi w kraju, charakteryzuje m.in.: niższe o ok. 20% opory tarcia technicznie suchego, istotnie wyższa odporność na ścieranie, wyższa o ok. 40% obciążalność. Dla kompozytów na osnowie PTFE wg literatury [L. 4, 5, 6, 10, 11] i badań własnych iloczyn p · v = 5 [MPa·m/s]; dla otrzymanych kompozytów p · v ł 7 [MPa·m/s].


5-2003 TRIBOLOGIA
Jan SIKORA*

* Politechnika Gdańska, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

BADANIA WYTRZYMAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ PANWI ŚLIZGOWYCH PRZY WIRUJĄCYM WEKTORZE OBCIĄŻENIA

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF SLIDE BUSHES FATIGUE STRENGTH UNDER CONDITIONS OF ROTARY LOAD VECTOR

Key-words: plain journal bearings, surface fatigue, bench tests, failure analysis

Słowa kluczowe: ślizgowe łożyska poprzeczne, wytrzymałość zmęczeniowa powierzchniowa, stanowiska badawcze, analiza uszkodzeń
Summary

Results of research on fatigue strength of dynamically loaded hydrodynamic journal bearing slide bushes are presented in the paper. Investigations have been made in MWO testing machine with rotary load vector at tribological laboratory of the Gdańsk University of Technology. A rotary load of the bearing was adjusted by proper selection of unbalanced masses fixed to the machine shaft. A feature of loading pattern i the MWO machine is that not only the bearing reaction but also the whole generated oil film rotates synchronously with rotation of test journal. In the result the identical variable normal stresses occur at each point of slide layer in given cross-section during the loading cycle. These are pulsating compressive radial stresses and variable tangential stresses that alternate from tension to compression.
A constant parameter of fatigue tests was rotational speed n = 4000 rpm. A basis of fatigue test on the MWO rig was assumed as 3.6´106 of load cycles. An objective of testing was achievement of fatigue failures on the specimen surface within the specified number of load cycles.
In fatigue investigation it has been assumed that tested bearing lining reaches its critical state when any macroscopically visible disarrangement of the surface structure, such as first local fissures, a net of cracks (no matter how long) or lining breakouts, appears. Methodology of fatigue tests and pertinent data handling was based on the two-point strategy.

Programme of experimental research has included fatigue investigation of thin-walled multilayer half-bearings made of some selected metallic bearing materials. Bimetallic half-bushes consisted of steel shell and lining made of sintered CuPb30 or AlSn20Cu1 alloy. A three-layer variant of the bearing had additionally an overlay of PbSn10Cu3 soft alloy. All bearings were subjected to standard fatigue test in MWO machine. Bearings were lubricated with typical IC engine oil Selectol SAE 20W/40. Feed oil pressure was about 0.55 MPa.
Fatigue ratings expressed in terms of critical tangential stresses in slide layer of AlSn20Cu1 and CuPb30 (and overlay) bearing materials were evaluated.
Values of critical stresses in investigated bearings, corresponding to the rotary load leading to fatigue cracks, were calculated with the procedure recommended by ISO 7905/1 standard. Mean stress and alternating stress amplitudes at the same circumferential location of the bearing surface layer have been evaluated. Mean stress is normal negative (compressive) stress.
It has been proved that the MWO bearing machine fully meets the requirements as a device for testing the journal bearing resistance to fatigue. It results from the analysis of computation of bearing investigated in the MWO machine that at each point of slide surface (and lining layer) in given cross-section of the bush there is generated an identical asymmetric tensile-compression pattern of tangential stresses fluctuating within the load cycle. Thus the mechanism of fatigue damages initiation and propagation in bushes tested in the MWO machine differs from the one that occurs in the bearing investigated in testing machines with other patterns of load generation where only varying negative stresses (radial, tangential and axial) occur in the zone of fatigue cracks observed during the the test. Streszczenie
W referacie przedstawiono wyniki badań warstw ślizgowych z wybranych stopów łożyskowych obciążonych wirującą reakcją łożyskową. Taki sposób obciążenia wywołuje w warstwie ślizgowej stan zmiennych naprężeń o asymetrycznym przebiegu w ramach cyklu. Prezentowane przypadki pęknięć zmęczeniowych panwi łożyskowych uzyskano w testach zmęczeniowych prowadzonych na stanowisku MWO (maszyna z wirującym obciążeniem) skonstruowanym i zbudowanym w laboratorium tribologicznym Politechniki Gdańskiej w ramach grantu KBN. Jest to jedyne tego typu stanowisko badawcze w kraju, spełniające wymagania badawcze określone w normie ISO 7905 w zakresie badań zmęczeniowych cienkościennych panwi ślizgowych łożysk poprzecznych. W referacie wyjaśniono metodykę testów zmęczeniowych i analizy ich wyników oraz przedstawiono rezultaty badań panwi wykonanych na bazie stopów AlSn20Cu1 i CuPb30.


5-2003 TRIBOLOGIA
Elżbieta SIWIEC*, Marian GRĄDKOWSKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41; e-mail: marian.gradkowski @ itee.radom.pl.

WPŁYW UTLENIANIA I HYDROLIZY NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE OLEJU SŁONECZNIKOWEGO

INFLUENCE OF OXIDATION AND HYDROLYSIS ON SUNFLOWER OIL LUBRICITY

Key-words: sunflower oil, oxidation, hydrolysis, chemical changes, lubricity
Słowa kluczowe: olej słonecznikowy, utlenianie, hydroliza, zmiany chemiczne, właściwości smarne

Summary

The paper concerns the simultaneous influence of oxidation and hydrolysis of sunflower oil on its physico-chemical and lubricating properties. It has been concluded that the last ones depend on temperature and duration of the process. The properties at 80oC increased with time and at Ł60oC they showed no changes. Improvement of the sunflower oil lubricity results from formation of oxygen containing organic products, especially carboxylic acids.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wpływ równoczesnego utleniania i hydrolizy na właściwości fizykochemiczne i smarne oleju słonecznikowego. Stwierdzono, że właściwości te zależą od temperatury i czasu, w której przeprowadzono proces. Rosną one wraz z czasem trwania procesu w temp. 80°C i nie zmieniają się, gdy proces jest prowadzony w temp. Ł60°C. Poprawa właściwości smarnych oleju jest wynikiem wzrostu stężenia w nim tlenoorganicznych produktów procesów hydrolizy i oksydacji, przede wszystkim kwasów tłuszczowych.


5-2003 TRIBOLOGIA
Arkadiusz STACHOWIAK*, Wiesław ZWIERZYCKI*

* Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

OBLICZANIE ZUŻYCIA KOROZYJNO-MECHANICZNEGO Z WYKORZYSTANIEM TEORII PĘKANIA MATERIAŁÓW

CORROSIVE AND MECHANICAL WEAR CALCULATION AT HELP OF CRACK PROPAGATION THEORY

Key-words: wear, corrosion, crack propagation
Słowa kluczowe: zużywanie, korozja, propagacja pęknięcia

Summary

In this paper the new concept of the corrosive - mechanical wear calculation was presented. The new alghoritmus, based on the crack propagation theory (models of the G.P. Cherepanov and R.C. Newman), was elaborated as well. The results of the calculation are similar to the results of experiments.

Streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję matematycznego modelowania procesu zużywania powierzchniowego opartą na założeniu, że przyczyną odrywania mikroobjętości materiału jest propagacja pęknięć wzdłuż granic tych mikroobjętości. Analizy dotyczą warunków, w których wzrost szczeliny powodowany jest cyklicznymi zmianami obciążenia oraz działaniem środowiska korozyjnego.


5-2003 TRIBOLOGIA
Michał STYP-REKOWSKI*

* Wydział Mechaniczny Akademii Techniczno-Rolniczej, Al. Prof. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, e-mail: msr @ atr.bydgoszcz.pl

ZNACZENIE SMAROWANIA W PROCESIE EKSPLOATOWANIA TOCZNEJ PARY KINEMATYCZNEJ

SIGNIFICANCE OF LUBRICATION IN OPERATION PROCESS OF ROLLING PAIR

Key-words: rolling bearing, bearing lubrication, tribochemical reaction, operating environment
Słowa kluczowe: łożysko toczne, smarowanie łożysk, reakcje tribochemiczne, środowisko pracy

Summary

In this paper consideration due to significance of lubrication of rolling kinematical pair has been presented. The relations and possible reaction between kind of used lubricants and environment of kinematical pair operation have been shown too. Practical significance of bearings seals was also indicated.

Streszczenie

W pracy przedstawiono rozważania dotyczące znaczenia smarowania tocznej pary kinematycznej. Przedstawiono relacje i możliwe reakcje między rodzajem użytego środka smarowego a środowiskiem pracy pary kinematycznej. Wskazano także na praktyczne znaczenie uszczelnienia pary ciernej


5-2003 TRIBOLOGIA
Włodzimierz SUŁEK*, Tomasz WASILEWSKI*,
Anita BOCHO-JANISZEWSKA*

* Politechnika Radomska, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 27.

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE ROZTWORÓW MONOGLICERYDÓW W OLEJU PARAFINOWYM

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF MONOGLYCERIDES PARAFFIN OIL SOLUTIONS

Key-words: friction coefficient, wear, lubrication, seizure, monoesters of glycerol and fatty acids
Słowa kluczowe: współczynnik tarcia, zużycie, smarowanie, monoestry gliceryny i kwasów tłuszczowych

Summary

Possibilities of application of monoglycerides paraffin oil solutions as lubricants were investigated. Friction coefficient and wear were assessed. The tests were performed for steel - steel contact. Glyceryl monolaurate (GML), glyceryl monostearate (GMS) and glyceryl monooleate (GMO) of concentrations 1%, 4% and 10% were tested. A four-ball machine was used for the tests.
On the basis of the results obtained it was concluded that introduction of monoglycerides into the paraffin oil effectively reduced the friction coefficient and wear. The most favorable results were obtained for glyceryl monooleate. It was concluded that increasing of concentration results in friction coefficient and wear decrease.

Streszczenie

W pracy przedstawiono badania możliwości zastosowania roztworów monoglicerydów w oleju parafinowym jako potencjalnych kompozycji smarowych. Ocenianymi parametrami był współczynnik tarcia i zużycie elementów pary ciernej. Badania prowadzono w skojarzeniu materiałowym stal-stal. Do testów wytypowano monolaurynian gliceryny (GML), monostearynian gliceryny (GMS) i monooleinian gliceryny (GMO). Stosowano roztwory o stężeniu 1%, 4% i 10%. Do badań wykorzystano aparat 4-kulowy.
Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż wprowadzenie do oleju parafinowego monoglicerydów skuteczne zmniejsza współczynnik tarcia i zużycie elementów pary ciernej. Najkorzystniejsze właściwości wykazywał monooleinian gliceryny. Stwierdzono, że zwiększania stężenia powoduje zmniejszanie współczynnika tarcia i zużycia.


5-2003 TRIBOLOGIA
Tomasz TRZASKACZ*, Czesław KOZIARSKI*

* Politechnika Wrocławska, IKEM, Zakład PKMiT, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.

METODA, STANOWISKO I BADANIA WSTĘPNE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH CHRZĄSTKI STAWOWEJ

METHOD, TEST SETUP AND INTRODUCTION TO TRIBOLOGICAL INVESTIGATION OF ARTICULAR CARTILAGE

Key-words: method, test setup, introduction to investigation, tribological properties, articular cartilage
Słowa kluczowe: metoda, stanowisko, badania wstępne, własności tribologiczne, chrząstka stawowa

Summary

In this paper method and scheme of test setup, on which will be realized tribological investigation of articular cartilage is showed. Showed lubrication mechanism, loads scheme of samples, range of velocity, range of slides and rotation angle in test setup. Next showed results of introducing research on samples from polyethylene and conclusion from results.

Streszczenie

Publikacja zawiera opis metody pomiarowej, opis słowny oraz schemat stanowiska badawczego do badań tribologicznych chrząstki stawowej. Przedstawiono zaczerpnięty z literatury model smarowania, model obciążenia próbek, zakres prędkości, poślizgów oraz kąt zgięcia realizowany przez stanowisko. Następnie zaprezentowano wyniki badań wstępnych prowadzonych na próbkach polietylenowych oraz wnioski wynikające z otrzymanych rezultatów.


5-2003 TRIBOLOGIA
Włodzimierz WALIGÓRA*, Michał LIBERA*

* Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.

OCENA NOMINALNEJ TRWAŁOŚCI ŁOŻYSK TOCZNYCH NA PODSTAWIE BADAŃ SKRÓCONYCH

THE ESTIMATION OF ROLLER BEARINGS CONVENTIONAL LIFE CALCULATED ON THE BASIS OF REDUCED TEST

Key-words: roller bearings, fatigue live investigation, Weibull distribution
Słowa kluczowe: łożyska toczne, badania trwałości zmęczeniowej, rozkład Weibull'a

Summary

Wide application of the roller bearings and technological progress put before the producer bigger and bigger requirements concern the functional quality and life of bearing worked in the different using conditions. The consequence of the imposed by producers procedure of bearing selection is, that 90% roller bearings have the bigger life than planned by designer. Such roller bearings selection result from the fact, that bearings exploited in the same conditions can have the life differed even forty-times [L. 1].
The decrease of this life spread will give the possibility the decrease of the overall dimensions of bearings or extend the time between overhauls. But the analysis of reason of the bearings life spread have to be basis on credible method of life research.
Two kind of surface fatigue life testing are conducted, namely full investigation and reduced test.
In the full investigation all tested elements are working until appear pitting, thus for everyone the surface fatigue life is determined. The full test is the basic kind of investigations because makes possible the determination a reliability curve of tested elements from analyzed batch. In the case bearings it is assume, that batch size amount at least 20 [L. 2].
The basic aim of second kind of investigation (reduced test) is the check if it is true, that 90% from among bearings achieve the conventional life L10. The reduced test can be realized in two variants. In the first variant all bearings from tested batch are working on stand at most until achieve conventional life L10. In this investigation is enough, that 90% tested bearings were working time equal conventional life and tested batch satisfies a catalogue conditions. For the realization of second variant reduced test it is required, that number of stands is equal at least 20 because at the same time all elements are tested. If on 3 from among 20 bearing appear pitting, the investigation can be brakes because the work time of second bearing should be bigger than conventional life.
Applied in Czech Republic testing standard [L. 3] provides for the possibility extension of test until damage fifth or tenth bearing. It makes possible the more precise estimation of conventional life and as consequence give a chance to carry out the analysis of the influence the technology or constructional factors on life of bearings.
The analysis of changes of conventional life L10 and life spread R along with increase results number take into account to calculation can be useful for evaluation results number necessary for precise estimation of conventional life L10 and other quintiles of Weibull distribution.
It seems that the necessary results number of reduced test permit on precise estimation of conventional life L10 amount to 10.
The procedure of reduced test assumed end of investigation after damage third element, can be applied exclusively for rough control of conventional life L10 of tested bearings.

Streszczenie

Wyniki badań trwałości zmęczeniowej łożysk tocznych opisuje rozkład Weibull'a. Podstawowym parametrem określającym trwałość łożysk z badanej grupy jest kwantyl 0,1 tego rozkładu, nazywany trwałością nominalną L10. W celu jej wyznaczenia najczęściej wykonuje się badania skrócone i w konsekwencji stosuje się do jej opisu rozkład ucięty. W tej sytuacji pojawia się problem ustalenia liczności próby badanych łożysk koniecznych dla precyzyjnego wyznaczania trwałości L10. W pracy przedstawiono krytykę obecnie stosowanej metodyki badań skróconych oraz zaproponowano pewne kierunki jej modyfikacji.


5-2003 TRIBOLOGIA
Krzysztof WIERZCHOLSKI*

* Gdynia Maritime University, Faculty of Marine Eng. and Technical University Gdańsk, Faculty of Ocean Eng.&Ship Tech. ul. Morska 83, 81-225 Gdynia.

TRIBOLOGY OF BONE TISSUE CULTURE IN BIOREACTOR

TRIBOLOGIA HODOWLI TKANKI KOSTNEJ W BIOREAKTORZE

Key-words: friction forces, perfusion, grow of tissue
Słowa kluczowe: siły tarcia, polewanie, wzrost tkanki

Summary

This paper describes the tribological parameters during the perfusion process of tissue in the bioreactor. We perfuse cells of tissue by the nutrition liquids and other biologically tolerable media with oxygen carrying fluorocarbons. There are two different kinds of flows in the bioreactor to be expected: The first one is the Newtonian potential flow in some distance from tissue surface and is caused by horizontal perfusion. The second is the viscous non-Newtonian flow in boundary layer direct near the motionless tissue surface. Liquid velocity components and pressure values will be determined. Analytical calculations deliver results for flow parameter as flow components and friction forces to the optimisation of tissue culture in bioreactor and to optimise the growth of cells. Present paper shows analytical formulae for velocity components of nutrient fluids in thin boundary layer near to the tissue surface to obtain necessary friction forces. Here are derived analytical formulae of tribological parameters in bioreactor and the necessary volume flow rate of stream of media in horizontal direction for good protection of the perfusion of tissue surface. The friction forces occurring in the thin layer of nutrition liquids resting on the superficial tissue layer are examined by numerical way and are illustrated in the pictures.

Streszczenie

Najnowsze trendy naukowe w Unii Europejskiej i w USA w zakresie biotribologii idą w kierunku hodowli w bioreaktorze gotowych części chrząstki stawowej na bazie tkanek rodzimych pacjenta. Przeszczepów można dokonać wiele razy w życiu pacjenta, natomiast endoprotezę zakłada się co najwyżej dwa razy. Tkanka kostna umiejscowiona w szkieletowym łóżku bioreaktora jest permanentnie zraszana i polewana mediami o właściwościach nienewtonowskich. Są to ciecze odżywcze z odpowiednimi dodatkami lepkosprężystymi wywołującymi pożądany wzrost tkanki. Opływ takiej tkanki w pewnej od niej odległości stanowi przepływ nie lepki, bezwirowy, potencjalny. W bezpośredniej bliskości tkanki w warstewce granicznej, przyściennej o grubości od 70 do 100 mikronów mamy do czynienia z przepływem lepkim. Składowe mikro prędkości tego przepływu nienewtonowskiej cieczy zależą nie tylko od wydatku objętościowego pompy zraszającej łóżeczko bioreaktora, lecz również od sił ssących ciecz poprzez porowatą warstewkę wierzchnią tkanki, a także przez permanentny mikrowzrost tkanki. Pole małych prędkości płynu na powierzchni tkanki, wywołuje siły tarcia o małych wartościach poniżej 1 N, które mają jednak bardzo istotne znaczenie w trakcie hodowli tkanki. Pomiar tak małych sił tarcia w warunkach ciągłego wzrostu tkanki przy obecnych warunkach technicznych jest bardzo utrudniony, kosztowny i niepożądany ze względu na zaburzenia procesu wzrost tkanki. Dlatego prace analityczno-numeryczne mają duże znaczenie poznawcze. Niniejsza praca przedstawia model obliczeniowy sił tarcia w bioreaktorze. Model ten pozwala wyznaczać, symulować siły tarcia i sterować siłami tarcia, a przez to również optymalizować siłami tarcia do pożądanych wartości.


5-2003 TRIBOLOGIA
Marek WIŚNIEWSKI*, Michał CICHOMSKI**

* Instytut Technologii Eksploatacji, 26-600 Radom, ul. K. Pułaskiego 6/10.
** Uniwersytet Łódzki, Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, 90-236 Łódź, ul. Pomorska 163.

IDENTYFIKACJA OPORÓW RUCHU I ZUŻYCIA POWŁOK NISKOTARCIOWYCH

IDENTIFICATION OF FRICTION AND WEAR OF ANTI-WEAR COATINGS

Key-words: composite, AF coating, phenol-formaldehyde matrix, graphite, molybdenium disulphide
Słowa kluczowe: kompozyt, powłoka niskotarciowa, matryca fenolowo-formaldehydowa, grafit, disulfid molibdenu

Summary

Results of experimental investigations of the composite materials with the phenol-formaldehyde resin matrix containing solid lubricant particles, that are to be applied as coatings on rubbing surfaces of machine elements, have been presented.
In the first stage of experiments the friction and wear behaviour of composite coating has been identified. On the base of these results the optimal composition of solid lubricants has been determined.
The developed antifriction composite has been tribologically examined in vaste cyklus of wear and friction experiments. For comparison the commercial composite of one of the leading producers has been also tested. It has been shown that own composite has the similar antifriction and antiwear properties to the commercial one.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych materiału kompozytowego z matrycą z żywicy fenolowo-formaldehydowej z dodatkiem smarów stałych do nanoszenia na powierzchnie tarcia węzłów kinematycznych maszyn i urządzeń.
W badaniach wstępnych zidentyfikowano zachowania tarciowe i zużyciowe dla różnych składów powłok kompozytowych. Na bazie uzyskanych wyników doświadczalnych określono optymalny skład kompozycji stałych środków smarowych: 20% grafitu i 5% disulfidu molibdenu.
Opracowany kompozyt niskotarciowy poddano cyklowi badań tribologicznych. Dla porównania zbadano także kompozyt wytwarzany przez jednego z wiodących producentów. Stwierdzono, że własny kompozyt nie ustępuje porównywanemu zarówno pod względem redukcji oporów ruchu, jak i zmniejszenia zużycia tribologicznego.


5-2003 TRIBOLOGIA
Michał WODTKE*

* Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

WERYFIKACJA MODELU HYDROSTATYCZNEGO WSPOMAGANIA ŁOŻYSKA NOŚNEGO HYDROGENERATORA

VERIFICATION OF A MODEL OF HYDROSTATIC LIFTING OF A WATER TURBINE THRUST BEARING

Key-words: hydrostatic lubrication, thrust bearings, FEM calculations
Słowa kluczowe: hydrostatyczne smarowanie, łożyska wzdłużne, obliczenia MES

Summary

The most critical regimes of operation of a thrust bearing in a water turbinęstart-ups and shutdowns. One of the reasons is lower speed affecting hydrodynamic load carrying capacity, the other is additional axial load in some types of turbines. Hydrostatic lifting is commonly used especially in pump turbines, for which start-ups and shutdowns more frequent than in other types of water machines The possibility of testing new designs is limited so it is necessary to assess the hydrostatic operation of a bearing by calculations.
An example of calculations for the thrust bearing of 125 MW pump turbinę of Porąbka-Żar power plant is presented in the paper. The devised FEM model included flow of the lubricant supplied to the hydrostatic pocket in the fluid gap, influence of the deformations on the oil gap profile, influence of pad support on its defbrmation. The theoretical results show good correlation with the experiment that is why the devised model can be considered a usefiil tool for predicting performance of a thrust bearing in hydrostatic mode of operation.

Streszczenie

Łożysko nośne hydrogeneratora jest najbardziej obciążone (i zagrożone) w trakcie rozruchów i wybiegów. W tych fazach pracy (ze względu na zmniejszoną prędkość obrotową) nośność hydrodynamiczna jest niepełna, a także w niektórych typach turbin pojawia się dodatkowe obciążenie osiowe. Hydrostatyczne uzupełnianie nośności hydrodynamicznej stosowane jest zwłaszcza w pompoturbinach, dla których rozruchy i wybiegi są znacznie częstsze niż w innych maszynach. Laboratoryjna weryfikacja nowych rozwiązań jest możliwa w bardzo ograniczonym zakresie, stąd konieczność obliczeniowej weryfikacji pracy hydrostatycznej łożyska.
Przedstawiony w pracy przykład obliczeniowy dotyczy łożyska nośnego hydrogeneratora 125 MW elektrowni szczytowo-pompowej Porąbka-Żar. Modele obliczeniowe MES uwzględniały m.in.: przepływ cieczy smarującej przez hydrostatycznie zasilaną szczelinę smarową, udział (wywołanych ciśnieniem w szczelinie) odkształceń klocków w kształtowaniu szczeliny, wpływ konstrukcji podparcia na odkształcenie klocków. Różnice wyników pomiarów i obliczeń są niewielkie, co pozwala na wykorzystanie opracowanej metodyki obliczeniowej do przewidywania własności wahliwych klocków łożysk nośnych z hydrostatycznym wspomaganiem.


5-2003 TRIBOLOGIA
Feliks WOJTKUN*

* Wydział Mechaniczny Politechniki Radomskiej, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.

PROBLEM ZUŻYWANIA TRIBOLOGICZNEGO STALIWA W NISKICH TEMPERATURACH

THE PROBLEM OF TRIBOLOGICAL WEAR OF CAST STEEL IN LOW TEMPERATURES

Key-words: cold - shortnes, low temperatures, cast steel, tribological wear
Słowa kluczowe: kruche pękanie, niskie temperatury, staliwo, zużycie tribologiczne

Summary

The specific of machines exploitation in tribological and low temperatures conditions has been described. In a such context structure, tribological, mechanical properties and exploitation requirements has been composed. The basic group of cast steel used in excavators for low temperatures exploitation their properties and research foresight are presented. Feasibility of high tribological also cold - shortness resistance of alloyed cast steel by the formation beneficial, specific for exploitation conditions of dendritic structure was found.

Streszczenie

Opisano specyfikę eksploatacji maszyn w warunkach zużycia tribologicznego w niskich temperaturach. Na tym tle zestawiono wymagania strukturalne, tribologiczne i mechaniczne. Przedstawiono podstawowe grupy gatunków staliwa stosowanych w produkcji koparek eksploatowanych w niskich temperaturach, ich właściwości oraz prognozy badawcze. Stwierdzono możliwość uzyskania wysokiej odporności tribologicznej i niskiej kruchości niskotemperaturowej staliwa stopowego przez wytworzenie zadanej, korzystnej dla warunków pracy, struktury dendrytycznej.


5-2003 TRIBOLOGIA
Jacek PRZEPIÓRKA*, Marian SZCZEREK*

* Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

WPŁYW SWOBODNEJ ENERGII POWIERZCHNIOWEJ NA CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA

AN EFFECT OF THE FREE SURFACE ENERGY ON TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS FOR POLYMER-METAL TRIBOSYSTEMS

Key-words: friction, wear, surface free energy, polar components of surface free energy, antiwear coating
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, swobodna energia powierzchniowa, składowa polarna swobodnej energii powierzchniowej, powłoki przeciwzużyciowe

Summary

The analysis of polymer- metal friction pears wear was performed. Tribologic researches and analyses were accomplished to confirm the argument of predominant capacity of wear by adhesive transfer of the polymer to co-operating steel component. The principle that wear and friction force depend on the sum of polar components of surface free energy of co-operating materials was proposed.

Streszczenie

Dokonano analizy zużywania polimerowo-metalowych węzłów tarcia. Zrealizowano badania tribologiczne oraz analizy, w wyniku których potwierdzona została teza o dominującym charakterze zużywania poprzez adhezyjne przenoszenie materiału polimerowego na współpracujący element stalowy. Zaproponowana została reguła ujmująca wielkość zużycia i siły tarcia od sumy składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej współpracujących elementów.


5-2003 TRIBOLOGIA
Marian SZCZEREK*, Jacek PRZEPIÓRKA*

* Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

MECHANIZMY ZUŻYCIA POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA

WEAR MECHANISMS OF POLYMER-METAL TRIBOSYSTEMS

Key-words: friction, wear, antiwear coating, polymer transfer
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, kompozyt, powłoki przeciwzużyciowe, przenoszenie polimeru

Summary

The results of the polymer-metal friction investigation are presented. The variety materials were tested for polymer transfer mechanism on steel surface explanation.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań polimerowo-metalowych węzłów tarcia. Przeprowadzono badania tarciowe różnych skojarzeń materiałowych, w wyniku których podjęto próbę wyjaśnienia mechanizmów odpowiedzialnych za transfer polimeru na element stalowy.


5-2003 TRIBOLOGIA
Andrzej Antoni CZAJKOWSKI*

* University of Szczecin, Mathematical and Physical Department, Institute of Mathematics, Wielkopolska 15, 70-451 Szczecin, phone: (091) 433-12-69, fax: (091) 433-58-14, e-mail: czajko @ wmf.univ.szczecin.pl

NUMERICAL DESCRIPTION OF WORKING PARAMETERS FOR HUMAN ELLIPTICAL HIP JOINT

OPIS NUMERYCZNY PARAMETRÓW PRACY DLA ELIPTYCZNEGO STAWU BIODROWEGO CZŁOWIEKA

Key-words: lubrication, human elliptical hip joint, working parameters
Słowa kluczowe: smarowanie, eliptyczny staw biodrowy człowieka, parametry pracy

Summary

In 1971 Cathcart proposed the use of an elliptical head for the femoral endoprosthesis, based on his anatomical and clinical studies, which have proved that the normal femoral head is elliptical and not spherical. It was decided to use the an elliptical head of endoprosthesis because it improves the lubrication of acetabular cartilage and better distributes the loads.
The numerical analysis of pressure, carrying capacity and compressive stresses are presented in this paper. It is taken into account the synovial unsymmetrical and stationary fluid flow in human elliptical hip joint. The paper shows the particular Reynolds equation for pressure distribution in hydrodynamic lubrication problem for human elliptical hip joint.

Streszczenie

Z wieloletnich badań i obserwacji klinicznych wynika, że głowa stawu biodrowego człowieka ma raczej kształt elipsoidalny niż sferyczny. Fakt ten uzasadnia stosowanie endoprotez tego stawu o zarysie głowy elipsoidalnym, jednak pod warunkiem zachowania własnej panewki (acetabulum). Stosowanie takich protez rozpoczął Cathcart już w 1971 roku [8]-[10].
W pracy zostały obliczone parametry pracy stawu biodrowego człowieka o eliptycznym zarysie współpracujących powierzchni. W modelu analitycznym przyjęto izotermiczny, stacjonarny i osiowo-niesymetryczny przepływ cieczy synowialnej o nienewtonowskich własnościach. Po oszacowaniu równań podstawowych otrzymano uproszczony układ równań różniczkowych cząstkowych, z którego uzyskano równanie Reynoldsa wyznaczające ciśnienie. Równanie to zostało rozwiązane numerycznie. W hydrodynamicznym problemie smarowania stawu biodrowego wyznaczono wartość maksymalna ciśnienia, wartość naprężenia, wartość siły nośnej.
Dla stawu normalnego przy parametrach: a = 2,5 cm i 2,550 < b < 2,625 cm, w = 0,75 1/s, h = 0,2 Pa × s, emin = 3 mm uzyskano wartość ciśnienia od 2,026×106 do 1,998×106 Pa, siły nośnej - od 916 do 945 N, naprężeń - od 49,1759 do 48,7918 N/cm2 przy powierzchni od 18,627 do 19,368 cm2.
Natomiast dla stawu chorego (osteoartrotycznego) przy parametrach: a = 2,4 cm i 2,448 < b < 2,520 cm, w = 0,25 1/s, h = 0,25 Pa × s, emin = 1 mm uzyskano wartość ciśnienia od 1,504×106 do 1,433×106 Pa, siły nośnej - od 436 do 443 N, naprężeń - od 25,3975 do 24,8193 N/cm2 przy powierzchni od 17,167 do 17,849 cm2.
Wyniki te mogą przyczynić się do lepszej diagnostyki i terapii ortopedycznej ludzkiego stawu biodrowego oraz jego protez.


5-2003 TRIBOLOGIA
Jarosław SĘP*

* Politechnika Rzeszowska, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów.

TRÓJWYMIAROWA HYDRODYNAMICZNA ANALIZA ŁOŻYSKA Z CZOPEM ZE ŚRUBOWYM ROWKIEM

THREE-DIMENSIONAL HYDRODYNAMIC ANALYSIS OF HELICALLY GROOVED JOURNAL BEARINGS

Key-words: sliding bearing, oil flow, Navier-Stokes equation, finite element method
Słowa kluczowe: łożysko ślizgowe, przepływ oleju, równanie Naviera-Stokesa, metoda elementów skończonych

Summary

Sensitivity to contamination of bearing with helically grooved journal is about one fifth that the case of the conventional bearing. Decrease in wear rate results probably from removing contaminants from the friction contact zone cause by flow phenomena in the oil film. In order to identify this flow phenomena an adiabatic model of the bearing under consideration has been created. The bearing has finite length and operates under incompressible laminar flow and steady conditions. Geometry of this problem does not allow to introduce some simplifications that lead to the Reynolds equation. Therefore the full system of three dimensional Navier-Stokes equations coupled with the energy equation should be solved to determine flow velocity, temperature and pressure distributions in the oil film. Equation were solved by finite element method. It has been stated that there are differences both in pressure distributions and oil velocity profiles for considered bearing models.
The maximum pressure in the oil film of bearing with helically grooved journal (for eccentricity ratio e = 0.9) was 46% less than maximum pressure in the conventional bearing oil film. On the other hand the maximum oil flow velocity (e = 0.9) in circumferential direction was 237% greater than maximum oil flow velocity within conventional bearing. For small and medium eccentricity ratios (e = 0.1¸0.5) essential differences in pressure distributions and oil flow velocity in circumferential direction for considered bearing models have not been stated. Moreover the maximum oil flow velocity in (y) direction within the bearing with modified journal was from 50% (e = 0.7) to above 500% (e = 0.1 and e = 0.9) greater than maximum oil flow velocity in this direction within conventional bearing. The maximum oil flow velocity in axial (z) direction within the bearing with modified journal for eccentricities e = 0.1 and e = 0.9 was above 200% greater than maximum oil flow velocity in this (z) direction. The essential differences in temperature distribution for considered bearing models have not been stated.

Streszczenie

W artykule przedstawiono trójwymiarową hydrodynamiczną analizę łożyska z czopem z rowkiem śrubowym. Przepływ oleju opisano równaniami Naviera-Stokesa wraz równaniem energii. Układ równań rozwiązano metodą elementów skończonych wyznaczając rozkłady ciśnienia, temperatury oraz prędkości przepływu w filmie olejowym. Stwierdzono różnice zarówno w rozkładach ciśnienia, jak i prędkości przepływu w filmie olejowym analizowanego łożyska w porównaniu z łożyskiem klasycznym.


TRIBOLOGIA ROK XXXIV NR 6/2003 (192)
 
6-2003 TRIBOLOGIA
Jerzy SAWICKI*

* Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki Stosowanej, Zakład Mechaniki Płynów, ul. Kaliskiego 7, 85-763 Bydgoszcz, tel. 602 592 298.

WPŁYW POLA ELEKTROSTATYCZNEGO NA PARAMETRY PRACY SPRZĘGŁA LEPKIEGO ELEKTROREOLOGICZNEGO

INFLUENCE OF ELECTROSTATICAL FIELD ON PARAMETERS OF WORK OF THE ELECTRORHEOLOGICAL VISCOUS COUPLER

Key-words: elektrorheological fluid, laminar flow, viscous coupler
Słowa kluczowe: ciecz elektroreologiczna, przepływ laminarny, sprzęgło lepkie

Summary
This paper presents the analysis of flow of electroological liquid in crevice of coupler which have the outline curvilinear.
Electroological liquids have woke a large interest for a long time [6].They were well known in the end of thirties and by means of unique proprieties, discovered by Winslow( in 1939), find wide practical use(couplers, electroroological brakes, electroroological dampers). In the last twenty years there was the impetuous development in technology of production of electroological liquid on industrial scale.
Electroological liquids are suspensions, which consists of dispersing component which doesn't lead, electrical (silicone oil, water, hydrocarbonaceous oils egg. hydrocarbons) and of dispersed component - polarized, miniature particles (from 1mm to 70 mm) made from polymers or polyurethane compounds.
Because of the lack of external, electrostatic fields, liquid behaves as Newton's liquid. Instead applied external, electrostatic field causes the change of viscosity and border of flowing the liquid. Liquid can practically in continuous manner go on state of Newton's liquid to no-Newton's liquid (plastic masses) in the course of only just several milliseconds [4], [5].
In this paper, the movement of sticky electroological liquid in crevice couplers about outline curvilinear is examined. Flow is laminar, steady and isothermal.
To description of proprieties of viscosity electroological liquid one accepted model of liquid by Bingham, for which.

(1)

Here t- contiguous tension, - velocity of cutting, m- viscosity plastic.
Entering additional assumptions, namely:
- flow of liquid is axial symmetry,
- thickness of crevice in comparison with ray of surface central crevices is very small( h < < R( x))
- influence of longitudinal inertial forces is slender equations resulting from the principles of mass and momentum conservation for electroological liquid in curvilinear system of coordinates x, Q, y, after characteristic estimations for flows in thin layers of liquid, are :

(2)

(3)

(4)

(5)

the boundary conditions for velocity components are:
(1)

Integrating equations (2)-(5) and making the boundary conditions, determined the field of velocity of flow and pressure, and then one marked for shapes of surface of coupler which were given (conical and spherical coupler) mechanical parameters i.e. torque moment of both of disks, transferred by coupler power and efficiency. Streszczenie
W pracy przedstawiono analizę przepływu cieczy elektroreologicznej w szczelinie sprzęgła o zarysie krzywoliniowym. Założono, że przepływ jest laminarny, ustalony i izotermiczny. Do opisu właściwości cieczy lepkiej elektroreologicznej przyjęto model cieczy plastycznolepkiej Binghama. Całkując uproszczone równania ruchu przy założonych Binghama. Całkując uproszczone równania ruchu przy założonych warunkach brzegowych, określono pole prędkości, ciśnienie oraz dla sprzęgła stożkowego i kulistego parametry mechaniczne, tj. moment obrotowy obu tarcz, moc oraz sprawność.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Małgorzata WRONA*

* Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 364-42-41 w. 279.

METODY FOURIERA W ANALIZIE CZĄSTEK ZUŻYCIA

FOURIER METHODS FOR THE ANALYSIS OF THE WEAR PARTICLES

Key-words: Lubricating oils, wear particles, Fourier methods, computer image processing
Słowa kluczowe: Oleje smarowe, cząstki zużycia, metody Fouriera

Summary
Wear particles produced during exploitation of machines and devices contain a great deal of information concerning wear mode and degree of frictional junction. Therefore, this particles analysis is one of the most effective means of machines and devices condition monitoring.The assessment of particles morphology is more and more often carried out with the use of methods of computer image processing and analysis. These methods distinguish themselves much reproducibility of results and permit objective interpretation of information. They include among other Fourier methods. Fourier coefficients, the relative variation of spectral intensities and spectral moment are utilized to estimate the contour and the surface texture. In the paper Fourier methods for the analysis the morphologies of the wear particles have been described. Application of the Fourier series and transformation to the contour and the surface texture of particles estimate have been presented.

Streszczenie

Cząstki zużycia powstające podczas eksploatacji maszyn i urządzeń stanowią źródło wielu informacji dotyczących rodzaju i stopnia zużycia węzłów tarcia. Dlatego analiza tych cząstek jest jednym z najbardziej efektywnych sposobów monitoringu stanu maszyn i urządzeń. Co-raz częściej ocenę morfologii tych cząstek przeprowadza się z wykorzystaniem metod kom-puterowego przetwarzania i analizy obrazu. Metody te odznaczają się dużą odtwarzalnością wyników i pozwalają na obiektywną interpretację informacji. Należą do nich m.in. metody Fouriera. W ocenie konturu i tekstury powierzchni cząstek wykorzystuje się odpowiednio współczynniki Fouriera oraz względną zmianę intensywności widma i moment widma. W artykule omówiono stosowane w analizie morfologii cząstek zużycia metody Fouriera. Przed-stawiono zastosowanie szeregów i przekształcenia Fouriera do oceny konturu i tekstury powierzchni cząstek.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Piotr NIEMIEC*, Stefania FISZER*, Wiesław SZEJA*

* Katedra Technologii Chemicznej Węgla i Ropy Naftowej Wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej, ul. Krzywoustego 8, 44-100 Gliwice, tel. (032) 237-16-54, 237-26-79, 237-18-02.

WPŁYW PROCESU EPOKSYDACJI NA WŁASNOŚCI SMARNE OLEJÓW ROŚLINNYCH

THE INFLUENCE OF EPOXIDATION ON LUBRICATION PROPERTIES OF VEGETABLE OILS

Key-words:vegetable oils, epoxidation, epoxidized oils, lubricating properties
Słowa kluczowe:oleje roślinne, oleje epoksydowane, epoksydacja, własności smarne

Summary
We analysed the lubrication properties of epoxidized vegetable oils (rapeseed, sunflower, corn and soybean oil) made by reaction of vegetable oils with peracetic acid formed in situ. Improvement of most lubrication properties (except the limiting wear load, Goz) tested with four-ball apparatus has been observed in comparison with natural oils. The lubrication properties of all examined oils should be further improved by introduction of EP/AW additives to the base oil. Because of similar physicochemical and lubrication properties of all epoxidized oils tested, the choice of the epoxidized oil for practical application should be based on economical considerations.

Streszczenie

Przeprowadzono syntezę i badania smarnościowe epoksydowanych olejów roślinnych: rzepakowego, sojowego, słonecznikowego i kukurydzianego. Stwierdzono poprawę większości oznaczanych na aparacie czterokulowym wskaźników charakteryzujących smarność. Zaobserwowano pogorszenie własności przeciwzużyciowych wyrażanych granicznym obciążeniem zużycia (Goz). Badane oleje epoksydowane, podobnie jak wszystkie oleje bazowe, wymagają polepszenia ich własności smarnych poprzez zastosowanie dodatków AW/EP. Ze względu na podobne własności fizykochemiczne i zachowanie tribologiczne wszystkich badanych olejów, jedynym kryterium wyboru epoksydowanego oleju do praktycznych zastosowań wydaje się być kryterium ekonomiczne.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Stanisław KRÓL*, Ludek PTAČEK*
Zbigniew ZALISZ*, Maria HEPNER*

* Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Materałoznawstwa i Technologii Bezwiórowych, ul. Mikołajczyka 5, 45-233 Opole, tel. (077) 4006136.

DYFUZJA TLENU W TYTANIE A JEGO ZUŻYCIE ŚCIERNE.
CZ. II. PRZECIWPRÓBKA Z HARTOWANEJ STALI C45

OXYGEN DIFFUSION IN TITANIUM AND ITS ABRASIVE WEAR.
PART II. COUNTERSPECIMEN - HARDENED C45 CARBON STEEL

Key-words:oxygen diffusion, titanium, abrasive wear, counterspecimen, hardened C45 carbon steel
Słowa kluczowe:dyfuzja tlenu, tytan, zużycie ścierne, przeciwpróbka, stal hartowana C45

Summary
The aim of the paper is to present the results of conformal pin-on-disc tribological tests concerning the hard oxidised zone created in superficial layer of a titanium specimen sliding against the hardened to a hardness of 690 HV carbon C45 steel counter-specimen. Tribological testing was carried out at room temperature and at unlubricated conditions. After tests the structures and chemical compositions of the wear debris and worn surfaces were a subject of SEM and X-ray investigations. In comparison with the baseline the technical quality titanium/steel C45 couple, the wear and lifetime performance of the oxidised titanium/steel C45 couple was markedly superior. Dominant wear debris discovered to be chips of metallic titanium with local isles of rutile (TiO2) or to be a fine powder of iron oxides, respectively to the mating pair. It was confirmed that strong rise of the titanium surface hardness after oxidising increases the couple wear resistance within the factor of ~160.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych metodą tarcza—trzpień. W serii prób stosowano trzpienie wykonane z tytanu oraz z tytanu z wytworzoną na powierzchni warstwą dyfuzyjnie umocnioną tlenem, a tarczę z hartowanej stali węglowej C45. Badania wykonano w temperaturze pokojowej, bez smarowania. Strukturę powierzchni trzpienia, ścieżki zużycia oraz tworzących się produktów zużycia badano stosując mikroskopię skaningową i mikroanalizę rentgenowską. Wykazano, że dominującym mechanizmem zużycia tytanu w stanie wyjściowym jest zużycie ścierne, a więc mikroskrawanie, bruzdowanie i łagodne zużycie ścierne tworzącymi się produktami zużycia. Przeciwpróbka podlegała łagodnemu zużyciu ściernemu. Te dominujące mechanizmy są uzupełniane przez zużycie adhezyjne i triboutlenianie. W parze tribologicznej tytan natleniony-hartowana stal C45 zużyciu podlegała przede wszystkim stal, a tworzące się produkty zużycia były tlenkami Fe2O3 i Fe3O4 (zużycie ścierne + triboutlenianie), natomiast próbka podlegała łagodnemu zużyciu ściernemu. Intensywność zużywania się próbki tytanu natlenionego w stanie quasi-ustalonym była ok. 160 razy niższa niż tytanu w stanie wyjściowym.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Rafał SUWART*

* Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia Politechniki Radomskiej, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

WSPÓŁCZYNNIK SPRAWNOŚCI ENERGETYCZNEJ JAKO OCENA SYSTEMU TRIBOLOGICZNEGO W OBRÓBCE PLASTYCZNEJ

THE COEFFICIENT OF SYSTEM TRIBOLOGY ENERGY EFFICIENCY AS A CRITERION FOR TECHNIQUES OF METAL FORMING

Key-words:Tribology, working, plasticity, extrusion, efficiency, testing, optimum
Słowa kluczowe:Tribologia, obróbka, plastyczność, wyciskanie, sprawność, badania, optimum

Summary
A work introduces a fragment of scientific researches, which were realized by author and which are technology of bushes extrusion pertinently. It was proved, that the coefficient of energy efficiency is useful for the valuation of tribology system in metal forming processes. The coefficient describes work ratio (that was counted on basis of intensity of stress deviator), which is necessary to volume deformation, to real work, which is realized at work station. The coefficient allows to metal forming optimization.

Streszczenie

Praca stanowi wycinek badań wykonanych przez autora związanych z technologią wyciskania tulejek stalowych. Wykazano przydatność stosowania współczynnika sprawności energetycznej do oceny systemu tribologicznego w procesach obróbki plastycznej metali. Współczynnik określa stosunek pracy (wyliczonej w oparciu o dewiator naprężenia) niezbędnej do odkształcenia plastycznego danej objętości do pracy rzeczywistej, jaką wykonuje się na stanowisku produkcyjnym. Współczynnik pozwala optymalizować procesy obróbki plastycznej metali.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Władysław CZUPRYK*, Jerzy KOBRYN*

* Akademia Ekonomiczna, Katedra Aparatury i Inżynierii Procesowej, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław.

DODATKI USZLACHETNIAJĄCE OLEJÓW JAKO CZYNNIK ZMIAN ZUŻYCIA W OBSZARZE ZUŻYWANIA UTLENIAJĄCEGO

OIL ADDITIVES AS FACTOR EFFECTING CHANGES IN OXIDATIVE WEAR AREA

Key-words:improvers, oxidative wear, frictional transfer
Słowa kluczowe:dodatki uszlachetniające, zużywanie utleniające, cierne przenoszenie

Summary
This paper presents results of wear tests carried out on classic bronze/steel sliding pairs, using different lubricating oils. The research focused on the oxidative wear area. The standard for wear testing in the Amsler machine recommends the use of mineral oil Lux-10 without additives. Since little is known about wear changes in this friction area when oil with additives is used, research was undertaken to look into this problem.
The experiment was conducted in a SMT-1 friction machine (made in the former Soviet Union). The tests were carried out in accordance with PN 82/H-04332. Freely available engine oils, i.e. Mobil 5W/50, Lotos 15W/40, Lotos 10W/40 and ELF 15W/40 were used in the tests. Oil Lux 10 was used as the reference oil.
The tests showed that the steel elements were least worn when oil Lux 10 was used. The additives present in the tested oils caused increased wear of the steel elements.
The use of the oils with additives also caused increased wear of the bronze elements, except for oil ELF 15W/40 which markedly reduced the wear of the bronze elements. The antioxidative, antiwear and antiseizure properties of the additives probably are activated in more severe friction conditions, e.g. at high temperatures. Whereas in mild friction conditions, in which oxidative wear occurs, the additives cause increased wear of the elements of the sliding pairs.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia elementów klasycznych par ślizgowych brąz-stal, w zależności od rodzaju zastosowanego oleju smarnego. Badania prowadzono w obszarze zużywania utleniającego. Norma opisująca badania zużycia na maszynie Amslera zaleca stosowanie oleju mineralnego Lux-10 bez dodatków uszlachetniających. Ze względu na brak informacji o zmianach zużycia w takim obszarze tarcia w sytuacji zastosowania olejów z dodatkami uszlachetniającymi wykonano takie badania.
Eksperyment prowadzono na maszynie tarciowej typu SMT-1, produkcji byłego ZSSR. Próby wykonano zgodnie z PN 82/H-04332. Do badań zastosowano oleje silnikowe ogólnie dostępne na rynku, tj. Mobil 5W/50, Lotos 15W/40, Lotos 10W/40, ELF 15W/40. Jako olej porównawczy użyto zgodnie z zaleceniami PN olej Lux 10.
Wyniki badań zużycia wykazały najmniejsze zużycie elementów stalowych w przypadku zastosowania oleju Lux 10. Dodatki uszlachetniające w zastosowanych w badaniach olejach spowodowały zwiększone zużycie elementów stalowych.
Użycie olejów z dodatkami było również przyczyną zwiększonego zużycia elementów z brązu, jedynie olej ELF 15W/40 spowodował wyrażne zmniejszenie zużycia elementów z brązu. Przypuszczalnie dodatki uszlachetniające o działaniu antyutleniającym, antyzużyciowym, przeciwzatarciowym uaktywniają swe pozytywne oddziaływania w cięższych warunkach tarcia, np. wskutek termicznej aktywacji dodatków uszlachetniających, natomiast w łagodnych warunkach tarcia, gdzie występuje zużywanie utleniające dodatki uszlachetniające wywołują zwiększone zużycie elementów par ślizgowych.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Karol KRZEMIŃSKI*, Leszek RUDNIAK*

* Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej Politechniki Warszawskiej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa, tel. (022) 660-75-12.

ROZKŁADY CIŚNIENIA W STAWIE BIODROWYM Z PANEWKĄ POROWATĄ

PRESSURE DISTRIBUTIONS IN HUMAN HIP JOINT WITH POROUS BUSH

Key-words:human hip joint, pressure distribution, load capacity, oil gap
Słowa kluczowe:staw biodrowy człowieka, rozkład ciśnienia, nośność, szczelina smarna

Summary
Calculations of pressure distributions and carring capacity for human hip joints with porous bushes working in hydrodynamic lubrication conditions causing by rotation of bone head is presented in this paper. The fluid flow in joint gap was denoted by Reynolds equation and in porous bush by Laplace˘a equation. Resultand carring force,its components, localisation of resultand load in human hip joints have been defined. Calculations of working parameters for normal human hip joint and pathological have been presented.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń rozkładów ciśnienia w szczelinie smarnej i nośności stawu biodrowego z panewką porowatą pracującego w warunkach hydrodynamicznego smarowania w przypadku ruchu obrotowego głowy kości udowej. Ruch cieczy w szczelinie smarnej opisano równaniem Reynoldsa, a w panwi porowatej równaniem Laplace˘a. Określone zostały poszczególne składowe wektora obciążenia i wypadkowa wartość obciążenia, a także położenie wypadkowej siły nośnej w stawie biodrowym. Przeprowadzone zostały obliczenia porównawcze parametrów pracy dla stawu zdrowego i patologicznego.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Anatolij Ivanovitch SVIRIDENOK*
Tamara Ivanovna KOVALEVSKAJA*
Aleksandr Gennadievitch KRAVTSOV**

* Research Center of Resources Saving NASB, Belarus, 280023 Grodno, Tizengauz sq. 7.
** Metal-Polymer Research Institute of NASB, Belarus, 246050 Gomel, Kirov Str. 32a.

TRIBOLOGICAL ELECTRETIZATION OF POLYMER FIBERS DURING PNEUMOEXTRUSION

ELEKTRETYZACJA TRIBOLOGICZNA WŁÓKIEN POLIMEROWYCH PODCZAS WYCIĄGANIA PNEUMATYCZNEGO

Key-words:melt-blowing technology, triboelectretization, thermally stimulated depolarization, IR spectra, X-ray spectra
Słowa kluczowe:technologia rozdmuchiwania, triboelektretyzacja, depolaryzacja symulowana termicznie, widma IR, widma rentgenowskie

Summary
Physico-chemical nature and mechanism of triboelectret charge formation in polymeric materials obtained by melt-blowing method are investigated. It has been established, that during external friction surface electretization take place due to generation of capture centers C=O, C-O-C, C=?. The process of stretching is accompanied by reorganization of permolecular structure, appearance of internal friction and formation of volume charged defects.

Streszczenie

Badano właściwości fizykochemiczne oraz mechanizm powstawania ładunku triboelektretycznego w materiałach polimerycznych, otrzymywanych metodą razdmuchiwania. Stwierdzono, że podczas tarcia zewnętrznego następuje elektretyzacja powierzchni spowodowana powstawaniem centrów C=O, C-O-C, C=C. Procesowi rozciągania towarzyszy powstawanie tarcia wewnętrznego i defektów.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Andrzej MISZCZAK*

*

NIESTACJONARNE POLE MAGNETYCZNE W SZCZELINIE POPRZECZNEGO ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO SMAROWANEGO FERROSMAREM

UNSTEADY MAGNETIC FIELD IN RADIAL SLIDE JOURNAL BEARING GAP LUBRICATED WITH FERROOIL

Key-words:Non-stationary magnetic field, ferrooil, susceptibility coefficient, intensity magnetic field, the anisotropic magnetic properties
Słowa kluczowe:niestacjonarne pole magnetyczne, ferrosmar, współczynnik podatności magnetycznej, natężenie pola magnetycznego, anizotropowe własności magnetyczne

Summary
Ferromagnetic, non-isothermal oil contains small 10 nm particles of iron or gadolin oxides and viscoelastic impurities for example combustion products, lead salts, soot, dust and various additions. Present paper shows the possibility of optimisation and control of lubrication problem in radial slide journal bearing for non-Newtonian, viscoelastic, ferro-oil in time variable magnetic induction field.
The results presented in this paper have many practical applications. The influences of magnetic field on the viscosity of ferro-oil are very important. Magnetic field increases capacity and reduces bubble cavitation problem in lubricant.
Author shows in presented paper two problems connected with the lubrication problem of radial slide journal bearings in time depended, unsteady magnetic field. In this investigations the ferro-oil as a lubricant is taken into account.
The first one problem presents the analytical solution of components of magnetic intensity vector for unsteady magnetic field in the gap of radial slide journal bearing, lubricated with ferro-lubricant with isotropic and non isotropic magnetic properties.
Above components are determined from Maxwell Equations, which are previously presented in dimensionless form and estimated accordingly to the boundary layer simplifications.
Main problem is finally described by means of the set of three, non-homogeneous, linear partial differential equations of second order and constant coefficients. The unknown functions are three components of magnetic intensity vector. Boundary conditions are formulated in the region of lubrication in slide journal bearing gap. At first author presents general solutions of the set of partial differential equations with four constants and with two unknown functions. These quantities and functions are determined on the ground of numerical calculations using Mathcad 11 Professional Program.
Solutions of these equations are presented in semi-analytical form and next are examined numerically using Mathcad 11 Professional Program and results of calculations are illustrated in enclosed figures.
The second problem contains semi-analytical and numerical method of recognition of values and its changes of magnetic susceptibility coefficient of ferro-lubricant.
If ferro-lubricant has isotropic magnetic properties, then coefficient of magnetic susceptibility is a scalar. The value of this scalar is a function of the temperature accordingly to the Curie-Weiss Law.
If ferro-lubricant has non-isotropic magnetic properties, then magnetic susceptibility is a tensor-dyad with nine components in general case. These components are a function of the temperature too. Semi-analytical determination of tensor components of magnetic susceptibility for lubricant with non-isotropic magnetic properties to make a new computational contribution in the field of journal bearing lubrication for magnetic fluids.
Semi-analytical and numerical results obtained in this paper enable to make an optimization and control of lubricant magnetic properties during the lubrication process.
The problem of optimization and control of magnetic intensity field in oil during the lubrication of slide journal bearings was not considered in foregoing authors scientific papers and was not investigated by the other researcher hitherto.

Streszczenie

W niniejszej pracy autor przedstawia dwa problemy związane ze smarowaniem poprzecznych łożysk ślizgowych ferrosmarem w niestacjonarnym polu magnetycznym. Pierwszym problemem jest rozwiązanie analityczne składowych natężenia pola magnetycznego dla niestacjonarnego pola magnetycznego w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego smarowanego ferrosmarem o izotropowych i nieizotropowych własnościach magnetycznych. Składowe te są wyznaczane z równań Maxwella po uprzednim ubezwymiarowieniu i oszacowaniu zgodnie z teorią cienkiej warstwy granicznej. Drugim rozpatrywanym problemem jest analiza współczynnika podatności magnetycznej. Współczynnik ten dla ferrosmaru o izotropowych własnościach magnetycznych jest skalarem którego wartość jest funkcją temperatury zgodnie z prawem Curie-Weissa. Natomiast dla ferrosmaru o anizotropowych własnościach magnetycznych współczynnik podatności magnetycznej jest tensorem, którego składowe również zależą od temperatury.
Problem modelowania pola magnetycznego dla stacjonarnego pola magnetycznego w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego smarowanego ferrosmarem o izotropowych własnościach magnetycznych autor rozwiązał w pracach wcześniejszych.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Jadwiga BAJER*, Janusz JANECKI*

* Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600, Radom, tel. (048) 3644241.

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE ŁATWO USUWALNEGO SMARU PLASTYCZNEGO DLA PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO

TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF EASILY REMOVABLE GREASE FOR FOOD INDUSTRY

Key-words:dispersing agent, dispersed phase, polarity, lubricity, multifunctional additive, mechanical stability
Słowa kluczowe:faza dyspergująca, zagęszczacz, polarność, smarność, dodatek wielofunkcyjny, stabilność mechaniczna

Summary
The results of qualitative and quantitative selection of grease components have been presented. These components determine physical and chemical properties: structural and mechanical stability of grease, its lubricity, water washout stability.
The influence of the dispersed phase quantity on the physical, chemical and tribological properties of grease has been determined. The parameters of developed greases were compored with other synthetic grease assigned for use in the food industry.

Streszczenie

Publikacja zawiera rezultaty badań nad doborem ilościowym i jakościowym składników decydujących o właściwościach fizykochemicznych, między innymi odporności na wymywanie wodą, stabilności strukturalnej i mechanicznej smaru łożyskowego, o wymaganych właściwościach smarnych.
Przedstawiono rezultaty badań właściwości fizykochemicznych środków smarowych o różnym ilościowym udziale fazy zdyspergowanej w smarze plastycznym oraz badania tribologiczne, określające właściwości smarne opracowanych środków smarowych. Porównano parametry opracowanych środków smarowych z właściwościami smaru syntetycznego, stosowanego również jako łożyskowy środek smarowy do zastosowań w przemyśle spożywczym.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Jan PRZYBYLSKI*

Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 3644241.*

ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE UKŁADU CIĄGŁEGO MONITOROWANIA STANU EKSPLOATOWANYCH OLEJÓW SMAROWYCH

CONTINUOUS STATE MONITORING OF EXPLOITED OILS - BRIEF FOREDESIGN

Key-words:Lubricating oil, dielectric properties, oil state assessment
Słowa kluczowe:Oleje smarowe, własności dielektryczne, ocena stanu oleju

Summary
The article presents guidelines preparing for designing of lubricating oil state sensor. The sensor is needed for continuous monitoring of oil state in automation systems. Fast response, low cost and easy utilisation in automation systems were taken into account for brief foredesign. Oil dielectric properties are proposed as information carrier for lubricating oil state. The proposed sensor is the effect of author's own developments.

Streszczenie

Niniejszy artykuł poświęcony jest opracowaniu wytycznych do budowy czujnika stanu eksploatacyjnego oleju na potrzeby prowadzenia monitoringu stanu oleju w układach automatyki przemysłowej. W założeniach projektowych postawiono przede wszystkim na szybkość działania, niskie koszty budowy oraz łatwość zastosowania w zautomatyzowanych przemysłowych liniach technologicznych. Jako nośnika informacji o stanie oleju smarowego autor proponuje wykorzystać zmiany własności dielektrycznych oleju. Proponowany czujnik jest efektem dotychczasowych prac autora.

 

6-2003 TRIBOLOGIA
Jacek PRZEPIÓRKA*

* Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

EKSPLOATACYJNE EFEKTY PROCESU MODYFIKACJI POLIMEROWO-METALOWYCH WĘZŁÓW TARCIA

EXPLOITATION EFFECT OF MODIFICATION PROCESS OF METAL-POLYMER FRICTION PAIR

Key-words:friction, wear, modification
Słowa kluczowe:tarcie, zużycie, modyfikacja

Summary
It is possible to improve friction characteristics obtained for steel-polymer friction pair by the correlated selection of steel coating deposition process and polymer modification. The proposed procedure based on selection of polymer modification method and coating material to get optimal wear characteristics.

Streszczenie

Przedstawione w artykule wyniki badań dowodzą, że możliwe jest poprawienie charakterystyk tarciowych skojarzenia stal-polimer poprzez skorelowane ze sobą pod względem materiałowym procesy pokrycia stali powłoką przeciwzużyciową oraz modyfikacji polimeru. Zaproponowana procedura badawcza umożliwia dobór materiałów węzła tarcia, umożliwiający uzyskanie optymalnych charakterystyk tarciowych.

 

SIMPRESS

Polskie Towarzystwo Tribologiczne

Instytut Technologii Eksploatacji
2002 01 02 03 04 05 06
2003 01 02 03 04 05 06
2004 01 02 03 04 05 06
2005 01 02

Publikacja dofinasowana przez KBN

Last modification: 28 December 2003 16:57    |   JureK.