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 03 04 05 06
2006 01

Publikacja dofinasowana przez KBN

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 1/2004 (193)

  1-2004 Tibologia

Eugene FELDSHTEIN*, Stanisław LABER*, Oleg G. DEYOJNO**, Margarita A. KARDAPOLOVA**

- *Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, 65-246 Zielona Góra, ul. Podgórna 50.
**Białoruski Narodowy Uniwersytet Techniczny, Wydział Budowy Maszyn, 22-027 Mińsk, pr. F. Skoriny 65.

Odporność na zużycie okryć z samopłynących stopów niklowych po stopowaniu laserowym w warunkach tarcia suchego

The wear resistance of coatings on a basis of self-fluxing nickel alloys after laser alloying in conditions of dry friction

Key-words: self-fluxing nickel alloys, laser proceeding, friction, wear
Słowa kluczowe: stopy samopłynące, obróbka laserowa, tarcie, zużycie

Summary

The paper the results of study of a microstructure and wear resistance of coating on a basis of self-fluxing nickel alloy ПГ-CP3 after laser alloying are presented. The coatings were coated by a plasma metallization method with consequent flashing in laser radiation and by gas-flame burner. The essential distinctions in phase composition and width of a coating are detected depending on a method and conditions of flashing. The studying of wear of coating parts and, for comparison, wear of parts from hardened steel NC10 on the Amsler friction-wear machine have revealed a 1,4 times reduction of dry friction mean coefficient on a surface of coating parts in comparison with parts from a steel NC10. The wear resistance of a friction assembly when using coatings with laser flashing and alloying increases in 2,3 times in comparison with a steel NC10. The variations of a parts surface stereometry after wear are observed.

Streszczenie

W pracy zaprezentowano wyniki badań zmian struktury stereometrycznej powierzchni, mikrostruktury i odporności na zużycie pokryć samopłynących na bazie stopu niklu nr-CP3 po stopowaniu laserowym. Pokrycia nanoszono palnikiem plazmowym, obtapiania dokonano w promieniowaniu laserowym oraz palnikiem gazopłomiennym. Ustalono znaczące różnice w składzie fazowym i grubości warstwy pokrycia w zależności od metody i warunków obtapiania. Badania właściwości tribologicznych badanych pokryć w porównaniu ze stalą NC10 wykazały zmniejszenie średniego współczynnika tarcia na powierzchni pokrycia ok. 1,4 razy oraz zwiększenie odporności na zużycie 2,3 razy. Procesowi tarcia towarzyszą zmiany w stereometrii powierzchni trących.

 

1-2004 Tibologia

Maciej LACHOWICZ*, Włodzimierz DUDZINSKI*,
Krystyna HAIMANN* Marzena PODREZ-RADZISZEWSKA*

- * Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej Politechniki Wrocławskiej, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław.

Struktura i wybrane własności mosiądzów stosowanych na łożyska ślizgowe turbosprężarek

Structure and selected properties of brass for slide bearings of turbochargers

Key-words: materials science, slide bearing, turbocharging, turbo-charger
Słowa kluczowe: materiałoznawstwo, łożysko ślizgowe, turbodoładowanie, turbosprężarka

Summary

Results of material examination of four brass slide bearings used in different types of turbochargers co-operating with spark-ignition or diesel engines are presented. The examination included macro- and microscopic assessment of wear using optical and scanning microscopes, heat treatment, hardness and microhardness measurements, gravimetric and EDX analysis. Type, properties and morphology of structural components were determined, as well as their influence on damage or wear of slide bearings. It was found that the observed damages resulted from incorrect selection of materials with respect to their microstructure.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań materiałowych 4 łożysk ślizgowych wykonanych z mosiądzów pracujących w kilku różnych typach turbosprężarek, przeznaczonych do współpracy z silnikami o zapłonie iskrowym lub samoczynnym. Badania łożysk obejmowały: ocenę stanu zużycia metodami makro- i mikroskopowymi z zastosowaniem mikroskopu optycznego i skaningowego, pomiary twardości i mikrotwardości, obróbkę cieplną, określenie składów chemicznych metodą grawimetryczną oraz z wykorzystaniem mikroanalizatora rentgenowskiego. W wyniku przeprowadzonych badań określono rodzaj, własności i morfologię poszczególnych składników wchodzących w skład struktury oraz ich wpływ na tendencję do uszkodzenia lub zużycia łożysk ślizgowych. Stwierdzono, że występujące uszkodzenia są wynikiem niewłaściwego doboru materiałów pod względem mikrostruktury.

 

1-2004 Tibologia

Krzysztof BIERNACKI*, Jarosław FILIPIAK*

- * Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.

Doświadaczalne potwierdzenie istnienia warstwy przyściennej w smarach plastycznych

The experimental confirmation of boundary layer in grease existence

Key-words: grease, boundary layer
Słowa kluczowe: smar plastyczny, warstwa przyścienna

Summary

The aim of presented paper was experimental confirmation of boundary layer in grease on metalic surface existence. The investigations have proved that grease with polar thickener had other behavior during compression between copper plates and polipropylene plates. The results of experiments showed that dipole interaction has the main reason of boundary layer arisen. This boundary layer is resposible for drop value of resistance flow in conduit during the grease forcing trough.

Streszczenie

W artykule opisano doświadczenie, które dodatkowo potwierdziło istnienie warstwy przyściennej w smarach plastycznych na powierzchni ścianki metalowej. Smar plastyczny, zagęszczony mydłem polarnym, który ściskano pomiędzy płytkami miedzianymi zachowywał się inaczej, aniżeli podczas ściskania go pomiędzy płytkami wykonanymi z polipropylenu. Eksperyment potwierdził, że główną przyczyną powodującą powstawania warstwy przyściennej jest oddziaływanie dipolowe. Warstwa ta odpowiedzialna jest za spadek wartości oporów przepływu smarów plastycznych podczas ich tłoczenia w przewodach.

 

1-2004 Tibologia

Karol KRZEMIŃSKI*, Leszek RUDNIAK**,
Małgorzata DAHLKE***

- *Politechnika Warszawska, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Instytut Techniki Lotnicznej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa.
**Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, ul. Waryńskiego 1, 00-665 Warszawa.
***Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Katedra Materiałoznawstwa, ul. Wiejska 45C. 15-351 Białystok.

Wyciskany film smarowy w stawie biodrowym z panewką porowatą

The fluid squeeze film 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 smarowa

Summary

Analytical research for squeezing out of synovial fluid in human hip joint has been presented in this paper. The fluid flow in joint gap was denoted by Reynolds equation and in porous bush by Laplace'a equation. The spherical pressure distributions in joint gap, resultand carrying force, its components, localization of result and load in human hip joints have been defined. Calculations of change pressure distributions in joint gap for variable height of joint gap and variable permeability of porous bush have been presented. The distributions of speed motions for squeezing out of synovial fluid in human hip joint was denoted. Calculation program FLUENT with finite elements method to perform the calculations was applicated.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań wyciskanego filmu smarowego w stawie biodrowym z panewką porowatą. Ruch cieczy synowialnej w szczelinie smarowej opisano równaniem Reynoldsa, a w panwi porowatej równaniem Laplace'a. Przedstawione zostały przestrzenne rozkłady ciśnienia w szczelinie smarowej, wypadkowy wektor obciążenia, jego składowe stawu oraz położenie. Podano jak zmienia się rozkład ciśnienia w szczelinie smarowej stawu dla różnych wysokości szczeliny oraz dla różnych wartości przepuszczalności porowatej panwi. Określone zostały rozkłady prędkości cieczy synowialnej w szczelinie smarowej dla wyciskanego filmu smarowego. Do przeprowadzenia obliczeń wykorzystano program obliczeniowy FLUENT oparty o metodę elementów skończonych.

 

1-2004 Tibologia

Albert K. POGOSIAN*, Arsen N. KARAPETYAN*,
Karine V. HOVHANNISYAN*

- *State Engineering University of Armenia, 105 Teryan Str., 375009 Yerevan, Armenia.

Study of physico-chemical modification process of heterochained polymers by the fillers minerals

Badania procesów modyfikacji fizykochemicznej polimerów wielołańcuchowych przez wypełniacze mineralne

Key-words: polymer, mineral filler, composite, self-lubrication, wear-resistance
Słowa kluczowe: polimery, wypełniacze mineralne, kompozyty, samosmarność, odporność na zużycie

Summary

The essential influence of the modified by organic lubricating materials mineral fillers (travertine, tuffa, bentonite, marble, basalt) on the structure and properties of the based on the heterochained połymers (formaldehydehyde copolymer, polyamide or polyphenilenoxide) composites are established. Developed composites are characterized by high wear-resistance, improved strength properties, decreased friction coefficient and that extend the opportunities of their application in machinę friction unites.

Streszczenie

Określono zasadniczy wpływ modyfikowanych materiałów smarowych w postaci wypełniaczy mineralnych (trawertyn, tufa, bentonit, marmur, bazalt) na strukturę i właściwości wielolańcuchowych kompozytów polimerowych (kopolimer formaldehydowy, poliamid lub tlenek polifenylenu). Opracowane kompozyty charakteryzują się wysoką odpornością na zużycie, podwyższonymi właściwościami wytrzymałościowymi, mniejszym współczynnikiem tarcia i rozszerzonymi możliwościami zastosowania w tarciowych węzłach maszynowych.

 

1-2004 Tibologia

Denis V. TKACHUK*, Pavel N. BOGDANOVICH*

- *Metal-Polymer Research Institute of Belarus Academy of Sciences 32 a Kirov St., Gomel. 246050 Belarus.

Temperature fields in a high-speed friction contact

Pola temperatury w szybkobieżnym styku tarciowym

Key-words: contact, spot, friction, frictional heating, high temperature, surface layer, temperatare distribution
Słowa kluczowe: styk tarciowy, procesy cieplne, temperatura tarcia, warstwa wierzchnia, rozkłady temperatury

Summary

Experiments intended to understand heat phenomena in sliding contacts were performed, their results arę presented below. Asperities in contact were find to undergo pulse effect of the temperature approaching the melting point of one of the fńction members. It was detected that temperatures higher than the melting point can be generated in the sapphire-aluminum and sapphire-polyethylene pairs. Temperature distribution over the local heat source area as well as in depth of the parts in contact is determined.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesów cieplnych w styku ślizgowym. Wykazano, że w obszarze styku nierówności, pulsacyjnie narastająca temperatura może osiągać wartości zbliżone do temperatury topnienia jednego z elementów pary tarciowej. Dla skojarzeń szafir-aluminium oraz szafir-polietylen, temperatura tarcia może przekroczyć punkt topnienia. Określono rozkłady temperatury na powierzchni tarcia oraz w głębi elementu stykowego.

 

1-2004 Tibologia

Andrzej MISZCZAK*

- *Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Techniki, ul. Morska 81-87. 81-225 Gdynia.

Nośność poprzecznych łożysk ślizgowych smarowanych lepkosprężystymi ferrosmarami

Capacity of slide journal bearings lubricated with viscoelastic lubricants

Key-words: numerical calculation, pressure distributions, values of/pressure corrections, values of capacity corrections, ferrolubricant
Słowa kluczowe: obliczenia numeryczne, rozkłady ciśnienia, wartości korekt ciśnienia, wartości korekt nośności, ferrosmary

Summary

This paper presents numerical analysis of changes of hydrodynamic pressure and capacities of slide cylindrical journal bearings lubricated with non-Newtonian, viscoelastic and ferromagnetic oils in magnetic fields.
Pressure and capacity changes caused by the viscoelastic oil properties are numerically examined for stationary isothermal lubrication. The distribution changes of hydrodynamic pressure are determined for slide bearing geometry often occurring in practice i.e. for dimensionless length L1 = 1/2 and L1 = 1 and for relative eccentricities l = 0.3; l = 0.5; l = 0.7. In very much cases occurring in lubrication with viscoelastic lubricants for example for the ratio bo/ao = -0.5 of pseudo-viscosity coefficients of oil, the pressure is constant in bearing gap height direction. This paper presents numerical simulations of some particular cases occurring during the lubrication with viscoelastic oils, where bo/ao = -0.4 and especially for short bearing and for high relative eccentricities. In this cases the changes of hydrodynamic pressure in gap height direction can be take a non-negligibly values. Pressure distributions for slide journal bearing lubricated with Newtonian oils and pressure corrections caused by the influences of temperature on the oil viscosity values are presented in foregoing authors papers.

Streszczenie

Niniejsza praca zawiera analizę numeryczną wartości zmian ciśnienia hydrodynamicznego oraz sił nośnych poprzecznych walcowych łożysk ślizgowych smarowanych nienewtonowskimi, lepkosprężystymi olejami o własnościach ferromagnetycznych w polu magnetycznym. Wartości zmian ciśnienia i sił nośnych, zwane dalej korektami, wyznaczono numerycznie dla stacjonarnego izotermicznego smarowania. Rozkłady korekt ciśnienia hydrodynamicznego wyznaczono dla najczęściej występujących geometrii łożysk, tzn. dla bezwymiarowej długości L1 = 1/2 i L1 = l oraz dla mimośrodowości względnych l = 0,3; l = 0,5; l = 0,7. Dla większości przypadków zachodzących podczas smarowania olejami lepkosprężystymi dla bo/ao = -0,5 wartość ciśnienia nie ulega zmianie po grubości filmu olejowego. W pracy dokonano symulacji numerycznej pewnych przypadków szczególnych, zachodzących przy smarowaniu olejami o własnościach lepkosprężystych dla bo/ao = -0,4, w przypadku łożysk krótkich o dużych mimośrodach, dla których zmiany wartości ciśnienia po grubości filmu smarnego mogą przyjmować pewne nie pomijalne wartości. Rozkłady ciśnienia hydrodynamicznego uwzględniające smarowanie klasycznym newtonowskim olejem oraz korekty ciśnienia hydrodynamicznego uwzględniające zmiany lepkości od ciśnienia, temperatury, jak również od przekoszenia osi wału względem osi panewki oraz od pola magnetycznego, zaprezentowane zostały we wcześniejszych pracach autora.

 

1-2004 Tibologia

Krzysztof Ch.WIERZCHOLSKI*

- * Technical University Gdańsk, Faculty of Ocean Engineering&Ship Technology, 80-952 Gdańsk, Narutowicza 11, Gdynia Maritime University, Faculty of Marine Engineering. E-mail:wierzch @ am.gdynia

Unsteady periodic pressure and capacity for viscoelastic lubrication in spherical hip joint

Nieustalone okresowe ciśnienie i nośność w lepkosprężystym smarowaniu sferycznego stawu biodrowego

Key-words: viscoelastic lubrication, human hipjoint, unsteady motion
Słowa kluczowe: smarowanie lepkosprężyste, staw bibdrowy człowieka, ruch niestacjonarny

Summary

The purpose of this article is to present numerical calculations of pressure and capacities for hydrodynamic, viscoelastic lubrication of human hip joint gap in unsteady motion. We assume that spherical bonę head in human hip joint moves in two directions namely in circumference and meridian directions. Basic equations describing synovial fluid flow in human hip joint are solved on the analytical and numerical way. Numerical calculations are performed in Mathcad 2000 Professional Program, taking into account the method of Finite Differences. This method satisfies stability of numerical solutions of partial differential equations and gives real values of pressure and capacity forces occurring in human hip joints.

Streszczenie

Według danych WHO w 1988 roku w USA, całkowity koszt leczenia osteoporozy wyniósł około 54,6 biliona dolarów. W Niemczech roczna ilość przypadków leczenia osteoporozy wynosi ponad 30 milionów, czego skutkiem jest ponad 50 milionów dni czasowej lub okresowej niezdolności do pracy. Tak więc wzrost ilość zachorowań związanych z brakiem zdolności funkcjonowania stawów człowieka rośnie zgodnie ze wzrostem funkcji wykładniczej. Ponieważ większość chorób stawu jest wynikiem niewłaściwego lub niewystarczającego smarowania powierzchni stawu w ruchu niestacjonarnym, stąd uzasadnione jest podjęcie niniejszych badań.
Niniejsza praca przedstawia obliczenia numeryczne rozkładu wartości ciśnienia i siły nośnej podczas hydrodynamicznego smarowania w szczeliny stawu biodrowego człowieka przy uwzględnieniu okresowego ruchu niestacjonarnego oraz lepkosprężystych właściwości cieczy synowialnej zmieniających się w czasie. Takie właściwości cieczy synowialnej nie były uwzględniane w dotychczasowych pracach naukowych przy modelowaniu numerycznym stawu biodrowego człowieka. Ponieważ ciecz synowialna wykazuje lepkospężyste właściwości zmienne w czasie, stąd zdaniem autora celowe są badania w tym zakresie.
W przeprowadzonych badaniach przyjmujemy, że sferyczna głowa stawu biodrowego człowieka porusza się w dwóch kierunkach, a mianowicie w kierunku obwodowym (równoleżnikowym) i południkowym. Równania podstawowe opisujące przepływ cieczy synowialnej w szczeliny stawu biodra człowieka zostały rozwiązane na drodze analitycznej i numerycznej. Obliczenia numeryczne wykonane zostały przy wykorzystaniu Programu Mathcad 2000 Professional, i zastosowaniu metody różnic skończonych. Metoda ta zapewnia stabilność numerycznych rozwiązań równań różniczkowych cząstkowych i daje rzeczywiste wartości rozkładów ciśnienia i sil nośnych występujących w szczelinach stawu biodrowego człowieka.

 

1-2004 Tibologia

Jarosław MOLENDA*, Monika MAKOWSKA*,
Marian GRĄDKOWSKI*

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

Mechanizmy oddziaływań niekonwencjonalnego dodatku przeciwzużyciowego z powierzchnią stali

Mechanisms of interaction between unconventional aw additive and steel surface

Key-words: tribochemistry, antiwear additives, 4-allyl-2-methoxyphenol, carboxylates
Słowa kluczowe: tribochemia, dodatki przeciwzużyciowe, 4-allilo-2-metoksyfenol, karboksylany

Summary

It has been studied tribochemical reactions of 4-allyl-2-methoxyphenol (AMF) aiming at determining the chemical structure of formed surface products. SEM images indicated the formation of layer on the metal surface. EDS analysis anabled to find that these compounds contain carbon and oxygen atoms in the structure. Examination of wear tracks by means of FTIRM provided clear evidence for oxidation reactions proceeding under the boundary lubrication process. Additionally, the carboxylate and/or chelate structure formation was confirmed by XPS results. It is also of importance that the hydroxyl group of that molecule takes part in triboreactions.

Streszczenie

W pracy badano mechanizmy tribochemicznych reakcji niekonwencjonalnego dodatku przeciwzużyciowego (4-allilo-2-metoksyfenolu). Dla osiągnięcia celu pracy niezbędne było określenie struktury chemicznej produktów tych przemian, odłożonych na powierzchni tarcia elementów ze stali. Na podstawie obrazów SEM stwierdzono obecność warstwy produktów triboreakcji na powierzchni tarcia. Analiza EDS umożliwiła zidentyfikowanie składu pierwiastkowego (C, O) powstających związków chemicznych. Badania FTIRM pozwoliły natomiast potwierdzić przebieg reakcji utleniania z udziałem wiązania podwójnego zastosowanego dodatku, a XPS - zidentyfikować skład chemiczny produktów, związanych z powierzchnią stali. Stwierdzono, iż efektywność przeciwzużyciowa 4-allilo-2-metoksyfenolu jest wynikiem jego aktywności tribochemicznej, prowadzącej do powstawania podczas tarcia związków o strukturze karboksylanów i/lub układów chelatowych.

 

1-2004 Tibologia

Michał WASILCZUK*

- *Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. (0...58)347-25-84.

Optymalny kształt szczeliny smarowej hydrodynamicznego łożyska wzdłużnego dla zróżnicowanych wymuszeń

Optimum film profile of a hydrodynamic thrust bearing for various operating conditions

Key-words: hydrodynamic thrust bearing, oil gap profile, shape optimization, bearing design
Słowa kluczowe: hydrodynamiczne łożysko wzdłużne, kształt szczeliny smarowej, optymalizacja, projektowanie

Summary

Oil gap profile exerts a great influence on the bearing properties therefore obtaining a film profile close to an optimum should improve bearing performance. Optimization of oil film profile was a classical task of the theory of hydrodynamic lubrication but due to complexity of calculations, isothermal models of oil film were used until recently. Now it is possible to utilize more realistic oil film models.
Safe operation of a hydrodynamic bearing is limited by three limits: minimum film thickness limit, specific load limit and temperature limit. Limits of operation of hydrodynamic bearings may be used for setting optimisation objectives. Thus, optimisation objective function should combine at least two main criteria: maximisation of film thickness should be more important at lower speeds, while at higher speeds minimisation of temperature should be a principal objective. According to this a special objective function of two variables (minimum film thickness and maximum temperature) was devised. Technical literature enables one to determine limiting values of minimum film thickness and maximum temperature. Minimum film thickness nad maximum temperature were used as optimisation constraints and were also utilized in a goal function in such way that the optimisation goal was to cause that actual bearing film thickness and temperature were as far from limiting values as possible in order to make bearing operation as safe as possible.
Film profile was described by 10 parameters which were altered in the course of optimisation procedure. For each set of parameters minimum film thickness and maximum temperature were calculated with the use of thennohydrodynamic model of the oil film. Calculated film thickness and temperature were used to calculate value of the goal function and then current value of the function was compared with its previous value and decisions on changes of parameters describing film profile were made within the optimisation procedure. Repetition of such steps was carried out until changes in the value of objective function became insignificant.
Operating conditions for calculations were specified according to the load carrying capacity of typical industrial tilting pad thrust bearings on the basis the manufacturers' catalogues. Optimization was carried out for low, medium and high-speed conditions to observe the influence of operating conditions on the profile. Optimum film profiles obtained for different operating conditions vary in ratio of minimum to maximum film thickness, circumferential length, and shape type (convex, flat or concave). In the low-speed case bearing surface is of pocket shape in order to stop side leakage and increase minimum film thickness, whereas optimum profile for higher speeds becomes flat or even slightly convex. Such a result for higher speed seems to reflect increasing importance of maximum temperature factor in the objective function. Despite of such differences in optimum shape of the oil gap it is a common practise to use the same bearings for a variety of operating conditions, which means that in an industrial bearing the real oil film gap profile is far from optimum. Such differences are an important reason for utilization of optimisation results in design of the bearings which should improve their performance. The development of CAD/CAM systems seems to make it economically feasible that in near future bearings are individually designed and manufactured.

Streszczenie

Kształt szczeliny smarowej w hydrodynamicznym łożysku wzdłużnym ma duży wpływ na jego właściwości, dlatego uzyskanie optymalnego kształtu szczeliny smarowej podczas pracy powinno przyczynić się do poprawy właściwości łożyska. Jednak studia literaturowe na temat metod projektowania i doboru hydrodynamicznych łożysk wzdłużnych wykazały, że stosowane metody projektowania nie uwzględniają optymalizacji kształtu szczeliny jako metody polepszania właściwości łożyska. Ponadto spotykane w literaturze prace na temat optymalizacji ze względu na zastosowane w nich założenia nie uwzględniały zależności pożądanego kształtu szczeliny smarowej od warunków pracy łożyska (wymuszeń). Wykorzystując opracowaną metodykę optymalizacji kształtu szczeliny smarowej przeprowadzono teoretyczne badania wpływu wymuszeń na postać optymalnego kształtu szczeliny smarowej. Podczas optymalizacji zastosowano specjalną funkcję celu zapewniającą maksymalizację bezpieczeństwa pracy łożyska. Uzyskane wyniki optymalizacji przeprowadzonej dla różnych wymuszeń wykazały, że optymalne kształty szczeliny smarowej są bardzo zróżnicowane w zależności od wymuszeń działających na łożysko podczas pracy, co przekonuje do celowości wykorzystania optymalizacji kształtu szczeliny smarowej podczas projektowania łożyska.

 

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 2/2004 (194)
  2-2004 Tibologia

Czestaw KAJDAS* , Ken'ichi HIRATSUKA**,
Agnieszka BORKOWSKA*

- *Politechnika Warszawska, Instytut Chemii w Ptocku, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, tel. (024) 3672-191.
**Chiba Institute of Technology, Department of Mechanical Science and Engineering, 2-17-1, Tsudanuma, Narashino, Chiba, 275-8588, Japonia.

Kataliza i tribokataliza

Catalysis and tribocatalysis

Key-words: tribochemistry, tribocatalysis, heterogeneous catalysis, NIRAM-HSAB, exoelectrons
Słowa kluczowe: tribochemia, tribokataliza, kataliza heterogeniczna, NIRAM-HSAB, egzoelektrony

Summary

A non-catalytic chemical reaction presented by an equation: A + B = AB is of rather slow rate. A catalytic reaction defined by equations:

A + Xk1 (catalyst) = A Xk1
AXk1+B=AB + Xk1

is faster. A catalyst under friction conditions (Xk1) causes a further rise in the reaction rate:

A + Xk2 (catalyst) = A Xk2
AXk2+B=AB + Xk2

which is mentioned in relevant literature [L.4-6]. A question is therefore to be asked: what may be a main reason for which a catalyst under friction conditions (Xk2) causes a further rise in the reaction rate? The main objective of this paper is to find an answer to that question and to make an attempt to define a mechanism of heterogeneous catalysis. It is supposed, that from the view-point of reaction mechanism both catalytic processes and typical tribochemical reactions might relate to the same driving force- governed by the affect of the exoelectrons. It is therefore hypothesized that some heterogeneous catalytic processes proceed according to the NIRAM-HSAB approach similarly to tribochemical reactions. This mechanism consists in initiating of tribochemical reactions by low energy electrons (exoelectrons), which are emitted during boundary friction. They react with molecules present in rubbing contact area, which then dissociate forming an anion and a radical or negative-ion-radical. Those molecules then induce a lot of chemical reactions. This mechanism is supposed to govern many specific tribochemical reactions. For the last two years NIRAM has been successfully used to elucidate several tribocatalytic reactions. This concept may also be useful in explaining such heterogeneous catalytic processes as the synthesis reactions of water [L. 18] and carbon dioxide [L. 19]. Although not all aspects of this matter has been yet made clear, this concept seems to be a good starting point for further investigation and research.

Streszczenie

Praca stanowi zwarty przeglad zwiazku reakcji tribochemicznych z procesem katalizy i tribokatalizy. Zwykła reakcja chemiczna ma przebieg powolny. Reakcja katalityczna ma przebieg szybki. Katalizator w warunkach tarcia powoduje dalsze przyspieszenie reakcji.
Powstaje zatem pytanie, co jest zasadniczą przyczyną, że katalizator w warunkach tarcia powoduje dalszy wzrost szybkości reakcji. Uzyskanie odpowiedzi na to pytanie jest celem tego artykułu, który ma również wskazać nowe podejście do mechanizmu katalizy heterogenicznej. Przypuszcza się, że zarówno typowe reakcje tribochemiczne, jak i reakcje katalityczne mogą wiązać się z tą samą siłą napędową, której wspólnym mianownikiem jest emisja egzoelektronów. Tak więc mogą one zachodzić zgodnie z mechanizmem NIRAM-HSAB. Mechanizm ten polega na inicjowaniu reakcji tribochemicznych za pomocą niskoenergetycznych elektronów (egzoelektronów) emitowanych w warunkach tarcia granicznego. Oddziałują one z cząsteczkami obecnymi w obszarze styku tarciowego, które wówczas dysocjują tworząc anion i rodnik lub anionorodnik. Te cząsteczki dają następnie początek wielu reakcjom chemicznym. Mechanizm ten wyjaśnia szereg specyficznych reakcji tribochemicznych. W ostatnich dwóch latach NIRAM został z powodzeniem zastosowany również do wyjaśnienia mechanizmu niektórych reakcji tribokatalitycznych. Przedstawiony w artykule przegląd wyników badań na przykładach reakcji syntezy wody i dwutlenku węgla umożliwia lepiej zrozumieć mechanizmy reakcji katalizy heterogenicznej. Jakkolwiek nie wszystkie aspekty tego zagadnienia zostały jeszcze poznane, to wydaje się być ono dobrym punktem wyjścia do dalszych badań i rozważań.

 

2-2004 Tibologia

Zorica VUKADINOVIC*, Danica JOSIFOVIC**

- *„Zastava Automobiles”, R&D Centre Automobile Institute, Trg topolivaca 4, 34000 Kragujevac, Serbia and Montenegro, e-mail: zokaruza @ ptt.yu, zoka @ ia.kg.ac.yu
**Faculty of Mechanical Engineering Kragujevac, Sestre Janjic 6, 34000 Kragujevac, Serbia and Montenegro.

Determination of wear products in oils by atomic absorption spectroscopy (AAS)

Oznaczanie produktow zuzycia za pomoca atomowej spektroskopii absorpcyjnej

Key-words: atomic absorption spectroscopy, oils, wear products
Słowa kluczowe: atomowa spektroskopia absorpcyjna, oleje, produkty zuzycia

Summary

Direct involvement of lubricants in contact processes inside tribological systems with a basic task to stop direct interaction between surfaces of elements gives them a special role from the aspect of maintenance. This role is even more important if we know that lubricants are information carriers on overall condition of the system where special attention is paid to the processes effecting functionality, reliability, and durability. The importance of this information is particularly noticeable during monitoring and system diagnostics because the analysis of oil can detect signs of potential problems leading to failure and allow an insight into the effects of lubricants on system functioning.
The paper shows the analysis of atomic absorption spectroscopy method (AAS) and an overview of test results regarding concentration of wear products in transmission and motor oils during synchronization to durability system tests.

Streszczenie

Olej smarowy w styku tribologicznym nie tylko oddziela powierzchniowych elementów węzła tarcia, ale także jest nośnikiem ważnych informacji. Jest to szczególnie istotne podczas monitorowania i diagnozowania systemu, ponieważ dzięki analizie stanu oleju można wykryć symptomy potencjalnych problemów, a w konsekwencji zapobiec nieprawidłowościom w funkcjonowaniu systemu tribologicznego. W pracy omówiono wyniki badań AAS zawartości cząstek zużycia w olejach przekładniowych i silnikowych podczas testów zużyciowych.

 

2-2004 Tibologia

ELŻBIETA HORSZCZARUK*

- *Katedra Konstrukcji Żelbetowych i Technologii Betonu, Politechnika Szczecińska, Al. Piastów 50, 70-311 Szczecin, tel. (091) 449-49-00, fax (091) 449-43-69.

Wear kinetics of ordinary concrete exposed to abrasive wear

Kinetyka zużycia betonow zwykłych narażonych na zużycie abrazyjne

Key-words: abrasive resistance, ordinary concrete, wear kinetics
Słowa kluczowe: odporność na ścieranie, beton zwykły, kinetyka zużycia

Summary

This paper presents the results of the examinations of abrasive wear of the standard concrete. There were three series of examinations: series I - various values of the w/c ratio (compressive strength 30÷50 MPa), series II - various granulation of aggregate with constant value of w/c ratio, seriees III - various intensity of the load obtained through the changes in abrasive mix velocity. All the concrete mixes were produced with Portland cement CEM I 32,5 R and natural gravel with maximum granulation of 16 mm. The studies were conducted on a specially constructed examination stand. I included the model of kinetic abrasive wear of the examined concrete and compared it to other results of abrasive wear modelled with various methods.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań zużycia betonów zwykłych narażonych na działanie erozji abrazyjnej. Badania przeprowadzono w trzech seriach: I seria - różne wartości wskaźnika w/c (wytrzymałość na ściskanie 30-50 MPa), II seria - zmienne uziarnienie kruszywa przy stałej wartości w/c, III seria - zmienna intensywność obciążenia modelowana przez zmiany prędkości mieszaniny ściernej. Wszystkie mieszanki wykonano na cemencie portlandzkim CEM I 32.5 R, kruszywie naturalnym otoczakowym o maksymalnym uziarnieniu do 16 mm. Badania zużycia abrazyjnego betonu przeprowadzono na specjalnie skonstruowanym stanowisku badawczym. Dla badanych betonów przedstawiono przebiegi zużycia abrazyjnego w funkcji czasu.

 

2-2004 Tibologia

Krzvsztof Ch. WIERZCHOLSKI*

- *Technical University, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdansk, Faculty of Ocean Engineering&Ship Technology.

Viscoelastic lubrication of human hip joint for impulsive motion after injury

Lepkosprężyste smarowanie stawu biodrowego człowieka dla impulsywnego ruchu po urazie

Key-words: injury, viscoelastic lubrication, impulsive motion
Słowa kluczowe: uraz, smarowanie lepkosprężyste, ruch impulsywny

Summary

This paper presents analytical and numerical solutions of velocity components for synovial fluid flow and pressure and capacities in spherical hip joint gap for hydrodynamic unsteady viscoelastic lubrication in a few or several dozen microseconds after impulse. These parameters of lubrication have very important changes in very short time and are not measurable in experimental way in the time of several microseconds. Therefore analytical and numerical results presented in this paper are necessary in the therapy after trauma.

Streszczenie

Tematem niniejszej pracy są parametry smarowania lepkosprężystą cieczą synowialną stawu biodrowego człowieka w czasie kilku lub kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu mikrosekund po doznanym urazie. W niniejszej pracy rozpatruje się urazy wywołujące zmniejszenie lub zwiększenie wysokości i zmiany kształtu szczeliny stawu, które to zmiany po pewnym określonym czasie po doznanym urazie mogą zaniknąć. W konsekwencji takich urazów i to w bardzo krótkim czasie, rzędu mikrosekund, następują bardzo istotne zmiany parametrów smarowania. Mamy tu na uwadze zmiany rozkładów wartości ciśnienia i sił nośnych. Takie zmiany warunków smarowania nieustalonego mają - zdaniem traumatologów i ortopedów - istotny wpływ na trwałe lub czasowe uszkodzenie stawu, a wiedza na temat tych zmian ma decydujące znaczenie na trafne postawienie diagnozy i dalsze leczenie zachowawcze lub operacyjne. Ponieważ decydujący okres, w którym dokonują się wspomniane zmiany smarowania, trwa zaledwie kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt mikrosekund, stąd pomiar tych zmian jest bardzo kosztowny, utrudniony, a nawet niemożliwy ze względu na krótki czas, tym bardziej, że w sytuacji urazu i towarzyszącego mu bólu trudno jest natychmiastowo sięgnąć po przyrządy pomiarowe. Wobec powyższego analityczno-numeryczne wyznaczanie wartości ciśnienia siły nośnej w stawie biodrowym człowieka w czasie kilku lub kilkudziesięciu mikrosekund po urazie dokonanym przez siłę, jest zdaniem autora bardzo celowe. Przedstawione wyniki badań wzbogacą z pewnością bazę niezbędnych danych, potrzebną ortopedom w diagnozie i terapii.

 

2-2004 Tibologia

Andrzej KOTNAROWSKI*, Romuald MAKOWSKI*,
Ryszard MARCZAK*, Dmitrij MOROZOW**

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, TEPiM, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom.
**Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, IBM, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.

Badanie możliwości modyfikacji olejowych cieczy chłodząco-smarujących za pomocą proszków metali

Examination of possibilities of oil cutting fluids modification with metal powders

Key-words: cutting fluid, metal powder
Słowa kluczowe: ciecz smarująco-chłodząca, proszek metalu

Summary

The paper discusses influence of fine-dispersive metal powders, used as additives to lubricating and cooling fluids, on tribological properties of model friction couples lubricated with their help. Presented in the paper purpose of examination resulted from anterior learning about modification possibilities of tribological properties of friction couples with addition of metal powders of very high dispersion to lubricating fluid composition. Results of own tests as well as reports of another authors bring facts about positive influence of metal powders of different dispersion degree (grain sizes from micrometers to nanometers) addition to lubricants on their tribological properties, manifested in mixed friction couples.

Streszczenie

Artykuł dotyczy wpływu dodatku drobnodyspersyjnych proszków metali do olejowych cieczy smarujących i chłodząco-smarujących na właściwości tribologiczne, smarowanych nimi modelowych węzłów tarcia. Prezentowana w artykule tematyka badawcza wypływa z wcześniejszego stwierdzenia możliwości modyfikacji właściwości tribologicznych węzłów tarcia poprzez dodanie do składu cieczy smarującej, w tym chłodząco-smarującej, proszków metali o bardzo dużej dyspersji, dochodzącej do koloidalnej. Faktów takiej korzystnej modyfikacji dostarczają wyniki badań własnych oraz doniesienia różnych autorów, mówiące o pozytywnym wpływie dodatku proszków metali o różnym stopniu dyspersji (o wielkości ziaren rzędu od dziesiątek mikrometrów aż do pojedynczych nanometrów) do substancji smarowych na ich właściwości tribologiczne, przejawiające się w skojarzeniach, pracujących w warunkach tarcia mieszanego.

 

2-2004 Tibologia

Jan SADOWSKI*

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

Niezawodność elementarnego zjawiska tarcia

Reliability of elementary friction phenomenon

Key-words: reliability, propability, Archard's theory, surface unevenness point of contact, friction, wear
Słowa kluczowe: niezawodność, prawdopodobieństwo, teoria Archarda, styk nierówności powierzchni, tarcie, zużycie

Summary

In work one analysed reliability of friction phenomenon stepping out in point of contact of elementary bodies surface. By this reliability is understands ability of elementary point of contact to realization of friction without creations of wear part, and its measure is probability of realization this assignments. It was analysed with J.F. Archard wearing theory. Realizing sketched aim one used author's theory of resistance on tribologic wearability. Additionally presented one the results of experiment researches of specific work wearing, to fix quantitative relationships between analysed probability and with temperature of point of contact of macroscopic bodies and with hardness of more soft material of friction pair. Range of considerations was limited to model chance of friction technically dry and of stabilized wearing of eight systems of metallic bodies. Counted values of reliability R for case of group of model researches contain oneself in section from 0, 999523 to 0, 999994. Greater values answer to smaller temperature of bodies point of contact Q. Reliability of elementary friction phenomenon is greater for alloys of non-ferrous metals than for alloys of iron.

Streszczenie

W pracy zanalizowano niezawodność zjawiska tarcia występującego w styku elementarnym powierzchni ciał. Przez tę niezawodność rozumie się zdolność elementarnego styku do realizacji tarcia bez utworzenia cząstki zużycia, a jej miarą jest prawdopodobieństwo wykonania tego zadania. Do jego zanalizowania posłużono się teorią zużycia J.F. Archarda. Realizując nakreślony cel zastosowano autorską teorię odporności na zużywanie tribologiczne. Ponadto przytoczono wyniki badań eksperymentalnych pracy właściwej zużycia, aby ustalić ilościowe związki między analizowanym prawdopodobieństwem a temperaturą styku makroskopowego ciał i twardością bardziej miękkiego materiału elementu pary trącej. Zakres rozważań ograniczono do modelowego przypadku tarcia technicznie suchego i zużywania ustabilizowanego ośmiu systemów ciał metalicznych. Obliczone wartości niezawodności R dla przypadku grupy modelowych badań zawierają się w przedziale od 0,999523 do 0,999994. Większe wartości odpowiadaj ą mniejszej temperaturze styku ciał Q. Niezawodność elementarnego zjawiska tarcia jest większa dla stopów metali nieżelaznych niż dla stopów żelaza.

 

2-2004 Tibologia

Monika MAKOWSKA*, Jarosław MOLENDA*,
Marian GRĄDKOWSKI*

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

Badanie mechanizmu tribochemicznych przemian olejów roślinnych

Mechanism of tribochemical changes of vegetable oils

Key-words: vegetable oils, rape-seed oil, friction, chemical changes
Słowa kluczowe: oleje roślinne, olej rzepakowy, tarcie, przemiany chemiczne

Summary

It has been investigated molecular structure of rape-seed oil chemical changes proceeding during friction in ball-on-disk steel system. Tribological tests were performed at 20°C and 100°C. The lubricant coming from friction couple was separated by means of Gas Chromatography and detected by Mass Spectrometry. The results give evidence of the formation oxygen-containing organic products, mainly aldehydes, at ambient temperature and besides carboxylic acids at elevated temperature. It has been under discussion mechanisms of these products formation as well as influence of them on used properties of the oil.

Streszczenie

Zbadano strukturę cząsteczkową produktów przemian chemicznych, jakim podlega olej rzepakowy podczas tarcia w skojarzeniu kula-tarcza, wykonanym ze stali. Testy tribologiczne przeprowadzono w temperaturze 20°C i 100°C. Na podstawie wyników badań GC/MS, którym poddano olej pobrany z węzła tarcia, stwierdzono, iż w temperaturze pokojowej powstają produkty tlenoorganiczne, głównie aldehydy, a w podwyższonej - również kwasy karboksylowe. Przedyskutowano mechanizmy powstawania tego typu związków oraz ich wpływ na właściwości użytkowe oleju.

 

2-2004 Tibologia

Paweł DROŹDZIEL*, Piotr IGNACIUK**

*- *Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 36,20-618 Lublin, tel. 081 53-81-200, e-mail: p.drozdziel @ pollub.pl **Katedra Silników Spalinowych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 36,20-618 Lublin, tel. 081 53-81-258, e-mail: p.ignaciuk @ pollub.pl

Ocena zmian własności oleju silnikowego w trakcie badań stanowiskowych rozruchów silnika spalinowego

Estimation of engine oil property changes during laboratory combustion engine start-ups tests

Key-words: engine start-up, property of engine oil lubricity
Słowa kluczowe: rozruch silnika, własności smarne oleju silnikowego

Summary

This article presents the results of changes of physical and chemical propriety of TURDUS engine lubricant during start-ups in different temperatures of 4C90 diesel engine in laboratory conditions. Changes of physical and chemical properties of TURDUS engine oil observed during engine start-ups are the results of: penetration of fuel, water out dropping from gases mixture in crankshaft space and the gross of solid contaminations which are the products of tribological engine parts wear.

Streszczenie

Artykuł prezentuje wyniki oceny zmian wybranych właściwości fizykochemicznych oleju smarującego TURDUS podczas rozruchów w różnych temperaturach silnika 4C90 o zapłonie samoczynnym w warunkach badań stanowiskowych. Obserwowane zmiany właściwości fizykochemicznych oleju TUDRUS podczas rozruchów wynikają z przedostawania się do niego nieopalonego paliwa, wykraplaniem się wody z mieszaniny gazów w przestrzeni wału korbowego oraz wzrostu zanieczyszczeń stałych, będących produktami zużycia występującego w układach tribologicznych silnika.

 

2-2004 Tibologia

Andrzej KOTNAROWSKI*

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

Zastosowanie nanoproszku miedzi do modyfikacji olejów obróbkowych

Application of copper nanopowder for cutting oils modification

Key-words: cutting oil, copper nanopowder
Słowa kluczowe: olej obróbkowy, nanoproszek miedzi

Summary

The paper presents results of examination made about possibilities of copper nanopowder application as additive to cutting oils, modifying their tribological properties. Results of friction tests, made with T-05 apparatus use, as well as results of obtained wear measurements (made with scanning profile meter Form Talysurf Series 2 help) testify to positive effect of copper nanopowder (of 66 nm mean particle size) on tribological properties of oils manifesting in couples of materials characteristic for machining processes.

Streszczenie

Artykuł omawia wyniki badań nad zastosowaniem nanoproszku miedzi, jako dodatku do olejów obróbkowych, modyfikującego ich właściwości tribologiczne. Wyniki badań tarciowych świadczą o korzystnym wpływie nanoproszku miedzi na właściwości tribologiczne domieszkowanych nim olejów (ujawniające się w skojarzeniach materiałowych, charakterystycznych dla procesów obróbki skrawaniem). Do modyfikacji składu olejów obróbkowych zastosowano nanoproszek miedzi, o średniej wielkości ziarna wynoszącej 66 nm. Właściwości tribologiczne skojarzeń tarciowych badano za pomocą testera T-05 oraz z wykorzystaniem profilometru skanującego Form Tałysurf Series 2.

 

2-2004 Tibologia

Rafał SUWART*

- *Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.

Wykorzystanie pyłów skórzanych i poliuretanowych jako dodatków do smarów technologicznych

Application of leather and polyurethane dust as additives to forming greases

Key-words: ecology, tribology, metal forming, lubrication, footwear industry
Słowa kluczowe: ekologia, tribologia, obróbka plastyczna, smarowanie, przemysł obuwniczy

Summary

This paper is a review of the author's research on application of waste from footwear industry (leather and polyurethane dust) as fillers in greases used in metal forming.
The results show that the leather and polyurethane dust improves lubricating properties of base greases used in metal forming.

Streszczenie

Praca stanowi syntezę badań autora nad zastosowaniem odpadów z przemysłu obuwniczego w formie pyłów skórzanych i poliuretanowych, jako wypełniaczy smarów technologicznych stosowanych w obróbce plastycznej metali.
Z przeprowadzonych badań wynika, że dodatki pyłów skórzanych i poliuretanowych polepszają własności smarne smarów bazowych, stosowanych jako smary technologiczne w obróbce plastycznej metali.

 

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 3/2004 (194)
  3-2004 Tibologia

Jan BURCAN*, Anna SŁAWIŃSKA*

- *Instytut Konstrukcji Maszyn Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924Łódź.

Eksperymentalne badania wzdłużnych pasywnych łożysk magnetycznych

Experimental investigations of axial passive magnetic bearings

Key-words: permanent magnets, rare earth compounds, passive axial bearing, unitary
Słowa kluczowe: magnesy trwałe, związki ziem rzadkich, łożysko wzdłużne pasywne, obciążenie jednostkowe

Summary

The paper presents the description of a research stand, methodology and results of dynamic research of single- and double-acting passive magnetic bearings. It describes exemplary experimental runs of the curves of the carrying load ability, fording loss and the change of the vibration damping coefficient in the function of the rotor rotational speed for different gap values of bearings made of NdFeB magnets.

Streszczenie

W referacie zawarto opis stanowiska, metodykę i wyniki badań dynamicznych jednostronnych i dwustronnych pasywnych łożysk magnetycznych. Przykładowo podano eksperymentalne przebiegi nośności, strat brodzenia oraz zmianę współczynnika tłumienia w funkcji prędkości obrotowej wirnika i różnych wartości szczeliny łożysk wykonanych z magnesów NdFeB.

 

3-2004 Tibologia

Dymitry CAPANIDIS*

- *Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczny Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.

Badania tribologiczne kompozytów ślizgowych na bazie polioksymetylenu (POM) - tarnoformu

Tribological testing of polyoxymethylene (POM) - tarnoform sliding composites

Key-words: polyoxymethylene, polyacetal resin (POM), POM sliding composites, dry friction, wear.
Słowa kluczowe: polioksymetylen, poliacetal (POM), kompozyty ślizgowe POM, tarcie suche, zużycie

Summary

The results of comparative tribological TESTING of POM composites bearing against 40HM steel (42CrMo4 ace. to DIN) under dry friction conditions are presented in this paper. The POM composites tested were manufactured using Tarnoform300 (make of Zakłady Azotowe Tarnow-Moscice) as base material. These included sliding variants (with the addition of chalk, molybdenum disulphide, silicone rubber, PTFE powder), reinforced variants (with fibre glass or glass micro-balls), and variant with enhanced impact resistance (TPU rubber and UHMW-PE micropowder). Tarnoform300 NT without modification was accepted as reference material. The investigations were carried out using a "pin on disk" tribometer apparatus under the same friction conditions: pressure p=l MPa; sliding velocity v=l,5 m/s. Q & T counterspecimens of 41 to 43 HRC hardness with circumference sliding surface finished to Ra=0.8 ± 0.02 µm (measured perpendicularly to the machining texture: along the generating line of the disk) were employed. The coefficient of friction and linear wear rate were determined during the investigations. The results showed considerable rise of the frictional properties of some of the tested Tarnoform300 based composites when compared to the properties of the base material.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki porównawczych badań tribologicznych kompozytów POM w skojarzeniu ślizgowym ze stalą 40 HM (42CrMo4 wg normy DIN) w warunkach tarcia technicznie suchego. Kompozyt POM wykonano na osnowie Tamoformu 300 w Zakładach Azotowych w Tarnowie-Mościcach S.A. Obejmowały one odmiany ślizgowe (z dodatkiem: kredy, dwusiarczku molibdenu, kauczuku silikonowego, proszku PTFE), odmiany wzmocnione (z dodatkiem włókna szklanego i mikrokulek szklanych) oraz odmiany o podwyższonej udarności (z dodatkiem kauczuku RPU i mikroproszku UHMW-PE). Jako materiał odniesienia przyjęto Tarnoform 300 NT - niemodyfikowany. Badania prowadzono na tribometrze o schemacie pary ślizgowej typu „pin on disk” w jednakowych dla wszystkich skojarzeń warunkach tarcia: nacisk jednostkowy p =1 MPa, prędkość ślizgania v =1 m/s. Przeciwpróbki stalowe po obróbce cieplnej wykazywały twardość w zakresie 41-43 HRC, a powierzchnia ślizgowa (na obwodzie tarczy po szlifowaniu miała chropowatość o parametrze Ra = 0,8±0,02 µm (mierzonej prostopadle do śladów obróbki - wzdłuż tworzących tarczy). W badaniach określono wartość współczynnika tarcia poszczególnych skojarzeń oraz intensywność zużycia liniowego polimerowych próbek. Wyniki badań wykazały znaczące polepszenie właściwości tribologicznych niektórych kompozytów na osnowie Tarnoformu 300 w stosunku do jego odmiany niemodyfikowanej.

 

3-2004 Tibologia

Jan CIECIELĄG*

- *Politechnika Radomska, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.

Modyfikacja głowicy badawczej typowego testera tarciowego w celu badania odporności na zużycie tribologiczne

Modification of testing head of typical tribological tester in order to investigate a wear resistance

Key-words: tnbological system, resistance to wear, wear products, temperature of fncrion zone, tnbological wear, repeatability of measurements
Słowa kluczowe: systiem tribologiczy, odporność na zużywanie, produkty zużycia, temperatura strefy tarcia, zużywanie tribologiczne, powtarzalność badań

Summary

The paper deals with the development of a versatile stand which affords possibilities for analyzing the influence of wear products on friction phenomena, wear process, and resistance of materials to tribological wear.
The previous measurements showed that instantaneous removal of wear products from the friction zone influences considerably the increase of resistance of steel to wear. The contemporary limited measurement possibilities of the stand had however excluded a deeper analysis of the phenomenon.
Modifications of the standard test equipment T-05, used for measuring the influence of wear products on the resistance of metals to tribological wear, are proposed. The improvements will enable one to treat the temperature of the friction zone as an independent (imposed) parameter of the friction process, and possibly to measure the frictional drag and efficacy of removal of wear products. The novelties may make the description and analysis of the considered phenomena much more precise and valuable.
An additional issue is a proposition for estimation of energy used for removing the wear products from friction zone, based on measuring the force that holds down the cleaning element. The author believes that all the new experiments and the followed analysis will break new perspectives for energetic interpretations of the influence of wear products on the friction process, material wear and resistance to tribological wear.

Streszczenie

Celem pracy jest zaprojektowanie uniwersalnego stanowiska badawczego. umożliwiającego badanie wpływu produktów zużycia na przebieg urcia. zużywania i odporności ciał na zużywanie tribologiczne.
Dotychczas ustalono, że intensywne usuwanie produktów zużycia ze strefy tarcia wpływa bardzo wyraźnie na wzrost odporności na zużywanie stali, ale możliwości badawcze stanowiska nie pozwalały na analizę energetyczną zaobserwowanego zjawiska.
W pracy przedstawiono propozycję zmian standardowego testera T-05 do badania wpływu produktów zużycia na odporność metali na zużywanie tribologiczne, które pozwolą na potraktowanie temperatury strefy tarcia jako parametru niezależnego (zadawanego) w procesie tarcia i ewentualnie pomiarów oporów tarcia, usuwania produktów zużycia, co pozwoliłoby na dokładniejszą analizę tego zjawiska.
Dodatkowo Autor proponuje pomiar energii związanej z usuwaniem produktów zużycia ze strefy tarcia poprzez pomiar siły docisku elementu czyszczącego. Zdaniem Autora pozwoli to na nową energetyczną interpretację zagadnienia wpływu produktów zużycia na przebieg procesu tarcia, zużywania i odporności ciał na zużywanie tribologiczne.

 

3-2004 Tibologia

Henryk CZARNECKI*

- *Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Politechniki Częstochowskiej, al. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa, tel. (0-34) 32 50509, fax. (034) 32 50509 e-mail: itm @ itm.pcz.czcst.pl, czarneck @ itm.pcz.czest.pl

Analiza właściwości warstwy wierzchniej w procesie tarcia suchego

The analysis of upper layer properties in the dry friction process

Key-words: upper layer service properties
Słowa kluczowe: właściwości eksploatacyjnej warstwy wierzchniej

Summary

T'he paper presents variations in the service upper layer in the dry friction process. Surfaces finishing worked by turning, grinding, rolling burnishing and oscillatory burnishing were investigated. Roughness variations in the friction process and changes in hardening and internal peripheral and axial stresses in the upper layer are illustrated. Tests were carried out for a tribologic pair of toughened steel 55 and cast iron ZL200. As a result of the process of technically dry friction over a path of 20,000 m, wear variation patterns were obtained. The greatest wear occurred for the turned surface, and the least for the oscillatory-burnished surface. Also, variation in the magnitude of peripheral (along the surface perimeter) and axial stresses is presented. For each case examined, a change in the value of stress occurred, with the largest changes resulting for burnished specimens notwithstanding the fact that in those upper layers after the burnishing process compressive stresses were the greatest. As a result of the plastic strains of micro-areas participating in the friction process, an increase in the microhardness of sub-surface layers resulted, as compared with the hardness of the original material.

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono zmiany w eksploatacyjnej warstwie wierzchniej w procesie tarcia suchego. Badaniom zużycia poddano powierzchnie obrobione wykańczające toczeniem, szlifowaniem, nagniataniem tocznym i nagniataniem oscylacyjnym. Zobrazowano zmiany chropowatości w procesie tarcia oraz naprężeń własnych obwodowych i osiowych w warstwie wierzchniej. Ponadto określono zmiany mikrotwardości warstwy wierzchniej.

 

3-2004 Tibologia

Ryszard CZARNY*, Dominika FEDORCZUK*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Wrocławskiej, ul. Łukasiewicza 7/9,50-371 Wrocław.

Wpływ temperatury na właściwości reologiczne kompozycji litowych smarów plastycznych z wypełniaczami

The influence of temperature on the rheological properties of lithium grease-filler compounds

Key-words: grease, rheology, temperature, fillers
Słowa kluczowe: smar plastyczny, reologia, temperatura, wypełniacze

Summary

The paper deals with the research upon the influence of temperature on the rheological properties of a lithium grease that was filled with graphite powder, MoS2 and PTFE. The experimental work was carried out using a 2.1 Rheotest rotary rheometer combined with a thermostatic device. Measurements were carried out in a temperature range from - 10°C to 90°C and at a shear rate from D = 0.0167 s-1> to D = 145.8 s-1. A concentration of the fillers was equal to 1%, 5%, and 15%. The experimental work done showed that the above-mentioned fillers, when mixed with lithium grease, affect its rheologieal properties. With the increasing percentage of the fillers in the bulk of the grease there is a drop in the value of shearing stresses. The decrease in the value of shearing stresses with regard to all the fillers is especially significant at temperatures below zero. This is of importance when the tested materials are used in central lubrication systems, which operate often in temperatures well below zero.

Streszczenie

Praca poświęcona jest badaniom nad wpływem temperatury na właściwości reologiczne smaru litowego, do którego wprowadzono w charakterze wypełniaczy proszki grafitu, MoS2 oraz PTFE. Badania doświadczalne przeprowadzono na reometrze rotacyjnym Rheotest 2.1, połączonym z urządzeniem termostatującym. Pomiary prowadzono w temperaturze od -10°C do 90°C i przy gradientach prędkości ścinania od D = 0,0167 s-1 do D = 145,8 s-1. Prowadzono je przy stężeniach tych wypełniaczy równych 1%, 5% oraz 15%. Badania te wykazały, że zarówno proszek grafitu, jak też proszki MO2 oraz PTFE wpływają na właściwości reologiczne kompozycji smaru litowego z tymi wypełniaczami. W miarę wzrostu udziału procentowego tych wypełniaczy w masie smaru następuje spadek wartości naprężeń stycznych. Spadek wartości naprężeń stycznych w odniesieniu do wszystkich wypełniaczy jest znaczny szczególnie w temperaturze ujemnej. Ma to istotne znaczenie w wypadku wykorzystania do smarowania tymi kompozycjami układów centralnego smarowania, często działających w temperaturach ujemnych.

 

3-2004 Tibologia

Janusz DASIEWICZ*, Zbigniew PAWELEC*

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

Badania mechanizmu zużycia skojarzenia kompozyt termoutwardzalny - stal

The investigation of wear mechanisms of the thermosetting composite- steel friction pair

Key-words: friction, wear, thermosetting composite, SEM
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, kompozyt termoutwardzalny, SEM

Summary

The authors present the results of tribological investigation of the thermosetting composite-steel friction pair. Friction and wear tests were performed using block-on-ring tester. The composite materials with various concentration of constituents were investigated. The wear mechanisms were observed using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray analysis (EDS).

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych skojarzenia termoutwardzalny kompozyt metalożywiczny-stal. Testy tarciowe zużyciowe prowadzono na maszynie tribologicznej typu rolka-klocek. Badaniom poddano materiały kompozytowe o zróżnicowanych składach jakościowych i ilościowych. Wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową (SEM) oraz detektor z dyspersją energii (EDS) podjęto próbę określenia mechanizmu zużywania.

 

3-2004 Tibologia

Jolanta DRABIK*

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

Zastosowanie analizy termicznej do oceny zmian starzeniowych eksploatowanego środka smarowego

The estimation of senescence changes of grease centre after exploitation tests with the method of the thermal analysis

Key-words: non-toxic grease resources, base oil, the grease, the thermal anałysis, the resistance on the oxygenation, exploitation research
Słowa kluczowe: nietoksyczne środki smarowe, olej bazowy, smar plastyczny, analiza termiczna, odporność na utlenianie, badania eksploatacyjne

Summary

The thermal analysis was used to the estimation of the degree of aging of base oil and of the grease after exploitation research. As the criterion of the estimation of aging of grease after the exploitation one accepted the change of the thermal resistance appointed on the ground of the thermal analysis. Using techniques simultaneous in which the sample is investigated several methods at the same time (TG-DTA) one can obtain the characterization of the degradation of the grease during the exploitation. With this manner we receive the information on of the relative thermal stability of the grease and of changes happening in the sample during her heating. Obtained curves are a measure of exploitation usefulness of grease. The manner of interpretations obtained curve made possible the estimation of happening process of the senescence called out with the influence of external extortions conditioned of the real exploitation.
Methods of the thermal analysis prosperously one used to the delimitation of the thermal stability and research of the degradation by the oxygenation. The thermal stability that is to say the persistence in conditions of the elevated temperature to the state one from most essential denominative factors the application usefulness of lubricants.

Streszczenie

Analizę termiczną zastosowano do oceny stopnia zestarzenia oleju bazowego oraz opracowanego smaru plastycznego po badaniach eksploatacyjnych. Próbki do badań derywatograficznych pochodziły z łożyska pieca piekarniczego. Jako kryterium oceny przyjęto zmianę odporności termicznej wyznaczoną na podstawie analizy derywatograficznej. Stosując techniki symultaniczne, w których próbka jest badana kilkoma metodami w tym samym czasie (TG/DTA), uzyskano charakterystykę stabilności termicznei środka smarowego w trakcie eksploatacji.

 

3-2004 Tibologia

Krzysztof DRUET*, Jacek I. ŁUBIŃSKI*, Krystyna IMIELIŃSKA**

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

Badania tribologiczne w warunkach posuwisto-zwrotnego ślizgania skojarzeń: żeliwo-kompozyt aluminiowo-żelazowy

A tribological research on a reciprocating sliding contact of aluminum-ferrous composite against cast-iron

Key-words: aluminium composites, sliding fńction, reciprocating motion, wear
Słowa kluczowe: kompozyty aluminiowe, tarcie ślizgowe, ruch posuwisto-zwrotny, zużycie

Summary

At the Faculty of Mechanical Engineering of the Gdansk University of Technology a research was undertaken on new metallic composites of potentially favourable tribological characteristics under reciprocating sliding. Composites were produced from ferrous powder or cutting carbon steel (N9) in cast aluminium alloy (AlSi11) matrix. A reaction between aluminium and iron was anticipated to result in strengthening phases forming in the material.
The composite materials and a reference non - composite were tested on the TPZ-1 tribometer in reciprocating unlubricated sliding against cast - iron. Tests were carried out at 5 MPa surface pressure and speed of 0,1 m/s.
Wear resistance was different for each material tested. The highest wear rate was exhibited by reference aluminium - silicon alloy. In composite materials the wear was slower. The exact influence of factors such as the time of mixing of the iron powder with the aluminium base material on the wear rate remains still to be established.
The magnitude and the course of changes of the friction coefficient varies with the material tested. The most stable friction coefficient was observed on unmodified aluminium - silicon alloy. A simple relation between the value of the friction coefficient and the wear rate among the tested materials is still to be observed, should anyexist.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań tribologicznych skojarzeń: materiał kompozytowy, otrzymany poprzez mieszanie siluminu AlSi11 z proszkiem żelaza albo stali narzędziowej (N9) i żeliwo 350. Próbki wykonane z takiego kompozytu (oraz - dla porównania - z siluminu AlSi11) poddano badaniom w warunkach technicznie suchego tarcia ślizgowego w prostoliniowym ruchu posuwisto-zwrotnym, na Tribometrze TPZ-1 [L. l,..., 5]. Badania prowadzono przy stałym nominalnym nacisku w strefie styku - 5 MPa i stałej prędkości ślizgania - 0,1 m/s.
Stwierdzono zróżnicowanie zużycia próbek w zależności od rodzaju materiału i sposobu jego wytworzenia. Najszybciej zużywały się próbki siluminu. Kompozyty były odporniejsze na zużycie, przy czym dalszych badań wymaga określenie wpływu warunków ich wytwarzania na kinetykę zużycia.
Stwierdzono różnice w przebiegu i wartościach zarejestrowanego współczynnika tarcia pomiędzy poszczególnymi skojarzeniami materiałowymi. Największą zmienność w teście (spadek wartości) i minimalną wartość współczynnika tarcia uzyskano w przypadku kompozytu uzyskanego poprzez 40-minutowe mieszanie siluminu z proszkiem żelaza. Silumin AlSi11 wykazał w testach najmniej zmienny przebieg współczynnika tarcia. Największe wartości współczynnika tarcia uzyskano dla kompozytów: silumin ze stalą narzędziową oraz silumin mieszany 100 minut z proszkiem żelaza (odpowiednio 0,29 i 0,27), z których drugi wykazał największy wzrost współczynnika w czasie testu. Pozostałe materiały wykazały spadkową tendencję wartości współczynnika tarcia (po ewentualnym początkowym wzroście).

 

3-2004 Tibologia

Czesław DYMARSKI*, Wojciech LITWIN*

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

Hybrydowe łożysko okrętowego wału głównego smarowane wodą - koncepcja i pierwsze badania eksperymentalne

Water lubricated hydride main shaft bearings - idea and first tests

Key-words: water lubricated bearings, hydrodynamic bearings, połymer bearings, main shaft bearings
Słowa kluczowe: tribologia, łożyskowanie, wały śrubowe

Summary

The research test stand for water lubricated main shaft bearings was designed and built between the years 2000-2002 on the Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology on the Gdansk University of Technology. It is possible to test the slide bearings with the internal diameter of 100 mm and the length up to 400 mm in it.
Test stand gives a wild measurement possibilities. It was designed with the hope of conducting the measurements of the pressure in the bearing interspace in at a few transversal surfaces. Thanks to it, it is possible to measure pressure filed. Additionally, it was possible to register the trajectory of the shaft, the friction force, the flow and the pressure of the flowing water.
First the bearing bush with grooves (Fig. 3), the inside diameter of 100 and the length of 300 mm, was test. It was a typical bearing for main shafts of small ships. The diameter clearance was 0,7 mm [L. 4]. As it was shown (Fig. 1, 4 and 5) the increase of hydrodynamic pressure was small because of influence of grooves.
That was a reason why the shape o bearing bush was changed. The ends of two lower grooves were glued on out flow side for flow blockage and increasing of hydrostatic lubrication. The ends of three upper grooves were blocked on water inflow side for reducing pres- sures in upper part of bearing interspace.
After that measured pressure in water film was totally different (Fig. 6,7). Increasing of hydrodynamic pressure is much bigger then in bearing with open groves, but different then in bearing with solid bush (Fig. 2).

Streszczenie

Referat dotyczy okrętowych łożysk wałów śrubowych z polimerową panwią smarowanych wodą. Przedstawiono w nim wybrane wyniki badań łożyska z typową panwią oraz łożyska z tą samą panwią, ale z nieco zmienionym kształtem rowków smarnych. Zmiana ta, wprowadzona przez autorów, miała na celu polepszenie warunków wytworzenia się hydrodynamicznego filmu smarnego i zapewnienia pracy łożyska przy rciu płynnym, czego nie stwierdzono w łożysku typowym. Przeprowadzone wstępne badania laboratoryjne potwierdziły skuteczność wprowawadzonych zmian i uzyskanie tarcia płynnego w łożysku.

 

3-2004 Tibologia

Zbigniew FERENC*, Czesław KOZIARSKI*, Tomasz TRZASKACZ*

- *Politechnika Wrocławska, IKEM, Zakład PKMiT, ul. Wyspiańskiego 27, 55-500 Wrocław.

Przyrost temperatury w polu styku elementów tocznych

Temperature arising on the contact area of rolling elements

Key-words: rolling friction, increase of temperature, state of stress, thermoelasticity, micro-slip
Słowa kluczowe: tarcie toczne, przyrost temperatury, stan naprężeń, termosprężystość, mikropoślizg

Summary

This paper showes analytic manner of calculation distribution of temperature arising on the contact area in friction-connection. For this target we used the theory of dry rolling friction with microslip which was presented in publication [L. 2, 3] we also used models of Poritsky and Nowacki for thermoelasticity of solids. On the base of executed calculations of increasing temperature in field-contact area with regard of area of slide and the area of joinings. Calculations were executed for force equal which was eqal to 1 [N] and for the one cycle of charge. Entire increase of temperature is produced by three factors: change of the sum of principal stress, the elastic histeresis and the external slip. Obtained results show that the quickest increase of temperature exists for every component of temperature arising in border between the slide area and the joinings area. The results of calculations are introduced on Fig. 2, 3, 4. Recived values of arising temperature can't be added directly, becouse of the accepted boundary conditions. For every pair of the materials it is possible to recive a different participation of arising temperature from each factor.

Streszczenie

W publikacji przedstawiono analityczny sposób obliczenia rozkładu przyrostu temperatury w polu styku elementów tocznych. W tym celu posłużono się teorią suchego tarcia toczno-ślizgowego z poślizgiem sprężystym [L. 2, 3]. Na podstawie wzorów Poritskiego [L. 4] wyznaczających odkształcenie i naprężenia w obszarze pola styku i wokół niego oraz zależności Nowackiego [L. 5] dla zagadnień termosprężystych ciał stałych przeprowadzono obliczenia przyrostu temperatury w polu styku. Przyrost temperatury wywołany jest trzema czynnikami: zmianą sumy naprężeń głównych, histerezą odkształceniową oraz poślizgiem zewnętrzym. Otrzymane rezultaty wykazują, że najszybszy przyrost temperatury od wszytkich trzech czynników występuje na granicy pomiędzy obszarem tarcia nierozwiniętego i rozwiniętego. Rezultaty obliczeń przeprowadzonych dla jednostkowej siły obciążającej i jednego cyklu obciążenia przedstawiono na Rysunkach 2, 3, 4. Dla każdej pary materiałów w sprzężeniu ciernym, jak i dla różnych warunków tarcia, udział przyrostów temperatury od poszczególnych czynników może być inny.

 

3-2004 Tibologia

Lidia GAŁDA*, Dorota STADNICKA*

- *Politechnika Rzeszowska, Katedra Technologii Maszyn i Organizacji Produkcji, ul. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów.

Możliwości kształtowania regularnej mikrogeometrii czopów łożysk ślizgowych w procesie obróbki zagniataniem udarowym

Formation possibility of regular microgeometry on shaft necks sliding bearings in impact finishing

Key-words: impact finishing, microgeometry of sliding bearing, degree of covering
Słowa kluczowe: nagniatanie udarowe, mikrogeometria łożysk ślizgowych, stopień pokrycia

Summary

In this article possibility of formation regular relieves using impact finishing on surfaces working under friction conditions was described. The device for impact finishing cylindrical surfaces was introduced. The classification of trace arrangement after impact finishing was executed.

Streszczenie

W artykule opisano możliwości kształtowania regularnych reliefów metodami nagniatania na powierzchniach pracujących w warunkach tarcia. Przedstawiono urządzenie do nagniatania udarowego powierzchni walcowych. Dokonano klasyfikacji układów śladów poobróbkowych nagniatania udarowego.

 

3-2004 Tibologia

Jacek GOSPODARCZY*, Ryszard MARCZAK*

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

Wpływ triboelektryzacji na tribologiczne właściwości smarowanego skojarzenia stal - kompozyt polimerowy

The role of triboelectrification on tribological properties of composite material on lubricated steel system

Key-words: triboelectrization, electrification, tribological wear, composite materials
Słowa kluczowe: triboelektryzacja, elektryzacja, zużycie tribologiczne, materiały kompozytowe

Summary

This work presents preliminary tests related to the effect of triboelectrization process on the frictional and wear properties of phenol formaldehyde based composites on lubricated steel system. The composites triboelectrization modification properties includes the use of salicylidene aniline complexes 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 przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu procesu triboelektryzacji na właściwości tribologiczne smarowanego skojarzenia stal-kompozyt polimerowy na bazie żywicy fenolowo-fbrmaldehydowej. Dla zmodyfikowania właściwości triboelektrycznych kompozytu wykorzystano związki kompleksowe pochodnych salicylidenoaniliny z dwuwartościowymi jonami metali przejściowych - związki typu CCA (charge control agent). Charakterystyki tribologiczne wyznaczono na testerze tribologicznym T-05. Pomiary triboelektryczne kompozytów wykonano na triboelektrometrze (patent RP nr 177210). Wyniki badań wskazują na istnienie zależności pomiędzy właściwościami tarciowo-zużyciowymi badanego skojarzenia a właściwościami triboelektrycznymi kompozytu.

 

3-2004 Tibologia

Jan GUZIK*

- Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-Radom, tel. (48) 361-76-56, fax 361-76-44, e-mail: guzikjan @ wp.pl.

Tribologiczne właściwości węzłów smarowanych olejami silnikowymi

Tribological properties of kinematic pairs lubricating wtth engine oils

Key-words: friction, service surface layer (EWW), forced changes, antifrictional properties, test methods
Słowa kluczowe: tarcie, eksploatacyjna warstwa wierzchnia (EWW), zmiana wymuszeń, właściwości przeciwtarciowe, metody badań

Summary

The paper presents results of tribological tests of the engine oils. Our investigations were taken using modernizated four-ball apparatus and MT-1 machine lubricating with testing oils. Researches were made growing load of the kinematics pairs.
It was state, that relationship between friction moment and load is characteristic for engine oils (Fig. 1) for this growing load speed in four-ball apparatus kinematic pair.
MT-1 machine tests were based on measurement of friction coefficient before and after running-in kinematic pair with engine oils.
The service surface layer (EWW) formed during running-in brings out decrease friction coefficient value. Durability generation EWW has an effect on friction coefficient value. Small stability of EWW (or little decrease friction coefficient value during running-in) for one of the oils (nr 3 Tab. 2) was showed. Irregular running-in followed from badly constitution of engine oil was caused such situation. It was recommended to substitute the oil 3 for another one.

Streszczenie

W artykule omówiono wyniki tribologicznych badań olejów silnikowych. Badania prowadzono w węzłach zmodernizowanego aparatu czterokulowego oraz w maszynie MT-1 smarowanych badanymi olejami. Badania prowadzono przy rosnącym obciążeniu węzłów.
Stwierdzono, że przebieg zależności momentu tarcia od obciążenia jest charakterystyczny dla olejów silnikowych (Rys. l), przy stosowanej prędkości narastania obciążenia w węźle aparatu czterokulowego.
Badania w maszynie MT-1 polegały na pomiarze wartości współczynnika tarcia przed i po docieraniu węzła z olejami silnikowymi. Powstająca EWW powodowała spadek wartości współczynnika tarcia. Trwałość wytwarzanej EWW wpływała na zmianę wartości współczynnika tarcia. EWW dla jednego z olejów (nr 3 w Tab. l) wykazało małą trwałość, czyli niewielki spadek wartości współczynnika tarcia podczas docierania. Przyczyną był nieprawidłowy przebieg docierania, wynikający ze złego składu oleju silnikowego. Zalecono zastąpienie oleju nr 3 przez inny.

 

3-2004 Tibologia

Stanisław GUZOWSKI*

- *Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Szynowych, al. Jana Pawła II, 37, 31-864 Kraków, tel. (012) 628-36-58, fax (12) 648-49-14, e-mail: wojtek @ mech.pk.edu.pl.

Adhezja w zużyciu frettingowym w połączeniach wciskowych

Adhesion in fretting wear in clamped joints

Key-words: clamped joints, fretting, adhesion
Słowa kluczowe: połączenia wciskowe, fretting, adhezja

Summary

The notion of fretting covers the effects of complex processes occurring on the surfaces that are pressed against each other and operate under variable load of elements. It is agreed now that fretting is a very complex wear mechanism in which the following processes either overlap or follow each other: adhesive wear, surface fatigue, exfoliation, oxidation, abrasion of surface irregularities by peak points or loose wear products. The divergences between researchers result mainly from the adoption of one of these processes as initiating fretting wear. In the article the author, on the basis of his investigations, presents an attempt at an explanation of the connection between adhesion and initiation of fretting development in clamped joints.

Streszczenie

Zużycie frettingowe jest procesem złożonym, mającym miejsce głównie w połączeniach elementów maszyn. O złożonym mechanizmie zużycia świadczy m.in. brak zgodności co do procesów inicjujących jego rozwój. Różni autorzy przyjmują, że mogą być to zjawiska adhezji, zmęczenia powierzchniowego, mikroskrawania lub korozji. Wnioski te oparte są przede wszystkim na badaniach tego zjawiska w styku skoncentrowanym lub powierzchniowym. W niniejszym artykule autor na podstawie badań własnych w połączeniu wciskowym wskazuje na wpływ zjawiska adhezji na inicjację zużycia fettingowego.

 

3-2004 Tibologia

Piotr HRYNIEWICZ*, Hooshang HESHMAT*

- *Mohawk Innovative Technology, Inc., Albany, New York, USA, e-mail: phryniewicz @ miti.cc.

Podwyższenie nośności i temperatury pracy foliowych łożysk podatnych wzdłużnych

Advancing the load capacity and operating temperature of foil thrust bearings

Key-words: compliant foil thrust bearing, load capacity, high-temperature coatings
Słowa kluczowe: łożyska podatne foliowe, łożyska aerodynamiczne wzdłużne, nośność łożyska wzdłużnego, powłoki wysokotemperaturowe

Summary

Compliant foil bearings offer many advantages over rolling element bearings in high-speed and high-temperature applications. Foil bearings are stable at high speeds, operate with process fluids (gas or liquid), and can operate at temperatures up to 800°C. While journal bearings received more research attention in the past, and a bearing with 670 kPa load capacity was reported in 1994, the load capacity of foil thrust bearings available at the time was in the 150 kPa to 200 kPa range. This paper discusses a recent major breakthrough in the improvement of the load capacity of compliant foil thrust bearings, and in extending their operating temperature range to 800°C. Applying the available analytical tools and newly developed coatings, new thrust bearings were designed with improved pad geometry and stiffness, and excellent tolerance to intermittent high-speed rubs. The new bearings, with an ID of 47 mm and an OD of 97 mm, demonstrated the load capacity of 570 kPa at 200 m/s runner tip speed. This achievement constitutes a 100% improvement over the state of the art hydrodynamic foil thrust bearings and significantly extends the envelope of possible bearing applications. Improving the bearing load capacity at speeds near Mach 1 and higher is also discussed in this paper. In addition, hydrodynamic operation of foil bearing pads at 800°C is reported here.

Streszczenie

W zastosowaniach wymagających bardzo wysokich prędkości obrotowych lub bardzo wysokich temperatur pracy, ślizgowe foliowe łożyska podatne (compliant foil bearings) mają wiele zalet w porównaniu z łożyskami tocznymi. Umożliwiają one smarowanie bezolejowe płynami technologicznymi (gazami lub cieczami), dzięki dobrym właściwościom tłumienia drgań oferują stabilną pracę nawet przy wysokich prędkościach obrotowych, a w przypadku smarowania powietrzem mogą funkcjonować przy temperaturach nawet do 800°C. Podczas gdy w latach ubiegłych prowadzono intensywne prace badawcze nad łożyskami foliowymi poprzecznymi, podwyższając ich nośność do 670 kPa w roku 1994, nośność łożysk foliowych wzdłużnych w tym samym czasie kształtowała się na poziomie 150 kPa do 200 kPa. Obecna praca przedstawia niedawne znaczące osiągnięcia w zakresie podwyższenia nośności łożysk podatnych wzdłużnych smarowanych powietrzem, jak również w zakresie rozszerzenia temperatury pracy tych łożysk do 800°C. Poprzez wykorzystanie dostępnych metod analitycznych i numerycznych i poprzez zastosowanie niedawno opracowanych nowych powłok zaprojektowano nowe łożyska wzdłużne o ulepszonej geometrii i podatności, które bardzo dobrze tolerują chwilowy kontakt pomiędzy łożyskiem a wirującą powierzchnią oporową. Nowe łożyska, o średnicy wewnętrznej 47 mm i średnicy zewnętrznej 97 mm, wykazały się nośnością 570 kPa w temperaturze pokojowej i przy prędkości liniowej 200 m/s (mierzonej na średnicy zewnętrznej). To osiągnięcie stanowi podwższenie nośności łożysk tego typu o 100% w porównaniu z łożyskami dostępnymi do tej pory i znacząco rozszerza możliwości zastosowań. Obecna praca omawia również kwestie podwyższenia nośności łożysk podatnych wzdłużnych przy prędkościach liniowych bliskich i przekraczających Mach l, jak również demonstruje smarowanie aerodynamiczne jednego sektora łożyska podatnego wzdłużnego w temperaturze 810°C.

 

3-2004 Tibologia

Waldemar KARASZEWSKI*

- *Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. (58) 347-19-37, e-mail: w.karaszewski @ xl.wp.pl

Wpływ pęknięć kolistych na wytrzymałość zmęczeniową azotku krzemu

The influence of ring crack defects on the fatigue failure of lubricated silicon nitride

Key-words: silicon nitride, rolling contact fatigue, surface defects
Słowa kluczowe: azotek krzemu, wytrzymałość zmęczeniowa, pęknięcia powierzchniowe

Summary

Silicon nitride has been found to have the optimum combination of properties which are suitable for rolling element bearing applications (high speeds, high loads, different environments). The main problem connected with fatigue life are ring crack defects as the effect of manufacture. These defects decrease the rolling contact fatigue considerably. An experimental study of ring crack propagation of silicon nitride were described in the paper. The rolling contact tests are performed on pre-cracks silicon nitride lower balls using a modified (rolling lower balls) four-ball machine in lubricants with various additives (S, P, Cl and CeO2). Ball surfaces and failures are examined using scanning electron microscopy. In the paper:
  • the size of permissible crack which can be tolerated according lubricants and the failure modes of ceramic balls according ring-cracks are described,
  • the mechanism of ceramic ball failure in case of subsurfsce crack propagation is described,
  • the good properties of phosphorus and cerium dioxide related to reduction of propagation velocity of ring cracks is described.

Streszczenie

Azotek krzemu ma kombinację optymalnych własności, które są niezbędne w zastosowaniach na elementy łożysk tocznych. Podstawowym problemem związanym z wytrzymałością zmęczeniową kulek łożyskowych są pęknięcia koliste będące efektem procesu wytwarzania. W artykule przedstawiono badania doświadczalne azotku krzemu ze sztucznie wprowadzonymi pęknięciami kolistymi oraz wpływ wybranych dodatków olejowych na propagację tych pęknięć.

 

3-2004 Tibologia

Waldemar KARASZEWSKI*

- *Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. (58) 347-19-37, e-mail: w.karaszewski @ xl.wp.pl

Wytrzymałość zmęczeniowa materiałów ceramicznych - przegląd literatury

Fatigue failure of ceramic materials: a review of recent research

Key-words: fatigue failure, ceramic materials, surface defects
Słowa kluczowe: wytrzymałość zmęczeniowa, materiały ceramiczne, pękanie

Summary

During the last few years, ceramics have become interesting for use in various tribological applications, such as roller bearings, valve engines, cruise missile turbine shaft bearings, gas turbine elements, rocket propellant pump elements, printing machine elements. Important properties of ceramic materials are low density, high hardness, high use temperature and low thermal expansion coefficient. But ceramics have also same disadvantages like various types of structure defects (porosity, contaminations, manufacture-induced defects). The paper briefly reviews some of the extensive research in the field of fatigue of ceramics materials. Fatigue is a very sophisticated process. Investigations have shown many problems connected with fatigue of ceramics materials such as crack initiation, crack propagation, different types of cracks, the influence of environmental effects (formation of adsorbed layers, change of mechanical properties by adsorption and tribochemical reactions), the influence of microstructure, grain boundary phase and the additives used for densification. The understanding of crack propagation in ceramic materials will caused better estimation of life time and will continue to achieve wide acceptance in many applications.

Streszczenie

W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący procesu zmęczenia materiałów ceramicznych. Proces ten w materiałach ceramicznych uważany jest za bardzo skomplikowany z uwagi na szereg problemów: występowanie różnego rodzaju wad (porowatość, wtrącenia, wady technologiczne), znaczący wpływ środowiska, mikrostruktury i dodatków w procesie wytwarzania. Wszelkiego rodzaju wady materiałowe są źródłem propagacji pęknięć, które znacznie zmniejszają wytrzymałość zmęczeniową. Zrozumienie zjawisk będących wynikiem procesu zmęczenia tej grupy materiałowej jest kluczowe dla szerszego zastosowania tych materiałów w technice.

 

3-2004 Tibologia

*Danuta KOTNAROWSKA

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel.: (048) 361 76 70, fax: (048) 361 76 44, e-mail: danutakotnarowska @ op.pl

Prognozowanie kinetyki zużywania erozyjnego powłok polimerowych poddanych starzeniu

Prediction of erosiye wear kinetics of polymeric coatings subjected to ageing

Key-words: epoxy coating, erosive wear kinetics, prediction, ageing
Słowa kluczowe: powłoka epoksydowa, kinetyka zużywania erozyjnego, prognozowanie, starzenie

Summary

The paper presents the method of examination and prediction of polymeric coatings erosive wear. An influence of ultraviolet radiation (UV) on coating surface state was evaluated. Evaluation of erosive wear kinetics of epoxy coating was made with the help of apparatus according to Polish Standard PN-76/C-81516. Particles of alundum 99A (of grain size from 0,60 to 0,71 mm) were used as erosive material which fell down free from height of 0,94 m onto coating surface. Results of infrared (IR) examination proved strong oxidation of coatings what affected on their hardness decrease and embrittlement increase. However examination made with scanning electron microscope proved fillers issuing from surface layers of aged coatings in result of loosing their cohesion with epoxy material. It was stated that ageing caused a significant destruction of coatings manifesting in different types of cracks occurring on surface and in roughness increase. It brought an essential lowering of coatings resistance to erosive action of alundum particles. Erosive wear intensity characteristic was described by exponential equation. It allows predicting the life of coating used in conditions where erosion and destruction under the influence of UV radiation are dominating wear processes.

Streszczenie

W artykule przedstawiono metodę badania i prognozowania zużywania erozyjnego powłoki polimerowej. Oceniono wpływ promieniowania ultrafioletowego (UV) na stan powierzchni powłoki. Ocena kinetyki zużywania powłoki epoksydowej została dokonana za pomocą urządzenia według PN-76/C-81516. Jako materiał erozyjny zastosowano cząstki elektrokorundu 99A (o wielkości ziarna od 0,60 do 0,71 mm), które spadały swobodnie na powierzchnię powłoki z wysokości 0,94 m. Wyniki badań w podczerwieni dowiodły silnego utlenienia powierzchni powłoki, co wpłynęło na zmniejszenie jej twardości i zwiększenie kruchości. Badania, wykonane za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego, ujawniły fakt uwalniania napełniaczy z powierzchniowych warstw powłok poddanych starzeniu na skutek utraty ich spójności z materiałem powłokotwórczym. Stwierdzono, że starzenie wywoływało znaczną destrukcję powłokotwórczym. Spowodowało to znaczne zmniejszenie odporności powłok na erozyjne oddziaływanie cząstek elektrokorundu. Charakterystyka intensywności zużywania opisana jest różnieniem wykładniczym, co umożliwia prognozowanie trwałości powłoki używanej w warunkach, w których dominującymi procesami zużywania są erozja oraz destrukcja pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.

 

3-2004 Tibologia

*Andrzej KOTNAROWSKI

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel.: (048) 361 76 67, fax: (048) 361 76 44, e-mail: danutakotnarowska @ op.pl

Zastosowanie nanoproszku molibdenu do modyfikacji olejów obróbkowych

Modification of cutting oils with molybdenum nanoparticles use

Key-words: cutting oil, molybdenum nanopowder
Słowa kluczowe: olej obróbkowy, nanoproszek molibdenu

Summary

The paper presents results of examination made about possibilities of molybdenum nanopowder application as additive to cutting oils, modifying their tribological properties. Such examination purpose resulted from anterior investigations in the field of looking for possibilities of improving or developing of tribological properties of friction couples using modification with addition of metal powders of very high dispersion to lubricating fluid composition. Results of my own tests as well as reports of another authors bring facts about positive influence of metal powders of different dispersion degree (grain sizes from micrometers to nanometers) addition to lubricants on their tribological properties, manifesting in couples working in mixed friction conditions characteristic also for machining systems still popular in workshops of almost all factories. Results of friction tests, made with T-05 apparatus use, as well as results of obtained wear measurements (made with scanning profile meter Form Talysurf Series 2 help) testify to positive effect of molybdenum nanopowder (of 54 nm mean particle size) on tribological properties of oils manifesting in couples of materials characteristic for machining processes.

Streszczenie

Artykuł przedstawia wyniki badań nad możliwościami zastosowania nanoproszku molibdenu jako dodatku do oleju obróbkowego, modyfikującego jego właściwości tribologiczne. Cel badań wymknął z wcześniejszych doświadczeń w zakresie poszukiwań możliwości modyfikacji właściwości tribologicznych skojarzeń tarciowych na drodze dodawania do składu cieczy smarującej proszków metali o bardzo dużym stopniu dyspersji. Wyniki badań własnych, jak również doniesienia innych autorów dostarczyły informacji o pozytywnym wpływie dodatku proszków metali o różnym stopniu dyspersji (o wielkości cząstek od mikrometrów do nanometrów) do środków smarowych, na ich właściwości tribologiczne, przejawiające się w skojarzeniach, pracujących w warunkach tarcia mieszanego, charakterystycznych dla systemów obróbki mechanicznej, rozpowszechnionych do chwili obecnej w większości wydziałów mechanicznych, prawie wszystkich zakładów produkcyjnych. Wyniki badań tarciowych, wykonanych za pomocą urządzenia T-05, jak również wyniki pomiarów wielkości zużycia (wykonanych za pomocą profilometru Form Talysurf Series 2) dowodzą pozytywnego wpływu nanoproszku molibdenu (o średniej wielkości cząstek wynoszącej 54 nm) na tribologiczne właściwości olejów, przejawiające się w skojarzeniach materiałowych, charakterystycznych dla procesów obróbki mechanicznej.

 

3-2004 Tibologia

Andrzej KOTNAROWSKI*, Władymir F. PICZUGIN**

- *Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom,
tel. (+48) 361 76 67, fax: (+48) 361 76 44. **Rosyjski Państwowy Uniwersytet Nafty i Gazu, Leninskij Prospekt 65, 119 991 Moskwa, tel. (+07) (095) 135 74 86.

Warstewki niskotarciowe powstające w olejach syntetycznych

Low-friction layers formed in synthetic oils

Key-words: low-friction layer, copper alloy, synthetic oil
Słowa kluczowe: warstewka niskotarciowa, stop miedzi, olej syntetyczny

Summary

The paper concerns examination of protective layers obtained on metal friction surfaces in mineral and synthetic oils. Tribological tests of steel - copper alloy couples lubricated with synthetic oils are described. There are also presented results of analytical investigations of friction surfaces made using following methods: electron microscopy, X-ray analysis, Auger electrons spectroscopy. Obtained results testify to more beneficial influence of synthetic oils in comparison to mineral oils on antiwear and low-friction layers development on friction surfaces of machines kinematical joints.

Streszczenie

Artykuł dotyczy badań warstewek ochronnych, wytworzonych na metalowych powierzchniach tarciowych, w olejach mineralnych i syntetycznych. Omówione zostały badania tribologiczne skojarzeń stali ze stopami miedzi, smarowanych olejami syntetycznymi. Przedstawiono także wyniki badań analitycznych powierzchni tarcia, wykonanych z zastosowaniem metod: mikroskopii elektronowej, analizy rentgenowskiej i spektroskopii elektronów Augera. Uzyskane wyniki świadczą o korzystniejszym - niż olejów mineralnych - wpływie olejów syntetycznych na tworzenie warstewek przeciwzużyciowych i niskotarciowych na powierzchniach tarcia kinematycznych węzłów maszyn.

 

3-2004 Tibologia

Stanisław KRAWIEC*

- *Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-370 Wrocław, tel. 320-40-56.

Optymalizacja stężenia PTFE w smarze plastycznym metodą minimalnej objętości funkcji zużycia

The optimisation of PTFE concentration in greases using the method of the minimum volume of the wear function

Key-words: greases, PTFE compounds, lubrication efficiency
Słowa kluczowe: smary plastyczne, kompozycja z PTFE, skuteczność smarowania

Summary

Tribological investigations of PTFE powder, which were carried out using a rotatable plan at five levels for three independent variables (pressure p, sliding velocity v and concentration u), are presented in this paper. The diameter of the ball wear marks was accepted a the output criterion of the experiment with the friction path equal to 33.5 meters. The filler (PTFA) contents was changed from 0.5 to 11.5 weight percents of 1S automobile grease. The testing was carried out using a 4-ball apparatus. The results of these experiments (input vs. output) were evaluated using regression analysis. A quadratic polynomial was employed as the approximation function. The wear Function for the tested grease compounds d=f(p,v,u) was worked out. Using the method of the minimum wear function, an optimal concentration of the filler in the grease was found to be 6,5 weight percents.

Streszczenie

Przedstawiono badania tribologiczne, które przeprowadzono przy zastopowaniu planowanego eksperymentu, wykorzystując plan rotalny na pięciu poziomach dla trzech zmiennych niezależnych, tj. nacisku p, prędkości poślizgu v i stężenia u proszku PTFE w smarze plastycznym. Za wielkość wyjściową (kryterialną) eksperymentu przyjęto zużycie kulek określone średnicą śladu wytarcia kulki. Zużycie to mierzono po drodze tarcia s = 33,5 m. Zawartość napełniacza (PTFE) w smarze zmieniała się w przedziale od 0,5 do 11,5% wagowych. Kompozycje smarowe przygotowywano mieszając odpowiednią porcję PTFE ze smarem samochodowym l S. Testy prowadzono na aparacie czterokulowym. Do matematycznego opisu zależności pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi, zmierzonymi podczas eksperymentu, zastosowano analizę regresji. Jako funkcji aproksymującej wyniki badań przyjęto wielomian drugiego stopnia ze współdziałaniem pierwszego rzędu. Opracowano funkcję zużycia d = f(p, v, u) dla badanych kompozycji smarnych. Wykorzystując metodę objętości funkcji zużycia znaleziono optymalne stężenie napełniacza (proszku PTFE) w smarze plastycznym wynoszące 6,5% wagowych.

 

3-2004 Tibologia

Stanisław KRAWIEC* Tadeusz LEŚNIEWSKI*

- *Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.

Badania tribologiczne skojarzeń ślizgowych stal-brąz BA93

The tribological research of steel - BA 93 bronze sliding pair

Key-words: friction, wear, sliding materials
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, materiały ślizgowe

Summary

The tribological research of steel - BA93 bronze sliding association working at splitting contact was presented. The influence of two different structures of bronze on tribological characteristics was analyzed. Bulk wear and friction force were taken as criterion values at evaluating sliding properties. As an additional criterion the rate of change of roughness of mating surfaces evaluated by Ra and Rz parameters was used. Experiment was conducted on roll - block (T-05) type tester at the following parameters: unit pressure p = 21 MPa, sliding velocity v = 0,23 m/s, distance of friction s = 25 km. Mating surfaces were steadily lubricated with lithium grease (commercial name 1S). Results of investigations were elaborated using statistical methods at 95% confidence level using t-Student's test. 90 times difference of wear out of investigated materials was found which means that there is very strong correlation between investigated bronze structure and its sliding characteristic.

Streszczenie

Przedstawiono badania tribologiczne skojarzeń ślizgowych stal-brąz BA93 pracujących przy styku rozłożonym. Analizowano wpływ dwóch struktur brązu BA93 różniących się udziałem ilościowym faz na charakterystyki tribologiczne. Wielkościami kryterialnymi przy ocenie właściwości ślizgowych było zużycie masowe i siła tarcia. Za kryterium pomocnicze służyła zmiana chropowatości współpracujących powierzchni z użyciem parametrów Ra i Rz. Eksperyment prowadzono na testerze typu rolka-klocek (T-05) przy następujących parametrach: nacisk jednostkowy p = 21 MPa, prędkość poślizgu v = 0,23 m/s, droga tarcia s =25 km. Współpracujące powierzchnie były ciągle smarowane smarem plastycznym litowym o nazwie handlowej l S. Wyniki prób zostały opracowane statystycznie przy poziomie ufności 95% stosując test t-Studenta. Stwierdzono 90-krotną różnicę zużycia w badanych materiałach, co świadczy o bardzo silnym związku pomiędzy strukturą badanego brązu a charakterystyką ślizgową.

 

3-2004 Tibologia

Czesław KUSIAK*

- *Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. I. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, tel. (071) 320-27-73, fax 322-76-45, e-mail: czeslaw.kusiak @ pwr.wroc.pl

Wyznaczenie składowej stycznej i normalnej siły oddziaływania między powierzchniami w procesie tarcia

Determination of the tangential and normal components of the force of interaction between surfaces under friction

Key-words: sliding friction, friction joints, tangential force, normal force
Słowa kluczowe: tarcie, ślizgowe, połączenie cierne, siła styczna, siła normalna

Summary

The fundamental interactions between two particles of a solid with the focus at those phenomena which are of importance in the process of friction were discussed in the first paragraph. In the next paragraph the forces acting between surfaces of solids were discussed. A generally accepted assumption is that the friction force results from the forces of adhesion of the two sliding surfaces. For the purpose of the friction process analysis it was assumed that the relationship between the adhesion force and distance was expressed in conventional units. In the next paragraph the previously presented model of sliding friction, which took into account force interactions between atoms, was summarised. Continuing the previous considerations, a relationship between the tangential force and the normal force and the distance between the surfaces of the friction pair was derived in the body of the paper. The results show that the tangential component of the force of interaction decreases considerable with the increase of the distance to a value of 1.2 of the crystal lattice parameter. Farther increase of the distance does not affect the value of this force. The relationship between the normal component and the distance features a slight initial increase and then a linear decline.

Streszczenie

Omówiono podstawowe oddziaływania między dwiema cząsteczkami oraz siły działające między powierzchniami ciał stałych. Zakładając, że siła tarcia wynika z przyciągania między atomami na zetkniętych powierzchniach, na potrzeby analizy procesu tarcia przyjęto zależność siły oddziaływania od odległości wyrażoną w jednostkach umownych oraz przypomniano przedstawiony we wcześniejszej publikacji model tarcia ślizgowego. Kontynuując te rozważania, wyznaczono zależność siły stycznej i normalnej od odległości między powierzchniami tworzącymi skojarzenie cierne.

 

3-2004 Tibologia

Tadeusz LEŚNIEWSKI*, Stanisław KRAWIEC*

- *Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 55-500 Wrocław.

Wpływ twardości stalowych materiałów ślizgowych na ich zużycie

The influence of the steel sliding materials on their wear

Key-words: tribology, resistance to wear, hardness
Słowa kluczowe: tribologia, odporność na zużywanie, twardość

Summary

The hardness of matching surfaces is an important component of so called friction parameters vector and has an significant influence on the friction magnitude and wear of these surfaces. Research which have had to determine the influence of hardness on wear parts of machines working in mixed friction range on four-ball extreme pressure tester were realized. To test balls of LH15 steel of hardness 24÷62 HRC were used. Initial model of mixed friction (objective function) was presented which binds hardness of steel sliding surfaces with friction magnitude and their wear in preassumed area of external input functions (pressure p and sliding velocity v) and lubrication with oil Transol 150. Significant influence of these magnitude on wear was reported. Binding of hardness together with external input functions let it to be observed that the obtained function isn't monotone function but has an extremum. The model lets choose up steel materials for sliding nodes without need of running experimental researches which work in concentrated contact (for example gear).

Streszczenie

Twardość współpracujących powierzchni jest ważnym składnikiem tzw. wektora parametrów tarcia i ma istotny wpływ na wielkość tarcia i zużycia tych powierzchni. Badania, mające określić wpływ tej wielkości na zużycie części maszyn pracujących w zakresie tarcia mieszanego, zrealizowano na aparacie 4-kulowym. Do badań użyto kulek ze stali ŁH15 o twardości z zakresu 24÷62 HRC. Przedstawiono wstępny model tarcia mieszanego (funkcja celu), wiążący twardość stalowych powierzchni ślizgowych z wielkością tarcia i ich zużycia w przyjętym obszarze wymuszeń (nacisku p i prędkości poślizgu u) oraz przy działaniu oleju Transol 150. Zauważono istotny wpływ tej wielkości na zużycie. Powiązanie twardości z wymuszeniami zewnętrznymi pozwoliło zaobserwować, że otrzymana funkcja µ = f(p, v, t) nie jest monotoniczna, lecz posiada ekstremum. Model pozwala dobierać, bez przeprowadzania badań eksperymentalnych, stalowe materiały na węzły ślizgowe pracujące przy styku skoncentrowanym liniowym, tj. przekładnie zębate.

 

3-2004 Tibologia

Michał LIBERA*, Włodzimierz WALIGÓRA*

- *Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3, tel. 665-22-23, fax 665-27-36, e-mail: wlodzimierz.waligora @ put.poznan.pl

Procedura oceny wpływu parametrów warstwy wierzchniej na rozrzut powierzchniowej trwałości zmęczeniowej

Procedure of analysis of the influence surface layer parameters on rolling contact fatigue

Key-words: rolling contact fatigue, methods of data exploration
Słowa kluczowe: powierzchniowa trwałość zmęczeniowa, metody eksploracji danych

Summary

Rolling contact fatigue is characterized by large scatter, which is a problem for designers and users of machine elements. Many factors can have an influence on rolling contact fatigue life scatter. The surface fatigue life can be dependent on constructional, technological and operational factors. Even if the considerations were limited to factors connected with surface layer, the analysis have to included both roughness as well as physical properties. In this paper was presented the procedure of analysis for estimation the influence of some surface layer parameters on rolling contact fatigue life scatter of machine elements. The example of use of analysis carried out for investigation results of NU309 roller bearing was showed. It was stated that the heterogeneity of surfaces layer influences on rolling contact fatigue life scatter.

Streszczenie

Powierzchniowa trwałość zmęczeniowa cechuje się ogromnym rozrzutem, który jest poważnym problemem dla użytkowników elementów pracujących w warunkach obciążeń kontaktowych. Rozrzut powierzchniowej trwałości zmęczeniowej elementów maszyn uzależniony jest od wielu czynników i to zarówno konstrukcyjnych, technologicznych jak i eksploatacyjnych. W pracy przedstawiono, opartą na analizie rozkładu Weibulla, procedurę pozwalającą na określenie wpływu poszczególnych czynników na rozrzut powierzchniowej trwałości zmęczeniowej. W efekcie przeprowadzenia analizy dla wyników badań wałeczków łożyskowych wskazano na wpływ stanu naprężeń i chropowatości na rozrzut powierzchniowej trwałości zmęczeniowej.

 

3-2004 Tibologia

Artur MACIĄG*

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Bolesława Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel. (48) 351-76-66, fax (48) 361-76-44, e-mail: artur.maciag @ pr.radom.pl.

Anizotropia własności tribologicznych granicznej warstwy smarowej w warunkach polaryzacji prądem stałym

Anisotropy of tribological properties boundary lubricating layer in condition of direct current polarization

Key-words: boundary friction, polarization of the friction zone
Słowa kluczowe: tarcie graniczne, polaryzacja strefy tarcia

Summary

During working, concentration of the polar chemooxidation products and its neutralization products by additives of alkali reserve increase in oil. Boundary lubricating layers are mostly structured of chemisorpted on metal surface oil polar components. A direct current polarization of frictional zone (kinematic pair of the MT-1 machine) are decreased frictional resistance. Direct current polarization interferences with the frictional resistance quantity and stability properties of boundary frictional layer. Direct (-) polarization on samples, (+) on anti-samples are resulted in decrease of friction coefficient about 40% in comparision to antipolarization zone resistance. Direct (+) polarization on samples, (-) on antisamples decreases frictional resistance about 25%.

Streszczenie

W czasie eksploatacji oleju silnikowego wzrasta w nim koncentracja polarnych produktów termooksydacji, jak również produktów ich neutralizacji przez dodatki stanowiące rezerwę alkaliczną. Graniczne warstwy smarowe zbudowane są głównie z chemisorbowanych na powierzchni metalu polarnych składników oleju. Polaryzacja strefy tarcia (węzeł tarciowy maszyny MT-1) prądem stałym powoduje zmniejszenie oporów tarcia. Kierunek prądu polaryzującego ma wpływ na wielkość zmian oporów tarcia i stabilność własności granicznej warstwy smarowej. Kierunek polaryzacji (-) na próbki, (+) na przeciwpróbkę powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia o około 40% w porównaniu z oporami strefy niespolaryzowanej. Kierunek polaryzacji (+) na próbki (-) na przeciwpróbkę zmniejsza opory tarcia o około 25%.

 

3-2004 Tibologia

Artur MACIĄG*, Wiesław OLSZEWSKI*

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Bolesława Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel. (48) 351-76-66, fax (48) 361-76-44.

Proces "docierania" oleju silnikowego w czasie eksploatacji

"Running-in" process of motor oil during working time

Key-words: engine oil, boundary friction
Słowa kluczowe: olej silnikowy, tarcie graniczne

Summary

The paper presents changes of tribological properties of the LOTOS SYNTETIC SAE 5W/40 as time function in engine Z1 duo fuel feeding (petrol and gas). In condition of ,,boundary friction” (kinematic pair of the MT-1 machine)at the begining resistance lubricate film decreases, at the following increases reach 25% more in comparision to fresh oil, after 5000km stabilizes. Frictional resistance in this condition (expresion as friction coefficient) decreases nearly threefold in comparision to initial value. Changes range of tribological properties of lubricate boudary layer correlate with change of basic number during working time.At first (about 4000 km) basic number is much the same, at the following linear decreases together with working time. It involves with kinematics of oil thermooxidation and increase concentration of polar oxidation products. Probebly it has an effect on chemisorption and structure of boundary lubricating layer.

Streszczenie

W referacie przedstawiono zmiany własności tribologicznych oleju silnikowego LOTOS SYNTETIC SAE 5W/40 API SJ/CF/EC w funkcji czasu eksploatacji w silniku o Z1 zasilanym dwupaliwowo (benzyna LO-95 i LPG). W warunkach „tarcia granicznego” (węzeł tarciowy maszyny MT-1) wytrzymałość filmu smarowego początkowo maleje, a następnie rośnie, osiągając wartości o 25% wyższe w porównaniu z olejem nie eksploatowanym, po około 5000 km przebiegu stabilizuje się. Opory tarcia w tych warunkach wyrażane współczynnikiem tarcia, maleją prawie trzykrotnie w porównaniu z wartością początkową. Zakres zmian własności tribologicznych granicznej warstwy smarowej skorelowany jest ze zmianami liczby zasadowej oleju w czasie eksploatacji. W początkowym okresie (do ~4 000 km) liczba zasadowa nie ulega większym zmianom, a następnie liniowo maleje z przebiegiem. Związane jest to prawdopodobnie z kinetyką termooksydacji oleju i wzrostem koncentracji polarnych produktów utlenienia. Ma to prawdopodobnie wpływ na procesy chemisorpcji i budowę granicznej warstwy smarowej.

 

3-2004 Tibologia

Andrzej MŁYNARCZAK*

- *Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia, tel. (058) 690-13-24, e-mail: mlynek @ am.gdynia.pl

Optymalizacja procesu uzupełniania ubytków oleju smarowego w bezwodzikowych silnikach okrętowych - koncepcja rozwiązania problemu

Optimization of oil refilling process in the trunk piston marine engines - conception of solving the problem

Key-words: optimization, trunk piston engine, wear
Słowa kluczowe: optymalizacja, silnik bezwodzikowy, zużycie

Summary

The paper presents the conception of the optimization of oil refilling process in the trunk piston marine engines. The mathematical formula depends on the most important for oil quality properties (viscosity, mass concentration of solid impurities, total base number) and its minimum determines the smallest wear of tribologic system elements i.e. piston- ring-cylinder of the trunk piston engine. To determine that function mass balance equations of solid impurities and total base number are used.

Streszczenie

W artykule przedstawiono koncepcję optymalizacji procesu uzupełniania ubytków oleju smarowego w bezwodzikowych silnikach okrętowych. Funkcję celu zdefiniowano jako funkcję najważniejszych własności eksploatacyjnych charakteryzujących jakość oleju smarowego (lepkość, udział masowy zanieczyszczeń stałych, liczba zasadowa), a jej minimum określa najmniejsze zużycie elementów systemu tribologicznego tłok-pierścień-cylinder silnika bezwodzikowego. Do budowy funkcji celu wykorzystuje się równania bilansu masy zanieczyszczeń stałych i liczby zasadowej.

 

3-2004 Tibologia

Antoni NEYMAN*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

Materiały ceramiczne w węzłach ciernych protez stawów biodrowych i kolanowych

Ceramic materials in friction elements of hip and knee prostheses

Key-words: hip and knee prostheses, ceramics
Słowa kluczowe: protezy stawów biodrowych i kolanowych, ceramika

Summary

To day used hip and knee prostheses are not sufficiently durable. Efforts to increase durability of the prostheses are undertaken in three areas: optimization of prostheses construction, optimization of prosthesis elements fixation to bones, looking for the best choice of materials for prostheses elements. Investigations to choose the best materials available are being performed from 1890. Four types of articulated materials are considered to day as the optimal choice: ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) cup with stainless steel head, UHMWPE cup with titanium alloy head, UHMWPE cup with aluminum oxide head or aluminum oxide cup with aluminum oxide head. All ceramic friction elements of prostheses are of much higher costs due to expensive machining of ceramic elements. Big advantage of "all ceramic" prostheses is much lower amount of wear particles. The presence of wear particles is serious problem in prostheses with polyethylene cup as loosening of prostheses elements joints is caused by the tissue response to polyethylene wear particles. Many investigations are performed in plain tribometers and prostheses simulators to develop bulk ceramics for prostheses elements and to look for possibility to use ceramic coatings in prostheses elements. Among many investigated materials modified aluminum oxide, silicon carbide and two coatings DLC and CNx are now considered as he most promising.

Streszczenie

Prace zmierzające do zwiększenia trwałości protez stawów biodrowych i kolanowych prowadzone są w trzech kierunkach: optymalizacji konstrukcji ich elementów, optymalizacji sposobu mocowania protez w kościach kończyn oraz doboru najlepszych skojarzeń materiałowych. Cztery typy skojarzeń są obecnie uważane za najlepsze: panewka z wysokocząsteczkowego polietylenu z główką ze stali nierdzewnej, stopu tytanu lub tlenku aluminium oraz zarówno panewka jak główka stawu z tlenku aluminium. W wielu ośrodkach prowadzone są obecnie badania nad zastosowaniem powłok ceramicznych w protezach. Najbardziej obiecujące wyniki uzyskiwane są w przypadku DLC i CNx.

 

3-2004 Tibologia

Stanisław NOSAL*

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

Przesłanki tribologiczne dla kształtowania odporności warstwy wierzchniej na ścieranie

Tribological premises for creating abrasive wear resistance of surface layer

Key-words: abrasive wear, surface layer, hardness
Słowa kluczowe: zużycie ścierne, warstwa wierzchnia, twardość, odporność na ścieranie

Summary

The paper characterises the process of abrasive wear of:
  • the metal element during friction with fixed grains, depending on the relation between hardness of abrasive grains and metal,
  • sliding connection operating in the presence of grains, depending on the relation between hardness of abrasive grains and a journal and the relation between the hardness of the journal and the bush.
On the above basis they determined general premises concerning the formation of the surface layer of the machine elements being subjected to abrasive wear.
If the element is subjected to abrasive wear because of grains being fixed or in abrasive substance, its wear resistance should be increased by such development of the mechanochemical form of the abrasive wear that the hardness of the surface wear is Ha/Hm ≤ k1 or at least a/Hm < k2.
Wear of elements of sliding connections operating in the presence of the abrasive can, generally, be limited by the use of three methods, namely:
  1. protection against getting the grains into the abrasive connection (sealing, filters),
  2. hardening the mating elements (and maintaining good strength properties) so that the abrasive grains will be crumbled and eliminated from the contact zone instead of including and mounting,
  3. providing one of the elements in so high ability to "absorb" abrasive particles and at the same time high fatigue resistance of the surface layer due to numerous plastic strain caused by the grains; this method can concern situation when a small amount of abrasive grains gets to the friction zone.

    Streszczenie

    W referacie określono przesłanki, które powinna spełniać warstwa wierzchnia narażona na zużycie ścierne.

     

    3-2004 Tibologia

    Artur OLSZEWSKI*

    - *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

    Nowe poprzeczne łożysko ślizgowe typu Y

    New journal sliding bearing -Y

    Key-words: sliding bearing, antivibration bearing, Y bearing, steam turbines
    Słowa kluczowe: łożysko ślizgowe, łożysko antywibracyjne, łożysko Y, turbiny parowe

    Summary

    An in the article the new concept of antivibration hydrodynamic journal bearing is presented. The most common bearing problems in large steam turbines were short distinguished. The experience and knowledge gathered was the basis for a totally new concept of a multi - lobe bearing with fixed lobes. The geometry (directions) of the force set acting in the bearing led to naming it a Y bearing (Pat. W00025035). In the article principle of operation and features of a new bearing are presented. Also static and dynamic characteristics of Y bearing as compared with lemon bearing are shown. The advantages and disadvantages of the new Y bearing are discussed. New concept offers an almost unlimited flexibility in the shaping of the sliding surface and adjusting the parameters of the resultant oil wedges on each of the lobes. Because of very interesting static and dynamic characteristics of Y bearing the ALSTOM Power have decided to co - operate with the authors of the design and several applications in steam turbines were done. The first Y bearing was used in a new ALSTOM Power turbine in the year 1999. The dynamics of the machine was dramatically improved. So far, the Y bearings were used in turbines of three types with power ratings ranging from 70 to 230 MW.

    Streszczenie

    W artykule przedstawiono nową koncepcję antywibracyjnego ślizgowego łożyska poprzecznego nazwanego łożyskiem Y (Pat. W00025035). Krótko scharakteryzowano najważniejsze problemy łożyskowania turbin parowych. Łożysko Y powstało w wyniku potrzeby opracowania konstrukcji nowego typu łożyska zdolnego pracować w bardziej wymagających warunkach w stosunku do klasycznych łożysk cytrynowych. Opisano zasadę działania nowego rozwiązania. Charakteryzuje się ono możliwością dopasowania charakterystyk statycznych i dynamicznych do konkretnej maszyny. Niezależne ustawienie klinów umożliwia zmianę sztywności współczynników sztywności i tłumienia w znacznie szerszym zakresie niż ma to miejsce w przypadku dwupowierzchniowych łożysk cytrynowych. Przedstawiono wady i zalety nowego rozwiązania. Ze względu na bardzo korzystne charakterystyki statyczne i dynamiczne łożysko zostało wdrożone w kilku rodzajach turbin parowych od 70 do 200 MW z pozytywnym rezultatem.

     

    3-2004 Tibologia

    Artur OLSZEWSKI*, Szymon GRYMEK*,
    Grzegorz ROTTA*, Bogusław SIWEK*

    - *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

    Metodyka projektowania łożysk ślizgowych z tamą hydrodynamiczną

    Method of designing sliding journal bearings with a pressure DAM

    Key-words: sliding bearing, hydrodynamic pressure dam, design method, computer simulation
    Słowa kluczowe: łożysko ślizgowe, tama hydrodynamiczna, metodyka projektowania, programy komputerowe

    Summary

    The new method for designing journal sliding bearings with pressure dam is presented. This method was developed at the Chair of Machine Design and Maintenance. With the use of the method both, static and dynamic characteristics can be calculated of journal sliding bearings with one or more pressure dams. Two new computer programs were used: BEARing and ArtBEAR. First of which was used to calculate pressure distribution in a pressure dam depending on geometry and operating conditions. This program is based on Rayleigh equations. The ArtBEAR program was used to simulate the characteristics of a journal sliding bearing with additional hydrostatic pressure (which substitutes the pressure dam). The distribution of the added hydrostatic pressure was defined according to the previous simulation in BEARing program.

    Streszczenie

    W artykule przedstawiono nową metodykę projektowania poprzecznych łożysk ślizgowych z tamą hydrodynamiczną opracowaną w Katedrze Konstrukcji i Eksploatacji. Zaproponowana metoda pozwala na wyznaczanie charakterystyk statycznych i dynamicznych dowolnych łożysk poprzecznych, w których wykonano jedną lub wiele tam hydrodynamicznych. W omawianej metodzie wykorzystano dwa niezależne programy komputerowe (BEARing i ArtBEAR). Pierwszy z nich pozwala wyznaczyć siłę docisku tamy hydrodynamicznej i wartość ciśnienia maksymalnego w zależności od jej geometrii i parametrów pracy. Bazuje on na modelu tamy zaproponowanym przez Rayleigha. W celu oszacowania dokładności wybranej metody wykonano obliczenia porównawcze, wykorzystując do tego celu MES i program Ansys. Program ArtBEAR umożliwia wyznaczenie charakterystyk łożyska, w którym czop jest obciążony dodatkowym ciśnieniem hydrostatycznym o rozkładzie zgodnym z ciśnieniem generowanym w tamie (i wyznaczonym poprzednim programem). Opracowana metodyka została pozytywnie zweryfikowana i wykorzystana podczas projektowania łożysk do aplikacji przemysłowych.

     

    3-2004 Tibologia

    Tomasz ORŁOWSKI*

    - *LUMAG Sp. z. o.o. Osiedle Cechowe 23, 64-840 Budzyń, tel. (067) 284-48-00, fax (067) 284-48-11, e-mail: t.orlowski @ lumag.pl

    Tendencje w rozwoju materiałów ciernych

    Trends in friction materials development

    Key-words: brakes, friction materials, development
    Słowa kluczowe: hamulce, materiały cierne, rozwój

    Summary

    The paper describes current condition an trend in friction materials development used for production of brake linings for cars and trailers. The paper contains a general description of the composition of friction materials and a description of essential parameters, which have to be taken into consideration at designing a friction material. The author of the paper presents components, which had been eliminated or are eliminated from the composition of friction materials because of their toxic effects. The paper draws attention to components causing pollination and also to possibilities to minimize this phenomenon. The author describes a method of recycling used car brake linings. The recycling product of this method is a component of many contemporary used friction materials. The paper describes the influence of the progress in brake systems construction and the requirements increase on the friction materials development. The paper discusses differences in composition of friction materials designed for application in drum brakes and for application in disc brakes, because of different requirements on the both brakes types. In the summary the author tries to evaluate the future of friction materials and direction of their development.

    Streszczenie

    W referacie omówiono stan aktualny i tendencje w rozwoju materiałów ciernych stosowanych na okładziny hamulcowe samochodów, przyczep i naczep. Opisano ogólnie skład materiałów ciernych oraz istotne parametry, które należy wziąć pod uwagę przy ich projektowaniu. W referacie przedstawiono składniki, które zostały lub są eliminowane ze składu materiałów ciernych ze względu na swoje toksyczne działanie. W pracy omówiono wpływ postępu w budowie hamulców oraz wzrost wymagań stawianych hamulcom na rozwój materiałów ciernych.

     

    3-2004 Tibologia

    Ewa PAWELEC*

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

    Wpływ rodzaju oleju na powierzchniową trwałość zmęczeniową łożysk tocznych

    Effect of oil on the surface fatigue life of rolling bearings

    Key-words: rolling contact fatigue, rolling bearing, vegetable oils, stability oxidative
    Słowa kluczowe: powierzchniowa trwałość zmęczeniowa, łożysko toczne, oleje roślinne, stabilność oksydacyjna

    Summary

    The results of investigating the influence of the chemical constitution of oil on the surface fatigue life of the rolling bearing have been presented. Three groups of oils have been selected: raw vegetable oil, refined vegetable oil and mineral oil. The investigation was carried out conducted by means of the modified four-ball-machine -T-03, in accordance with the requirements of standard IP 300/82.
    For the sake of use of the selected group of oils to be applied as a based of lubricants, an important indicator of their usability was the assessment of the thermal resistance. As a criterium parameter of the resistance to thermal-oxidizing operation of air the temperature at the beginning of oxidation has been taken into consideration. The investigation has been executed with the application of differential scanning calorimetry (DSC method).
    On the basis of the tribological and thermo-analytical test that the relations between the thermal oxidising resistance of oils and their influence on the change of the surface fatigue life of the rolling bearings have been stated. Oils with higher thermal oxidising stability protect the lubricated friction couple more efficiently against surface fatigue wear.

    Streszczenie

    W artykule zaprezentowano wyniki badania wpływu składu chemicznego oleju na powierzchniową trwałość zmęczeniową łożysk tocznych. Wybrano trzy grupy olejów: surowe i rafinowane oleje roślinne oraz olej mineralny. Badanie prowadzono na zmodyfikowanym aparacie czterokulowym T-03 zgodnie z wymaganiami normy IP 300/82, przy toczących się kulkach.
    Ze względu na przeznaczenie wybranej grupy olejów do stosowania, jako faza dyspergująca smarów plastycznych, istotnym wskaźnikiem ich przydatności eksploatacyjnej była ocena odporności termicznej. Jako parametr kryterialny odporności na termoutleniające działanie powietrza przyjęto wartość temperatury początku utleniania. Badanie prowadzono z zastosowaniem różnicowej kalorymetrii skaningowej (metoda DSC).
    Na podstawie przeprowadzonych badań tribologicznych i termoanalitycznych stwierdzono występowanie zależności pomiędzy odpornością termooksydacyjną olejów a ich wpływem na zmianę powierzchniowej trwałości zmęczeniowej smarowanych łożysk tocznych. Stwierdzono, że oleje o wyższej stabilności termooksydacyjnej skuteczniej zabezpieczają smarowany węzeł tarcia przed powierzchniowym zużyciem zmęczeniowym.

     

    3-2004 Tibologia

    Zbigniew PAWELEC*, Janusz DASIEWICZ*

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

    Wpływ modyfikacji osnowy polimerowej na właściwości tribologiczne kompozytu metalożywicznego

    Effect of polymer matrix modifications on tribological properties of metal-resinous composite

    Key-words: friction, wear, polymer composite matrix, chemical modification
    Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, kompozyt polimerowy, osnowa, modyfikacja chemiczna

    Summary

    The authors present the results of investigations on the polymer composites based on modified epoxy compounds. As a matrix some epidians with active /inactive solvents, surface tension modifiers, and thermoplastc polymers - PTFE have been used. For the elaborated composites the investigation of their physico-mechemical properties and wear and friction tests (T-05 block-on-ring tester) have been performed.

    Streszczenie

    W artykule przedstawiono wyniki badań kompozytów polimerowych na osnowie modyfikowanych związków epoksydowych. Jako osnowy kompozytów wykorzystano epidiany z rozcieńczalnikami aktywnymi, nieaktywnymi, modyfikatorami napięcia powierzchniowego oraz z polimerem termoplastycznym - tarflenem. Dla wszystkich kompozycji materiałowych przeprowadzone zostały kompleksowe badania właściwości fizykomechanicznych oraz badania tarciowo-zużyciowe na maszynie tribologicznej T-05 typu rolka-klocek.

     

    3-2004 Tibologia

    Witold PIEKOSZEWSKI*, Waldemar TUSZYŃSKI*

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

    Powierzchniowa trwałość zmęczeniowa elementów tocznych smarowanych olejami bazowymi mineralnymi i syntetycznymi

    Rolling contact fatigue life for elements lubricated with minerał and synthetic base oils

    Key-words: four-ball apparatus, pitting, fatigue life, mineral oils, synthetic oils, white oils, SEM, EDS
    Słowa kluczowe: aparat czterokulowy, pitting, trwałość zmęczeniowa, oleje mineralne, oleje syntetyczne, oleje białe, SEM, EDS

    Summary

    An effect of viscosity and kind of base oils on rolling contact fatigue (pitting) is presented in the paper. The tribological tests were performed in the four-ball tester denoted as T-03, designed and manufactured by ITeE.
    Various base oils having different viscosity n100 in the range 3,8÷31,4 mm²/s, were tested. They were: mineral oils (lube oil bases), synthetic hydrocarbon oils (polyalphaolefins), synthetic non-hydrocarbon oils (polyol esters, polyglycols) and highly refined mineral ones known as white oils.
    It was observed that in case of the mineral oils and polyol esters higher viscosities gave longer fatigue lives. This may be attributed to an increase in the oil film thickness, hence decreasing the frequency of surface asperity tips contacts. For the other oils the fatigue life changes insignificantly with increasing viscosity. In a group of oils having close, but low viscosity n100 (3,8÷5,5 mm²/s) the best resistance to fatigue wear is given by the mineral base oil, and the worst - by the white oil. Intermediate fatigue lives are given by the synthetic oils, but they differ from one another insignificantly. Surface analyses using SEM and EDS shown that in case of low-viscosity oils, forming very thin EHL film thickness (below 0,01 µm), the worn surface was modified by the presence of carbon. This may come from deposition of organic compounds and/or tribodiffusion of carbon from the oils into the surface layer. The effect of these occurrences on the rolling contact fatigue is to be investigated yet.

    Streszczenie

    W artykule przedstawiono wyniki badań powierzchniowego zużycia zmęczeniowego (tzw. pittingu) w zależności od lepkości i rodzaju olejów bazowych. Badania tribologiczne wykonano za pomocą aparatu czterokulowego T-03, wytworzonego w ITeE.
    Zbadano oleje bazowe o różnej lepkości n w granicach 3,8÷31,4 mm²/s. Były to: oleje mineralne (hydrorafinaty, brighstock), syntetyczne węglowodorowe (polialfaolefiny), syntetyczne niewęglowodorowe (poliestry, poliglikole) oraz oleje mineralne głęboko rafinowane, tzw. oleje białe.
    Stwierdzono, że wyższej lepkości olejów mineralnych i poliestrów towarzyszy mniejsza skłonność do zużywania zmęczeniowego. Można to tłumaczyć zwiększeniem grubości filmu olejowego, co pozwala zmniejszyć częstotliwość styku wierzchołków nierówności powierzchni. Dla pozostałych badanych olejów trwałość zmęczeniowa nie zmieniała się znacząco wraz ze wzrostem lepkości.
    Z grupy olejów o zbliżonej, ale niskiej lepkości n o (3,8÷5,5 mm²/s) najwyższą trwałość zmęczeniową pozwala uzyskać mineralny olej bazowy, zaś najniższą- olej biały. Pośrednią trwałość zmęczeniową dają oleje syntetyczne, przy czym różnice pomiędzy nimi leżą w granicach błędu. Analizy powierzchni tarcia za pomocą SEM i EDS wykazały, że dla olejów o niskiej lepkości, dla których grubość filmu EHD była bardzo mała i nie przekraczała 0,01 µm, powierzchnia została zmodyfikowana obecnością węgla, co może wynikać z osadzania się na niej związków organicznych i/lub dyfuzji węgla z olejów smarowych. Wpływ tych zjawisk na trwałość zmęczeniową wymaga dalszych badań.

     

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 4/2004 (193)
  4-2004 Tibologia

Sławomir BANASZEK*

- *Instytut Maszyn Przepływowych im. R. Szewalskiego PAN, ul. Fiszera 14, 80-952 Gdańsk, e-mail: tolek @ imp.gda.pl.

Drgania węzłów łożyskowych dużej maszyny wirnikowej z pękniętym wirnikiem

Bearings' vibrations of the large rotor-machine with cracked shaft

Key-words: slide bearings, crack, machinę dynamics, rotor-machine, simulation diagnostics
Słowa kluczowe: łożyska ślizgowe, pęknięcie, dynamika maszyn, maszyny wirnikowe, diagnostyka symulacyjna

Summary

The paper presents the course and some chosen results of crack propagation simulation research. The object taken into consideration is a turbo set with the power of 200 MW. A special attention has been paid to the bearing vibrations, because they are observed by diagnostic systems.
The idea of the works undertaken in the Institute is to find a proper diagnostic indicator for cracks in the machine of such class. The only way to investigate cracks in such a machine is computer simulation. There is no possibility to make a crack experiment on the real object because of it's costs.
The paper presents the NLDW-code system. It is computer code system giving us a possibility to model a slide bearings founded rotor machine dynamics using non-linear methods. The crack model is well known Knott model. Two different axial positions of the crack were taken into consideration. Four different circumferential positions were taken into account in each axial position. All calculations were made for the rotating speed 3000 rpm.
The results show that the crack influence on the machine dynamic state is ambiguous. It depends on the crack position (either axial or circumferential) and its depth. As we can see, the crack propagation may cause a resonance. It is very important result. A short discussion about a crack diagnostic indicator points that lateral vibration amplitudes may not be proper crack indicator. Torsional vibration amplitudes and vibration spectra for all directions (either amplitude and phase spectra) seem to be better crack indicators.

Streszczenie

Praca przedstawia przebieg i wyniki badań symulacyjnych wpływu pęknięcia w wirniku turbozespołu energetycznego dużej mocy na jego stan dynamiczny, ze szczególnym uwzględnieniem drgań węzłów łożyskowych. Genezą pracy jest próba określenia wiarygodnego wyróżnika diagnostycznego pęknięcia wirnika. Rozważono niektóre możliwe przypadki osiowego (wzdłuż długości wirnika) i obwodowego umiejscowienia pęknięcia. Prześledzono stany dynamiczne maszyny (łożysk) przy propagacji głębokości pęknięcia. Wskazano amplitudy drgań skrętnych oraz widma drgań jako potencjalnie możliwe wyróżniki diagnostyczne pęknięcia wirnika.

 

4-2004 Tibologia

Adam BARYLSKI*

- Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel.: (+58) 347-19-82, 347-20-32, 0608-697-289, fax (+58) 347-10-25, e-mail: abarylsk @ pg.gda.pl.

Badania kształtowania powierzchni materiałów ceramicznych przez docieranie

Study of formability of ceramic components surface by lapping

Key-words: ceramic components, lapping, study
Słowa kluczowe: materiały ceramiczne, docieranie, badania

Summary

Lapping is one of the most common finishing operation used on flat or cylindrical surfaces. Fine surface finish and high dimensional accuracy can be obtained in lapping with the use of relatively simple means of productions. Geometrical structure of the lapped surface has good properties in sliding joints - the valleys in the surface roughness of the contacting bodies can serve as local reservoirs for lubricants, as well as in stationary joints because of the high bearing ratio. Elements of this machining system are characterized be the set of many structural, material and surface properties connected with the work piece, lap, abrasive particles and the lapping machine. Results of the tests on single-disk lapping of small ceramic components are presented. Lapping process productivity and quality of the lapped components mode from Al2O3 and Al2O3-Zr02 ceramics, steatite and P35 sintered carbides are analyzed. Influence of primary process conditions and kinematic parameters on value non-standard kinematic system of the machine during lapping has been evaluated.

Streszczenie

Docieranie powierzchni płaskich lub walcowych należy do jednych z najczęściej stosowanych metod obróbki ściernej bardzo dokładnej. Jest tak głównie dlatego, iż obróbka ta umożliwia uzyskanie, przy względnie prostych środkach produkcji, małej chropowatości powierzchni oraz wysokiej dokładności kształtu i wymiaru. Struktura geometryczna powierzchni po docieraniu jest bardzo korzystna w połączeniach ruchowych elementów - z uwagi na zdolność do utrzymywania warstwy smaru, w połączeniach zaś stałych ze względu na dużą nośność. Elementy takiego systemu obróbkowego charakteryzuje liczny zbiór właściwości, przede wszystkim konstrukcyjnych, materiałowych i powierzchniowych - związanych z przedmiotem docieranym, docierakiem, ścierniwem i obrabiarką. W pracy przedstawiono wyniki badań jednotarczowego docierania drobnych przedmiotów ceramicznych. Analizowano wydajność i jakość docierania płaskich elementów z ceramiki Al2O3 i Al2O3-Zr02, steatytu i węglików spiekanych P35 w warunkach swobodnego zbrojenia dócieraka ścierniwem. Oceniono wpływ podstawowych warunków technologicznych i kinematycznych dla niestandardowego układu kinematycznego docierarki jednotarczowej.

 

4-2004 Tibologia

Krzysztof BUCHALSKI*

- *Politechnika Łódzka, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, (0-42) 631-22-36, fax (0-42) 631-22-62, e-mail: buchalski @ p-lodz.pl, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn Przędzalnictwa Wełny „BELMATEX” ul. l Maja 24, 43-300 Bielsko-Biała.

Fizyczne własności quasi-dynamicznego elastohydrodynamicznego (EHD) filmu olejowego

The physical properties of quasi-dynamic EHD oil film

Key-words: ehd film. lubricate, quasi-dynamic process, isotermal phenomena
Słowa kluczowe: smarowanie, styk elastohydrodynamiczny, zjawisko quasi-dynamiczne, zjawisko izotermiczne

Summary

The paper contains qualitative and quantitative analysis of quasi-dynamic, isothermal EHD oil film which is generated at liquid lubrication between two elastic surfaces possessing peripheral velocity under active, variable in time external load. The shape of surface performed in form of ideally smooth cylinders. The problem was reduced to analyse of physical and mathematical models describing this phenomenon. The mathematical model was solved by the Newton-Raphson's method with utilization of original developed by author procedures, describing changes in time velocity of nearing to co-operating surfaces of the cylinders. Results of numerical calculations show influence of frequency of changes of external load on the thickness and pressure distribution in generated EHD oil film, and also influence of peripheral velocity of both cylinders on the thickness and pressure distribution in the EHD oil film under variables in time external load.

Streszczenie

W referacie przedstawiono analizę jakościową i ilościową quasi-dynamicznego, izotermicznego EHD filmu generowanego przy płynnym smarowaniu zachodzącym pomiędzy dwoma sprężystymi powierzchniami, posiadającymi prędkości obwodowe i poddanych działaniu obciążenia zewnętrznego zmiennego w czasie. Kształt powierzchni założono w postaci idealnie gładkich cylindrów. Zagadnienie sprowadzono do analizy modelu fizycznego i matematycznego. Model matematyczny rozwiązano metodą Newtona-Raphsona z wykorzystaniem opracowanej oryginalnej procedury opisującej zmiany w czasie prędkości zbliżania się współpracujących powierzchni walców. Rezultaty obliczeń numerycznych ukazują wpływ częstotliwości zmian obciążenia zewnętrznego na grubość oraz rozkład ciśnienia w generowanym filmie olejowym, a także wpływ prędkości obwodowych na kształt filmu olejowego i rozkład ciśnienia przy tym samym obciążeniu zewnętrznym zmiennym w czasie.

 

4-2004 Tibologia

Piotr GŁĄB*, Dariusz BIELIŃSKI*, Katarzyna MACIEJEWSKA*

- Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź, al. 042 631-32-14.

Próba analizy zjawiska "stick-slip" dla elastomerów

Attempt to analysis of "stick-slip" for elastomers

Key-words: elastomer, friction, "stick-slip", crosslink density
Słowa kluczowe: elastomer, tarcie, stick-slip, gęstość usieciowania

Summary

Paper presents new attempt to friction analysis, method concerning "stick-slip" phenomenon and its description. Applied algorithm is realised by the fast Fourier transformation (FFT) of friction force traces from time to frequency domain. Obtained friction spectra were analysed with the proposed method to evaluate frequency, amplitude and symmetry - "s" defined as a "stick" phase content in a whole vibration) of "stick-slip" vibrations. The proposed method of analysis is based on comparison of relative intensities of harmonic vibrations observed in spectra with sequences from a correlation table. The correlation table was build assuming "triangle" or "logarithmic" shaped "stick-slip" in the range of "s" from 0.5 to 1.0 with 0.01 step, containing 24 harmonic vibrations.
The presented method, despite being restricted by a few simplifying assumptions, can be a very useful tool for "stick-slip" analysis of elastomers.
Proposed method was used for friction analysis of rubber samples exhibiting different crosslink density. It was found that the "stick" part duration increases with an increase of crosslink density, whereas amplitudes of "stick-slip" vibrations are redistributed and shifted to higher frequencies.

Streszczenie

W anykule zaprezentowane zostało nowe podejście do analizy tarcia przebiegającego według mechanizmu „stic-slip”. Metoda polega na zastosowaniu algorytmu szybkiej transformacji Fouriera (FFT) do przekształcenia przebiegu siły tarcia z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości. Zaproponowany został sposób analizy uzyskanych widm siły tarcia w oparciu o porównanie względnych intensywności kolejnych harmonicznych drgań obserwowanych w widmie ze zgromadzonymi w tablicy korelacyjnej. Tablicę korelacyjną zbudowano zakładając dwa typy kształtu przebiegu siły tarcia („stick-slip”), trójkątny i logarytmiczny. W celu uszczegółowienia opisu kształtu poza częstotliwością i amplitudą wprowadzono parametr symetrii (s), zdefiniowany jako udział czasu trwania fazy „stik” w całym drganiu („stick-slip”). Tablica korelacyjna zbudowana została w zakresie „s” od 0,5 do 1,0 z krokiem 0,01, uwzględniając 24 drgania harmoniczne.
Jakkolwiek metoda jest ograniczona wieloma uproszczeniami, to może być bardzo użytecznym narzędziem do analizy zjawiska tarcia elastomerów. Opisana metoda została zastosowana do analizy tarcia próbek różniących się gęstością usieciowania. Stwierdzono wydłużanie się fazy „stik” wraz ze wzrostem gęstości usieciowania oraz przesunięcie obserwowanych drgań w kierunku wyższych częstotliwości.

 

4-2004 Tibologia

Marcin ŁUCZAK*

- *Instytut Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku Zakład Dynamiki Wirników i Łożysk Ślizgowych, ul. Fiszera 14, 80-952 Gdańsk, tel. (58) 346-08-81, e-mail: marc @ imp.gda.pl

Wpływ defektu w postaci zukosowania panwi na własności dynamiczne turbozespołu 200 MW

Influence of bearing bush skewness on the properties of 200 MW turboset

Key-words: slide bearings, technical diagnostics, bush skewness
Słowa kluczowe: łożyska ślizgowe, diagnostyka techniczna, przekoszenie (zukosowanie) panwi

Summary

In the paper presented are course and results of investigations of the influence of slide bearing bush and shaft mutual skewness on the dynamic properties of the 200 MW 13K215 turboset.
The defect was simulated by means of numerical model of the turboset. Simulation was performed for each bearing individually in both, horizontal and vertical planes. Maximum values of the skewness angle were calculated for each bearing at both planes. Also the case of simultaneous defect of two adjacent bearings was simulated. The influence of the defect on dynamic properties of turboset was presented.

Streszczenie

W referacie przedstawiono przebieg i wyniki prac mających na celu zbadanie wpływu, jaki wywiera defekt łożyska ślizgowego w postaci nierównoległego ułożenia osi czopa względem osi panwi na własności dynamiczne turbozespołu 13K215 o mocy 200 MW. Badania były prowadzone na drodze symulacji komputerowej. Defekt w postaci zukosowania był modelowany w poziomej i pionowej płaszczyźnie czopa. Wyznaczono maksymalne wartości zukosowania w obu płaszczyznach dla każdego łożyska indywidualnie oraz dla przypadku dwóch sąsiadujących łożysk zukosowanych jednocześnie. W dalszej części referatu przedstawiono wpływ, jaki defekt wywiera na własności dynamiczne badanego turbozespołu.

 

4-2004 Tibologia

Monika MAKOWSKA*, Marian GRĄDKOWSKI*

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

Wpływ warunków tarcia na tribochemiczne przemiany oleju pao-6 w układzie stal-stal

Influence of friction conditions on the tribochemical changes of fao synthetic oil in steel-steel system

Key-words: synthetic oils, poli-a-olefins, friction, tribochemical changes
Słowa kluczowe: olej syntetyczny, poli-a-olefiny, tarcie, przemiany tribochemiczne

Summary

This paper aims at investigating tribochemical reactions of poly-a-olefins proceedin at ambient and elevated temperature. It has been investigated products of PAO (as a synthetic base oil) conversions proceeding during lubricated friction at 20°C, 100°C and 200°C in the steel ball-on-disk tribosystem. The products of the bulk lubricant changes were identified by means of Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry (GC/MS). It has been shown, that tribologically active oxygen-containing compounds were formed. Among these products aliphatic hydrocarbons as well as ketones and aldehydes were predominated. The last ones under the influence of temperature were oxidized to carboxylic acids which react with metal to iron carboxylates. Interactions of these compounds with rubbing surfaces were examined using Fourier Transform Infrared Microspectrophotometry (FTIRM) technique. Obtained results provide a first evidence for the hypothesis that oxygenation of PAO during friction should be considered even at ambient temperature and that is clearly controlled by the mechanical action. More research is needed to clarify the reaction mechanisms, particularly the mechanism of surface reactions.

Streszczenie

Zidentyfikowano produkty powstające w wyniku przemian tribochemicznych poli-a-olefinowego oleju bazowego w układzie tarciowym stal-stal. Testy tribologiczne prowadzono w temperaturze pokojowej oraz 100 i 200 °C. Środek smarowy, pobrany po testach z węzła tarcia, poddano badaniom techniką GC/MS. Stwierdzono, iż podczas tarcia w podwyższonej temperaturze powstają w oleju bazowym aktywne związki polarne zawierające tlen. W wyniku reakcji tych związków z powierzchnią tarcia powstają karboksylany żelaza, wpływające na właściwości warstw wierzchnich elementów węzła tarcia.

 

4-2004 Tibologia

Stanisław NOSAL*, Jan GRZEŚKOWIAK**

- *Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (61) 665-23-32, fax (61) 665-27-36, e-mail: stanisław.nosal. @ put.poznan.pl
**H. Cegielski - CBR Sp. z o.o.. Laboratorium Centralne, Poznań.

Wpływ chropowatości technologicznej na przebieg docierania żeliwnego skojarzenia ślizgowego

The influence of technological roughness to the wear - in course of cast iron sliding connection

Key-words: cast iron, technological roughness, running-in
Słowa kluczowe: żeliwo, chropowatość technologiczna, docieranie

Summary

The paper presents the results of tests concerning the influence of the cast iron technological roughness to the sliding connection wear-in reliability at the speed 6 m/s. The tests were performed on the "disc - flat sample" connection lubricated with paraffin oil. The samples (discs) were made of cast irons: ZlCul, 4PVB, applied for cylinder liners of main drive marine engines and Zl 200 whereas counter-samples were made of cast iron piston ring. They found out that the roughness of the tested cast irons, being on the level close to the service one, reduced considerable the wear-in period as well as the probability of seizure occurrence during this process. Besides, they found out that the cast iron ZlCul,4PVB applied for cylinder liners of main drive marine engines requires much longer wear-in period in comparison with the cast iron Zl 200 which can be explained by its higher hardness and hard phase content; it is also characterized with much grater wear-in "safety" - it means that it is much less susceptible to seizure.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu chropowatości technologicznej żeliwa na niezawodność docierania skojarzenia ślizgowego przy prędkości 6 m/s. Badania prowadzono na skojarzeniu krążek-płaska próbka smarowanym olejem parafinowym. Próbki (krążki) zostały wykonane z żeliw: ZlCul, 4PVB, które jest stosowane na tuleje cylindrowe silników okrętowych napędu głównego i Zł 200, a przeciwpróbki z żeliwnego pierścienia tłokowego. Stwierdzono, że chropowatość badanych żeliw ukształtowana na poziomie zbliżonym do chropowatości eksploatacyjnej znacząco skraca okres docierania i zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia zacierania w trakcie jego trwania. Ponadto ustalono, że żeliwo ZlCuł, 4PVB w porównaniu z żeliwem Zł 200 wymaga znacznie dłuższego okresu docierania, co można wyjaśnić jego większą twardością i większą zawartością w nim fazy twardej, oraz jest mniej podatne na zacieranie.

 

4-2004 Tibologia

Paweł PIEC*, Grzegorz ZAJĄC*

- *Politechnika Krakowska, Instytut Pojazdów Szynowych.

Badania tribologiczne w aspekcie propagacji hałasu

Tribological investigation in aspect of propagation of noise

Key-words: tribology, noise, suppression, ultrasounds
Słowa kluczowe: tribologia, hałas, tłumienie, ultradźwięki

Summary

In the paper the chosen aspects of influence of tribology propriety and acistic the friction (the block - the hoop) on noice intensity level is presented. The value and courses of changes of coefficient of friction was tested on investigative position - tester T-05, with additional equipment. In addition the values of the wear , both line and weight, associacion the friction (the block - the roll) related to basic parameters of the running of knot of friction was marked.
During the tribology investigations was executed the measurement and digital analysis of noise level also. With the help of the professional supersonic crack detector from processing digital the type the UMT - 12 the measurements of velocity and the suppression of sound wave were executed. Audits were perfortied on cast - iron, commposite and parched materials which are adapted on brake insertions in present reil vehicles.
Experiments results are shown that very essential influence on level of realase of noise during of the brake process have a tribology properity of materials of intersection and hoop.

Streszczenie

Praca zawiera wybrane wyniki badań w aspekcie wpływu właściwości tribologicznych i akustycznych pary trącej klocek-koło na poziom emisji hałasu. Badania wykonano dla żeliwnych, kompozytowych i spiekanych materiałów stosowanych na wstawki hamulcowe w pojazdach szynowych.

 

4-2004 Tibologia

Andrzej PIETRZAK*

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

Eksperymentalne badania wpływu chropowatości powierzchni na warunki tarcia w styku EHD

Experimental investigation of the effect surface roughness on the friction conditions in the EHD contact

Key-words: test rig, friction, elastohydrodynamic, electrical resistance, surface roughness
Słowa kluczowe: stanowisko, tarcie, próbki, styk, oporność, chropowatość

Summary

Design and instrumentation of test rig for investigation of friction conditions of contacting rough surface has been presented. The basis of the friction conditions identification by means of electrical short circuits has been utilized. The identified electrical parameters, which characterize the friction conditions, were determined by the number of the short circuits and their relative time. The results of these have been given.

Streszczenie

Artykuł zawiera opis konstrukcji i oprzyrządowania stanowiska do badania warunków tarcia stykających się, chropowatych powierzchni. Zaproponowano, aby podstawę oceny warunków tarcia stanowiły zmierzony procentowy czas styku metalicznego oraz odpowiadająca mu, pośrednio obliczona na podstawie zmierzonego spadku napięcia w styku, oporność styku. Przedstawiono także przykładowe wyniki pomiarów proponowanych wielkości.

 

4-2004 Tibologia

Piotr M. PRZYBYŁOWICZ*

- *Instytut Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, e-mail: piotrp @ ipbm.simr.pw.edu.pl.

Near-critical dynamics of a rigid rotor supported on semi-active journal bearings with piezoelectric actuators

Dynamika okołokrytyczna sztywnego wirnika podpartego w półaktywnych łożyskach ślizgowych z elementami piezoelektrycznymi

Key-words: rotor, journal bearing, piezoelectric actuator, stability, bifurcation
Słowa kluczowe: wirnik, łożysko ślizgowe, element piezoelektryczny, stateczność, bifurkacja

Summary

The paper presents the problem of stability of an asymmetric journal bearing system enhanced with piezoelectric elements is considered. Journal bearings are known to exhibit dynamic loss of stability in the form of flutter-type vibration while exceeding the critical rotation speed. Piezoelectric actuators pushed in between the bearing housing and shell affect the size of the bearing gap, which directły influences the critical rotation speed and the moment when the system losses its stability. In the paper, the critical rotation speed is found from equations of motion linearized around the non-trmal equilibrium position. Its magnitude is then studied with respect to the applied gain in the control system. In a further part of the paper a non-linear problem of near-critical vibration is examined on the grounds of bifurcation anałysis. Ther attention is focused on sensitivity of limit cycles to the proposed control strategy in terms of orbital stability. A considerable effect of the gain factor on Floquet's exponents versus asymmetry of the applied load is confirmed.

Streszczenie

W pracy przedstawiono problem stateczności asymetrycznego sztywnego wirnika podpartego w łożyskach ślizgowych zawierających elementy piezoelektryczne. Wirujące wały łożyskowane ślizgowo wykazują efekt dynamicznej utraty stateczności w postaci pojawienia się samowzbudnych drgań flatterowych przy przekraczaniu krytycznej prędkości obrotowej. Piezoelektryczny aktuator wciśnięty pomiędzy panew a obudowę łożyska pozwala sterować wielkością szczeliny smarnej. To z kolei wpływa na wartość krytycznej prędkości wirowania i moment pojawienia się samowzbudzenia. W prezentowanej pracy wyznaczono krytyczną prędkość wirowania na podstawie równań ruchu zlinearyzowanych wokół położenia równowagi oraz określono jej zależność od stałej sprzężenia zwrotnego w zaproponowanym układzie sterowania. W dalszej części zajęto się nieliniowym problemem drgań okolokrytycznych na podstawie analizy bifurkacyjnej. Uwagę skoncentrowano na wrażliwości cyklu granicznego na wartość wzmocnienia w układzie sterowania w sensie stateczności orbitalnej. Stwierdzono znaczny wpływ tej wielkości na wykładnik Floqueta w zależności od asymetrii przykładanego obciążenia.

 

4-2004 Tibologia

Andrzej RACZYŃSKI*

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

Prognozowanie trwałości łożysk tocznych przy zmiennym obciążeniu i prędkości

Forecast of durability of rolling bearing operating with variable load and speed

Key-words: rolling, bearing, rating, durability, fluctuation, load, rotational speed
Słowa kluczowe: łożysko, toczne, trwałość, zmienne, obciążenie, prędkość

Summary

In this paper there are presented two methods of calculating the rolling bearing durability (rating life) in variable operating conditions (load and rotational speed). These two methods are given in modern bearing catalogues [L. 1, 2]. The first of them depends on using of formulas (1), (2), and (3); the second one - on bringing into play the expression (4).
Further there is presented the analysis of equivalence degree of both methods. There are descnbed some conditions, with assuring of which the both methods are proved equivalent. Subsequently, there is shown the exemplary calculation of durability for ball bearing and roller bearing. The magnitude of difference between the effects of these both methods results from the calculation. It was shovm, that the effects are identical only in the case of calculation of nominal durability (basic rating life) for ball bearing. The greatest difference occurs, when the adjusted rating life (with the coefficient of lubrication a3) is calculated. The conclusion is drawn, that in any event it is better to employ the expression (4), because it never gives the improper results.

Streszczenie

W artykule jest dyskutowane obliczanie trwałości zmęczeniowej przy skokowo zmiennych parametrach pracy łożysk tocznych, według dwóch różnych metod, podawanych w różnych katalogach i poradnikach. Została wykazana równoważność obydwóch metod co do zasady, ale jednocześnie autor poleca stosowanie jednej z tych metod ze względu na wady drugiej w pewnych zastosowaniach.

 

4-2004 Tibologia

Tomasz ROCHATKA*, Wiesław ZWIERZYCKI*

- *Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-22-36, fax (061) 665-27-36.

Badania zużyciowe wybranych skojarzeń materiałowych w układzie trzy wałeczki - stożek

Wear tests chosen materiał junctions in the three rollers-cone system

Key-words: wear, investigations, 3 rollers-cone couple
Słowa kluczowe: zużycie, badania, skojarzenie 3 wałeczki-stożek

Summary

The aim of this paper is to present the results of wear tests carried out with a new analitical-experimental method in the three rollers-cone system. The above mentioned method makes it possible to monitor constantly the samples wear by measuring their vertical approach. The following stainless steel: H17 i 1H18N9 came under tribotechnical scruting. It was subjected to friction in chosen technological environments (food fat). As a result, the comprehensive characteristics Ih=f(p)has been obtained. For certain material junctions it was possible to determine the value of po pressure, under witch the wear of material junctions was very small.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań zużyciowych w układzie trzy wałeczki-stożek. Zastosowana metoda pozwała w sposób ciągły monitorować zużycie elementów poprzez pomiar ich pionowego zbliżenia. Ocenie tribotechnicznej poddano stale odporne na korozję H 17 i 1H18N9 współpracujące tarciowe w przykładowych środowiskach technologicznych przemysłu spożywczego (w tłuszczach spożywczych). Uzyskano kompleksowe charakterystyki Ih = f(p). Dla niektórych skojarzeń materiałowych stwierdzono występowanie wartości nacisków po, poniżej których zużycie skojarzenia było pomijalnie małe.

 

4-2004 Tibologia

Tomasz ROCHATKA*, Arkadiusz STACHOWIAK* , Wiesław ZWIERZYCKI*

- *Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (061) 665-23-91.

Analityczno-doswiadczalna metoda wyznaczania charakterystyki Ih=f(p) w układzie 3 wałeczki-stożek

The analytical-experimental method of determining the linear wear characteristics Ih=f(p) in the three rollers-cone system

Key-words: three rollers-cone couple, wear, mathematical model
Słowa kluczowe: skojarzenie 3 wałeczki-stożek, zużycie, model matematyczny

Summary

The aim of this paper was to describe the analytical - experimental method determining the linear wear characteristics Ih = f(p) in the three rollers - cone system. The mathematical model binding vertical approach of samples with the rollers wear trace dimension has been elaborated. The model was verified in a special experiment, due to which a very good convergence of results of calcutions and experiment was obtained.

Streszczenie

W artykule omówiono analityczno-doświadczalną metodę wyznaczania charakterystyk zużyciowych Ih = f(p) dla skojarzenia 3 wałeczki-stożek (3w-s). Opracowano model matematyczny wiążący pionowe przemieszczenie elementów badanego węzła ze średnicą śladu zużycia na powierzchni wałeczków. Model zweryfikowano w specjalnym eksperymencie uzyskując zadowalającą zbieżność wyników obliczeń i pomiarów.

 

4-2004 Tibologia

Grzegorz ROTTA*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

Modelowanie przepływu oleju w przestrzeni międzysegmentowej łożyska wzdłużnego

Modelling of the oil flow between the thrust bearings pads

Key-words: thrust bearings, hydrodynamic lubrication, mixing of oil, inlet temperature, FEM calculations
Słowa kluczowe: łożyska wzdłużne, smarowanie hydrodynamiczne, mieszanie oleju, temperatura wlotowa, obliczenia MES

Summary

The mixing of oil that takes place between the bearing pads is still an unknown area, and its happen in spite of much number of study on this area. Especially in the designs, in which cold oil is supplied to the groove or directly to the oil gap, there are no methods of determining the inlet temperature.The inlet temperature has a fundamental influence on the bearing performance and safety of operation.
In this paper a FEM model of groove and temperature field of thrust bearing from hydro-electric power station Dychow is described. This model enables one to specific distribution of temperature at the oil gap inlet.

Streszczenie

Mieszanie oleju w przestrzeni międzysegmentowej zdaje się być obszarem mało zbadanym pomimo sporej liczby prac na ten temat. Zwłaszcza w przypadkach konstrukcji, w których zimny olej dostarczany jest do przestrzeni międzysegmentowej czy też bezpośrednio kierowany do szczeliny smarowej, nie ma użytecznych modeli opisujących ruch oleju oraz zmienność jego parametrów pomiędzy segmentami i na wlocie do szczeliny. W świetle różnego rodzaju badań i analiz rzeczywistych konstrukcji łożyskowych, wartość temperatury wlotowej do szczeliny smarowej ma istotne znaczenie dla pracy i bezpieczeństwa łożyska.
W artykule przedstawiono model MES przestrzeni międzysegmentowej oraz wyznaczone pola temperatur łożyska nośnego EW Dychów. Pozwala on określić rozkład temperatury oleju na wlocie do szczeliny.

 

4-2004 Tibologia

Józef RYBCZYŃSKI*

- * Instytut Maszyn Przepływowych, Polska Akademia Nauk, ul. Fiszera 14, 80-952 Gdańsk, tel. (0...58) 346-08-81.

Dopuszczalne przemieszczenia pary sąsiadujących łożysk turbozespołu w stosunku do konstrukcyjnej linii wałów

Acceptable displacements of the pair of neighbouring bearings of turboset in relation to constructional shaft line

Key-words: technical diagnostics, rotating machine, slider bearing
Słowa kluczowe: diagnostyka techniczna, maszyna wirnikowa, łożysko ślizgowe

Summary

The paper presents results of a computer analysis of influence of mutual displacements of the pair of neighbouring bearings of 13K215 turboset on the dynamic state and bearings load of the machine. Displacement of any bearing of the turboset in relation to its base position, namely position determined by the constructional chain line of shafts, changes operational conditions of particular slide bearings and consequently the operational conditions of the entire machine. The ranges of acceptable displacement of bearings of the turboset have been evaluated by means of numerical analysis of the discrete model of the turboset. Permissible displacements of bearings in horizontal and vertical direction have been calculated in regard to criterion of permissible bearing vibrations and permissible static bearing loads. The results have been presented graphically in the form of acceptable area of bearings displacements. It has been found, that the areas of permissible displacement are not symmetrical in relation to its base position and that the constructional chain line of machine's shafts was not designed optimally. The correction of the original shaft line of the turboset has been proposed.

Streszczenie

Artykuł zawiera rezultaty analizy komputerowej wpływu wzajemnych przemieszczeń pary sąsiadujących łożysk turbozespołu 13K215 na stan dynamiczny i obciążenie łożysk maszyny. Przemieszczenie któregokolwiek łożyska turbozespołu względem jego położenia bazowego, a mianowicie położenia określonego przez konstrukcyjną linię łańcuchową wałów zmienia warunki pracy maszyny. Zakresy dopuszczalnych przemieszczeń łożysk zostały wyznaczone na drodze numerycznej analizy dyskretnego modelu turbozespołu. Dopuszczalne przemieszczenia w kierunkach poziomym i pionowym zostały wyznaczone ze względu na kryterium dopuszczalnych drgań łożysk i dopuszczalnych obciążeń panwi. Wyniki zostały przedstawione graficznie w postaci map dopuszczalnych przemieszczeń łożysk. Stwierdzono, że obszary dopuszczalnych przemieszczeń nie są symetryczne w stosunku do ich bazowego położenia i że konstrukcyjna linia łańcuchowa wałów nie została zaprojektowana optymalnie. Zaproponowano korektę oryginalnej linii łańcuchowej wałów turbozespołu.

 

4-2004 Tibologia

Jan SADOWSKI*

- *Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn i Tribologii, tel. (048) 361-76-02.

Analiza udziału elementów systemu tribologicznego w procesie dyssypacji energii

Participation analysis of tribologic system's elements in dispersal of energy process

Key-words: tribologic system, dispersal energy, specific work wearing, rules of maintenance energy and masses
Słowa kluczowe: System tribologiczny, dyssypacja energii, praca właściwa /użycia, zasady zachowania energii i masy

Summary

In work one represented the test of analysing of participation each elements of tribologic system in dispersal process of mechanic energy during frictions. System this formed by frictioning elements is also thermodynamical open system. As a base of considerations one accepted rules of maintenance energy and masses; them range one limited to macroscopic objects, not penetrating in details of elementary tribologic wearing mechanisms. In theoretical part of work one showed, that participation of triction work executed by environment on tribologic system, happening on element of this system, is directly proportional to fricion work and to value of its wearing and is inversely proportional to total tribologic wearing. Means this also, that disperse energy by element of tribologic system is directly proportional to specific wearing work and to values of wearing element. However the distribution of dispersal energy during frictions by each elements of tribologic system expresses relation of loss the masses of each system elements. In investigative parts of the work one described course and results of researches the unions of different metals: zinc, armco irons, aluminium and coppers with tempered steel NC6, fixing quantitative participations of frictioning elements in dispersal process of mechanical energy.

Streszczenie

W niniejszej pracy przedstawiono próbę zanalizowania udziału poszczególnych elementów systemu tribologicznego w procesie dyssypacji energii mechanicznej podczas tarcia. Za podstawę rozważań przyjęto zasady zachowania energii i masy. Przytoczono wyniki badań eksperymentalnych czterech systemów tribologicznych i ustalono ilościowe udziały pracy tarcia przypadające na ich poszczególne elementy. W podsumowaniu zawarto wnioski o związkach badanych udziałów pracy tarcia z własnościami fizycznymi metali użytych na elementy trące.

 

4-2004 Tibologia

Piotr SADOWSKI*

- Wydział Mechaniczny Politechniki Radomskiej, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, tel.(048)361-71-63.

Energetyczny aspekt odporności metali na zużywanie ścierne

Energetistic aspect of metals wear resistance

Key-words: wearing, resistance on wearing, specific work wearing, thicknesses of disperse energy, energetistic problem of wearing metals
Słowa kluczowe: zużywanie ścierne, odporność na zużywanie, praca właściwa zużycia, gęstość energii zdyssypowanej, zagadnienie energetyczne zużywania ściernego metali

Summary

In work analysed problem of settlement of wear metals resistance on by grains secured on ground of energetics of friction process. In theoretical considerations took into account both decrease of capacity examined sample and wear element to set their participation in dispersal process of mechanic energy during frictions. Special part one credited so called apparent thicknesses of friction energy e*R and of specific work wearing exR . Those quantity can be treated as coefficients energetistic of resistances on tribologic wearing. The base of considerations contained the rule of maintenance energy.
Knowing quantity of diffuse by sample energy achieved to decrease her masses gave opportunity to comparisons of specific work wearing with some physical properties of wearing material. In experimental parts one described investigative position, course of researches and their results. Investigations model one leant on cooperation of metallic sample with abrasive disk. One examined resistance on wearing: of zinc, coppers and armco irons. In recapitulation one talk overed obtained results in range of approach theoretical and interpretation of energetistic results of researches of resistance on wearing metals.

Streszczenie

W niniejszej pracy zaproponowano nowe podejście energetyczne do analizy ścierania metali przez ziarna umocowane. Podjęto próbę jednoczesnego uwzględnienia ubytku materiału badanej próbki i elementu ścierającego w celu ustalenia ich udziału w procesie dyssypacji energii mechanicznej podczas tarcia. Badania odporności metali na zużywanie ścierne przeprowadzono za pomocą testera TO-1. Próbki wykonano z trzech różnych metali: żelaza armco, miedzi i cynku. Rolę przeciwpróbki spełniała tarcza ścierna. Ustalono prace właściwe zużycia tych metali i porównano je z ich ciepłem topnienia i ciepłem parowania.

 

4-2004 Tibologia

Jan SENATORSKI*, Ewa KASPRZYCKA*

- *Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel. (22) 560-29-43, fax (22) 663-43-32.

Właściwości tribologiczne warstw kompozytowych typu CrC+(Ni-Mo) wytwarzanych w procesie chromowania próżniowego

Tribological properties of CrC+(Ni-Mo) type composite layers produced by means of vacuum chromizing process

Key-words: tribological properties, vacuum chromizing, composite layers
Słowa kluczowe: właściwości tribologiczne, chromowanie próżniowe, warstwy kompozytowe

Summary

Composite layers produced on alloy steel in combined galvanic and vacuum chromizing processes have been investigated. Studies of layers thickness, their morphology, Cr, Ni, Mo and Fe concentration depth profiles in diffusion zone of composite layers have been carried out. Tribological resistance of composite layers produced by means of vacuum chromizing process has been determined.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących warstw kompozytowych wytwarzanych na stali stopowej w procesie chromowania próżniowego połączonym z obróbką galwaniczną. Przeprowadzono pomiary grubości warstw oraz określono profile stężenia Cr, Ni, Mo i Fe w strefie dyfuzyjnej warstw kompozytowych. Określono właściwości tribologiczne warstw kompozytowych otrzymanych w procesie chromowania próżniowego.

 

4-2004 Tibologia

Jarosław SĘP*

- *Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, tel. (0... 17) 865-14-48.

Stanowisko do wizualizacji przepływu oleju w niekonwencjonalnym łożysku

Test stand for oil flow visualisation in non-conyentional bearing

Key-words: sliding bearing, oil flow, test stand, visualisation
Słowa kluczowe: łożysko ślizgowe, przepływ oleju, stanowisko badawcze, wizualizacja

Summary

One of the causes of faults of slide bearings are contamination, in the form of hard particles, which had been captured between two mating surfaces. Reduction in susceptibility of the bearing system to the contaminants action can be achieved by bearing journal with helical groove application. Helical groove made on the bearing journal surface enable the elimination of contaminants from the frictional contact zone. Experimental results indicating usefulness of this design. However details of the physical mechanisms of removing contaminants from friction contact zone as well as flow phenomena in the oil clearance are not known yet. In order to explain thus phenomena it is necessary to perform further experiments. The stand for oil flow visualisation which is presented in the paper is designed and manufactured for investigation of flow phenomena in the oil clearance. Basic elements of the stand are journal made from steel and a transparent sleeve. The bearing journal is drived by electric motor which is mated with inverter in order to obtain the bearing journal revolution infinitely variable adjustment. The load is applied and adjusted by first-order lever. The stand for oil flow visualisation allows to observe and record flow phenomena on full bearing perimeter. A few photographs from different zones of bearing perimeter are presented in the paper.

Streszczenie

W artykule przedstawiono stanowisko badawcze umożliwiające wizualizację i rejestrację zjawisk przepływowych w łożyskach ślizgowych. Zaprezentowano ponadto wstępne wyniki obserwacji zjawisk w niekonwencjonalnym łożysku z czopem ze śrubowym rowkiem.

 

4-2004 Tibologia

Barbara SIEPRACKA*, Jerzy SZUMNIAK**

- *Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel (0-48) 3617592, e-mail: siepracka @ pr.radom.pl
**Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, ul. Okuniewska l, Sulejówek, tel. (022) 6811024.

Wpływ na właściwości tribologiczne impregnacji olejem kompozytów ślizgowych z lepiszczem z żywicy fenolowo-formaldehydowej

The effect of engine lubricant impregnation of sliding composites with phenolic-formaldehyde binder on the tribological properties of polymeric composites

Key-words: composite, fiber filler, phenolic-formaldehyde resin, PTFE, impregnation, engine lubricant, fńction coefficient, wear
Słowa kluczowe: kompozyt, napełniacze włókniste, żywica fenolowo-formaldehydowa, PTFE, impregnacja, olej silnikowy, współczynnik tarcia, zużycie

Summary

One type of the following fibers; cotton, basalt, carbon, leather, aramide, were added to the polymeric composites with phenolic-formaldehyde binder, designed for sliding elements of machines. After impregnation of composites with engine lubricant, the tribological properties were estimated by Amsler tester, and compared with non-impregnated composites. Significant influence of composite impregnation working against 45 steel on the decrease of friction coefficient and wear was confirmed depending on the type of filler.

Streszczenie

W polimerowych kompozytach przeznaczonych na elementy ślizgowe maszyn, z lepiszczem żywicy fenolowo-formaldehydowej, wprowadzono napełniacz włóknisty z: bawełny, bazaltu, węgla, skóry i aramidu. Właściwości tribologiczne otrzymanych kompozytów oznaczono na maszynie Amslera przed i po impregnacji olejem smarowym. Stwierdzono istotny wpływ impregnacji kompozytu kojarzonego ze stalą 45 na obniżenie tarcia i zużycia o wartościach zależnych od rodzaju napełniacza.

 

4-2004 Tibologia

Barbara SIEPRACKA*, Jerzy SZUMNIAK**

- *Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel (0-48) 3617592, e-mail: siepracka @ pr.radom.pl
**Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, ul. Okunicwska l, Sulejówek, tel. (022) 6811024.

Wpływ wybranych napełniaczy włóknistych na właściwości tribologiczne kompozytów z lepiszczem z żywicy fenolowo-formaldehydowej i PTFE

Effect of selected fibrous additives on the tribological properties of composites containing phenol formaldehyde and PTFE as binders

Key-words: PTFE, phenol-formaldehyde resins, połymer composites, friction coefficient, wear, load capacity
Słowa kluczowe: PTFE, żywica fenolowo-formaldehydowa, polimery, kompozyty ślizgowe, współczynnik tarcia, zużycie, obciążalność

Summary

This work presents the results dealing with the effects of fibrous type additives on the frictional and wear properties of polymeric composites to be used as slide bearing. Phenol formaldehyde resin was use as binder, however cotton, carbon, basalt, aramid and leather fiber were used as modifiers. It was confirmed that the type of adds modifier has definitely an effect on the frictional and wear characteristics of the obtained composites under the considered testing conditions when loading is increased to 9 MPa-m/s.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu rodzaju napełniacza włóknistego na właściwości tarciowo-zużyciowe polimerowego kompozytu przeznaczonego na łożyska ślizgowe. Jako lepiszcze zastosowano żywicę fenolowo-formaldehydową, a jako napełniacze różnego rodzaju włókna z: bawełny, bazaltu, węgla, skóry i aramidu. Stwierdzono, że rodzaj zastosowanego włókna ma istotny wpływ na charakterystyki tarciowo-zużyciowe tych kompozytów w warunkach tarcia technicznie suchego, zwłaszcza przy zwiększonej do 9 MPa-m/s nośności.

 

4-2004 Tibologia

Barbara SIEPRACKA*, Jerzy SZUMNIAK**, Sylwester STAWARZ*

-*Politechnika Radomska, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel (0-48) 3617592, e-mail: siepracka @ pr.radom.pl
**Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, ul. Okuniewska l, Sulejówek, tel.(022)6811024.

Obciążalność polimerowego kompozytu przeznaczonego na łożyska ślizgowe pracujące przy tarciu suchym

Load - carrying ability of polymeric composite designed for sliding bearings working on dry friction

Key-words: phenol-formaldehyde resins, PTFE, graphite, composite, technology, selflubricating sliding contacts, tribological properties
Słowa kluczowe: żywice fenolowo-formaldehydowe, PTFE, grafit, kompozyt, technologia, samosmarne skojarzenie ślizgowe, własności tribologiczne

Summary

In this paper are described an investigation results connected with composites applied in self - lubricated sliding units, in which (as a binder) were used followny resines: phenol-formaldehyde (Nowolac and resol AW1), anthracence-fromaldehyde and diane-formaldehyde. Receired results were compare with the best national obtained a comparable value of coefficient of friction and significant lower wear.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań dotyczące kompozytów stosowanych w samosmamych skojarzeniach ślizgowych, do których jako lepiszcze zastosowano żywice: fenolowo-formaldehydową (nowolak I rezol AW1), antracenowo-formaldehydową, dianowo-formaldehydową. Otrzymane wyniki porównano z jednym z lepszych krajowych kompozytów ślizgowych 85PTFE15C. Uzyskano porównywalne wartości współczynnika tarcia i znacząco niższe zużycie.

 

4-2004 Tibologia

Zbigniew STARCZEWSKI*

-*Instytut Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, tel. (0-12) 660-86-19, (0-22) 660-84-35.

Drgania układu asymetrycznego wirnika podpartego w łożyskach ślizgowych z pływającymi panewkami

Vibration of the asymmetric rotor system supported on journal bearing with floating shells

Key-words: unsymmetric rotor, journal bearing, self-excited vibrations, floating shells
Słowa kluczowe: niesymetryczny wirnik, łożyska ślizgowe, pływające panewki, drgania samowzbudne

Summary

This work is devoted to the problem of dynamics of a rigid, asymmetric rotor rotating in journal bearings with elastically supported bushes. The asymmetry of the system results from eccentric position of the external load. The equations of motion have been derived, which describe displacements of centres of elastically supported journals and bushes (rings).
The feasibility of choosing of elastic and damping properties of the support has been studied with respect to damping of arising self-excited vibrations. The derived system of equations is strongly non-linear and coupled and the solutions may only be obtained by numerical simulation Presented sample results illustrate the changes of self-excited vibrations amplitudes as function of the rotor angular velocity for various clearances between journal band the bush. Basing on the results of simulations the final remarks have been drawn.

Streszczenie

W pracy podjęto temat dynamiki sztywnego asymetrycznego wirnika podpartego w łożyskach ślizgowych, których panewki są elastycznie podparte. Asymetria układu wynika z niecentrycznego położenia obciążenia zewnętrznego. Wyprowadzono równania ruchu, opisujące przemieszczenia środków czopów wirnika oraz panewek (pierścieni) elastycznie podpartych. Zbadano możliwość doboru własności tłumiąco-sprężystych elastycznego zamocowania pod kątem możliwości tłumienia powstających drgań samowzbudnych. Otrzymany układ równań jest silnie nieliniowy, sprzężony, a jego rozwiązanie jest możliwe tylko na drodze symulacji numerycznej. Załączono przykładowe zmiany amplitud drgań samowzbudnych w funkcji prędkości obrotowej wirnika dla różnych luzów łożyskowych. Na podstawie przeprowadzonych symulacji sformułowano uwagi końcowe.

 

4-2004 Tibologia

Michał STYP-REKOWSKI*

- *Zakład Obrabiarek i Robotów, Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy, e-mail: msr @ art.bydgoszcz.pl

Energia transformacji warstwy wierzchniej elementów łożysk tocznych jako miara oceny ich jakości

Energy of surface layer transformation of rolling bearings elements as measure of their ouality assessment

Key-words: rolling bearing, surface layer, transformation, transformation energy
Słowa kluczowe: łożysko toczne, warstwa wierzchnia, transformacja, energia transformacji

Summary

The rolling bearings exist practically in each machines and on account of that their quality is very important problem. Sometimes typical rolling bearings can not be applied and then special ones are used. For special bearings not always standard methods of quality assessment can be use . That is why in this paper some proposal of special rolling bearings new qualitative assesment is presented. In described method, energetic expression of destruction problem of rolling bearings elements surface layers is applied. The energy which generates changes of state symptom value during rolling pair operation can be use as the criterion in optimization process of special rolling bearings constructional features and their quality. The measure of this energy can be area between curve which is the graph of the changes of state symptom and straight line - the graph of potential value of this symptom for external unloaded condition of kinematic pair operation. Physical interpretation of proposed criterion is also given in this paper.

Streszczenie

W pracy przedstawiono nową propozycję oceny cech jakościowych łożysk tocznych. W metodzie tej wykorzystano energetyczne ujęcie zagadnienia destrukcji warstwy wierzchniej elementów łożysk tocznych. Energia powodująca zmiany wartości symptomu stanu w czasie pracy węzła łożyskowego może być przyjmowana jako kryterium w procesie optymalizacji cech konstrukcyjnych specjalnych łożysk tocznych oraz ich jakości. Miarą tej energii może być powierzchnia zawarta między krzywą stanowiącą obraz zmian wielkości przyjętej jako symptom stanu a prostą obrazującą potencjalną wartość tego symptomu przy braku oddziaływania obciążeń zewnętrznych węzła. W pracy przedstawiono także fizyczną interpretację proponowanego kryterium.

 

4-2004 Tibologia

Marian Włodzimierz SUŁEK*, Anita BOCHO-JANISZEWSKA*

- *Politechnika Radomska.Wydział MiTO, Katedra Chemii, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, tel. (048) 3617589 e-mail: a.janiszewska @ poczta.fm

Zdolności przeciwzatarciowe wodnych roztworów alkoholi laurylowych o różnym stopniu oksyetylenowania

Antiseisure properties of aqueus solutions of lauryl alcohols of various ethoxylation degrees

Key-words: seizure, scuffing, ethoxylated alcohols, water
Słowa kluczowe: zatarcie, zacieranie, oksyetylenowane alkohole, woda

Summary

The analysis of tribological properties of aqueous solutions of ethoxylated lauryl alcohols for steel-steel contact is presented. 0.1, 0.5,1, 4, 10% wt. solutions of lauryl alcohols of ethoxylation degree: 3, 5, 7, 10 and 23 were tested. The influence of the ethoxylation degree and concentration on antiseizure properties was assessed. The tests were performed with four-ball machine (T-02) under linearly increasing load. On the basis of the results obtained it was concluded that the addition of ethoxylated alcohol increases seizure load, limiting pressure of seizure and scuffing load, as compared to pure water. The best antiseizure properties were observed for lauryl alcohol of the highest ethoxylation degree (23).

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę właściwości tribologicznych wodnych roztworów oksyetylenowanych alkoholi laurylowych w skojarzeniu materiałowym stal-stal. Testom poddano roztwory o stężeniu 0,1, 0,5, l, 4, 10% wagowych alkoholi laurylowych o różnym stopniu oksyetylenowania: 3, 5, 7, 10 i 23. Badano wpływ stopnia oksyetylenowania i stężenia na właściwości przeciwzatarciowe. Testy prowadzono na apracie czterokulowym (T-02) pod zmiennym, liniowo narastającym obciążeniem. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że dodatek oksyetylenowanego alkoholu powoduje wzrost wartości obciążenia zatarcia, granicznego nacisku zatarcia oraz obciążenia zacierającego w porównaniu do wartości uzyskanych dla czystej wody. Najlepsze właściwości przeciwzatarciowe odnotowano w przypadku alkoholu laurylowego o najwyższym stopniu oksyetylenowania (23).

 

4-2004 Tibologia

Marian Włodzimierz SUŁEK*, Henryk Radosław JEDYNAK*

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

Wpływ oddziaływań plastycznych mikronierówności na opory ruchu przy tarciu suchym

Influence of plastic microasperities interactions on motion resistance for dry friction

Key-words: friction coefficient, dry friction model, microasperities interactions
Słowa kluczowe: współczynnik tarcia, model tarcia suchego, oddziaływanie mikronierówności

Summary

On the basis of the analysis of plastic microasperities interactions the dry friction model was introduced. This model can be used to evaluate friction coefficients for given friction couples. In order to verify the model measurements of friction coefficient were carried out with pin-on-disc apparatus (T-11). The discs were made of steel 45 and electroplated with silver, copper, chrome, zinc and nickel. The pin was made of steel 45 as well.
The friction coefficient evaluated theoretically was a function of a parameter characterizing the relative molecular resistance. The values of this parameter were selected in order to obtain the best match to experimental data. The materials tested as galvanic coverings revealed diverse values of the relative molecular resistance. The weakest interactions were observed for silver-steel system, while the strongest - for nickel-steel.

Streszczenie

Na podstawie analizy oddziaływań plastycznych mikronierówności został sformułowany model tarcia suchego. Na jego bazie, przy wykorzystaniu odpowiednich stałych matematycznych, można obliczyć współczynniki tarcia dla danego skojarzenia dwóch materiałów. W celu weryfikacji proponowanego modelu wykonano pomiary współczynnika tarcia za pomocą aparatu „pin on disk” (tester T11). Tarcze były wykonane ze stali 45, które następnie pokryto galwanicznie różnymi metalami: srebrem, miedzią, chromem, cynkiem i niklem. Materiałem trzpienia była stal 45.
Współczynnik tarcia obliczony na drodze teoretycznej był funkcją parametru charakteryzującego względny opór molekularny. Wartość tego parametru była dobierana dla danego układu, tak aby uzyskać „najlepsze dopasowanie” do wyników doświadczalnych. Badane materiały stanowiące powłoki galwaniczne, w skojarzeniu ze stalą, wykazywały zróżnicowane wartości względnego oporu molekularnego. Najsłabiej oddziałuje ze stalą srebro, a najsilniej nikiel.

 

4-2004 Tibologia

Marian Włodzimierz SUŁEK*, Witold SAS*, Jan PRZONDO*, Tomasz WASILEWSKI*

-*Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, Katedra Chemii, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 27, tel. +48 (048) 361-75-89, fax +48 (048) 361-75-98.

Aktywna syntetyczna baza olejowa

Active, synhethic lubricant base

Key-words: synthetic base, friction coefficient, wear, antiseizure properties
Słowa kluczowe: baza olejowa, współczynnik tarcia, zużycie, właściwości przeciwzatarciowe

Summary

A new active, biodegradable compound was used as potential lubricants base. This compound was obtained by estrification reaction of maleinian anhydride adduct to oleic acid and diethylene glycol. This base possesses chemical activity and ability to destruction.
    Tribological tests were made on the four-ball tester. We evaluated:
  • friction coefficient changes in function of time (under four various loads, unchanged during the test: 2,3,4,5 kN),
  • wear-measured by the wear scar diameter after 15 minutes' tests under four various loads: 2, 3, 4, 5 kN,
  • antiseizure properties.
Analyzed lubricant base caused low friction coefficient (µ below 0,1), which decreased as the load increased from 2 to 5 kN. High values of scuffing load (about 2,8 kN) indicate on stability of forming lubricating film. These tribological properties might be interpreted by the molecule structure, which has many active centers and may destruction under friction conditions.

Streszczenie

Jako nową, aktywną, biodegradowalną bazę olejową zaproponowano związek otrzymany w wyniku reakcji estryfikacji adduktu bezwodnika maleinowego do kwasu oleinowego z glikolem dietylenowym. Charakteryzuje się on aktywnością chemiczną i zdolnością do rozpadu. W oparciu o wyniki badań wykonanych na aparacie czterokulowym wyznaczono:
  • zmiany współczynnika tarcia w funkcji czasu dla czterech obciążeń: 2, 3, 4, 5 kN,
  • zużycie, którego miarą była średnica skazy zmierzona po 15 minutowych testach dla czterech obciążeń: 2, 3, 4, 5 kN,
  • właściwości przeciwzużyciowe.
Stosowana baza charakteryzuje się niskimi oporami ruchu (µ poniżej 0,1), które miały tendencję malejącą wraz ze wzrostem obciążenia od 2 do 5 kN. Wysokie wartości obciążenia zacierającego (ok. 3 kN) wskazują na trwałość utworzonego filmu smarownego. Tak korzystne właściwości tribologiczne mogą być interpretowane w oparciu o budowę związku, który posiada liczne centra aktywne i może ulec rozpadowi w warunkach tarcia.

 

4-2004 Tibologia

Marian Włodzimierz SUŁEK*, Małgorzata TRZEPAŁKA*, Tomasz WASILEWSKI*

-*Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, Katedra Chemii, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej, 26-600 Radom, ul. Chrobrego 27, tel. +48 (048) 361-75-89, fax +48 (048) 361-75-98.

Właściwości tribologiczne wodnych roztworów czwartorzędowych soli amonowych

Tribological properties of aqueous solutions of quaternary ammonium salts

Key-words: friction coefficient, wear, antiseizure properties
Słowa kluczowe: współczynnik tarcia, zużycie, właściwości przeciwzatarciowe

Summary

Tribological tests of aqueous solutions of quaternary ammonium salts were performed. In lubricant these types of compoundscan be applied as anticorrosive and antibacterial additives. Tester T02 and experimental procedure used in our study were elaborated in Institute For Terotechnology. We chose five various additives which had different molecular structures. Their aqueous solutions showed various tribological properties. Those additives may be divided into two groups: the first showed ability to decrease µ and wear and the second group had the influence on antiseizure properties.

Streszczenie

Wykonano badania tribologiczne wodnych roztworów soli amoniowych, które mogą pełnić, w kompozycjach smarowych, rolę dodatków antykorozyjnych i bakteriobójczych. Przeprowadzono testy na urządzeniu T02, dla którego melodyka została opracowana w Instytucie Technologii Eksploatacji. Wytypowano pięć różnych dodatków różniących się budową i których wodne roztwory wykazywały zdecydowanie różne właściwości tribologiczne. Można je podzielić na dwie grupy. Jedna z nich wykazuje zdolności do obniżania oporów ruchu i zużycia, natomiast druga wpływa na zdolności przeciwzatarciowe.

 

4-2004 Tibologia

Jan SZKURŁAT*, Ryszard WÓJCICKI*, Edward MURDZIA*

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

Model fizyczno-matematyczny ślizgowego łożyska promieniowego dla warunków tarcia mieszanego

Physical and mathematical model of the journal bearing under conditions of mixed friction

Key-words: journal bearing, hydrodynamic lubrication, mixed lubrication, hydrodynamic friction, mixed friction, friction loss, surface roughness
Słowa kluczowe: łożyska poprzeczne, smarowanie hydrodynamiczne, smarowanie przy tarciu mieszanym, tarcie płynne, tarcie mieszane, opory ruchu, chropowatość powierzchni

Summary

Model of the hydrodynamic journal bearing operating under conditions of mixed friction has been presented. It was assumed, that the load and friction loss of bearing are determined by the superposition method of these figures obtained for the full film lubrication and for the metal-to-metal contact of journal and bush. The load capacity and friction force in the hydrodynamic film are calculated on the base of the isothermal model that is given in the standard DIN 31652. Load capacity and friction force in the metallic contact of asperities are determined on the base of the curve of load capacity (Abbot curve). The load, macro-, and microgeometry of bearing, materials properties of journal and bush and the lubricant properties are considered in resulting equations that allow studies of friction in bearings operating at different conditions (Stribeck curve). Developed model is the basis of computer program.

Streszczenie

W pracy przedstawiono założenia i uproszczenia do modelu ślizgowego, hydrodynamicznego łożyska promieniowego, pracującego okresowo w warunkach tarcia mieszanego. Przyjęto, że obciążenie i opory ruchu w łożysku określa się metodą superpozycji tych wielkości generowanych w filmie hydrodynamicznym oraz w styku powierzchni ślizgowej czopa i panewki. Nośność i siła tarcia hydrodynamicznego są obliczane w oparciu o izotermiczny model łożyska przy tarciu płynnym zamieszczony w normie DIN 31652. Nośność i siła tarcia w styku są ustalane w oparciu o model styku czopa z panewką oraz krzywą nośności (krzywa Abbota) chropowatości powierzchni czopa. Sformułowano równania modelu matematycznego łożyska. Uwzględniono w nim obciążenie, makro- i mikrogeometrię łożyska, własności materiałów czopa, panewki oraz czynnika smarowego, co umożliwia badanie tarcia łożysk pracujących w różnych warunkach (krzywa Stribecka). Przedstawiony model stanowi podstawę programu komputerowego.

 

4-2004 Tibologia

Tomasz TRZASKACZ*

-*Politechnika Wrocławska, IKEM, Zakład PKMiT, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.

Badania tribologiczne chrząstki stawowej

Tribological investigation of articular cartilage

Key-words: biotribology, articular cartiiage, rolling - sliding friction
Słowa kluczowe: biotribologia, chrząstka stawowa, tarcie toczno-ślizgowe

Summary

In this paper method and results of tribological research of articular cartilage were shown. Bone specimens with articular cartilage were cut off from the condyles of femur bone. They were fixed on test setup, which was presented previously in paper [L. 10]. Measurements of moment of friction was realized for swinging motion. Specimens worked with rolling - sliding fluid friction. Investigations were realized for sliding velocity Vs = {0,3,6,9} [mm/s], and speed of rotation in measuring point w= 0,33 [1/s], and load force FN = 0 ÷ 105 [N], Measured values of moment of friction as a function of load force were introduced on Fig. 4, and as a function of sliding velocity were introduce on Fig. 5. From measured value of moment of friction it was obtained coefficient of friction. Dependence of coefficient of friction from load force and sliding velocity introduced on Fig. 6 and 7. On the base of results ascertained, that coefficient of friction is dependent from load force and sliding velocity.

Streszczenie

W pracy przedstawiono przebieg i wyniki badań tribologicznych chrząstki stawowej. Próbki kostne wraz z chrząstką wycięto z kłykci kości udowej. Umieszczono je na stanowisku badawczym przedstawionym w pracy [L. 10]. Pomiary momentu tarcia realizowano dla ruchu wahadłowego. Próbki pracowały w warunkach płynnego tarcia toczno-ślizgowego. Badania realizowano dla prędkości poślizgu Vs = {0, 3, 6, 9} [mm/s] przy prędkości obrotowej w punkcie pomiarowym w= 0,33 [obr./s], dla siły nacisku FN z przedziału od 0÷105 [N]. Zmierzone wartości momentu tarcia w zależności od siły nacisku przedstawiono na Rys. 4, natomiast wartości momentu w zależności od prędkości poślizgu na Rys. 5. Ze zmierzonych wartości momentu tarcia obliczono współczynnik tarcia. Zależność współczynnika tarcia od siły nacisku i prędkości poślizgu przedstawiono na Rys. 6 i 7. Na podstawie wyników stwierdzono, że współczynnik tarcia jest zależny od siły nacisku i prędkości poślizgu.

 

4-2004 Tibologia

Magdalena TRZOS*

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

Modele neuronowe do prognozowania właściwości przeciwzużyciowych olejów smarnych

Neural models for prediction of lube oils' anti-wear properties

Key-words: models of friction, lube oils, artificial neural networks, evaluation of model
Słowa kluczowe: modele tarcia, oleje smarne, sztuczne sieci neuronowe, ocena modelu

Summary

The complex non-linear character of tribological phenomena in lubricated units determins the searching of the different then analytical models for prediction of wear. The article presents the neural networks using as the models of flaw diameter wear. The results of experimental research of lube oils [L. 1, 2] are used in the modelling process. There are also presented the results of modelling process in which the multilayer perceptron neural networks and the neural network of radial basic function were used as the models of wear. As a result of the research the neural model for wear calculation of well accuracy was elaborated.

Streszczenie

Złożony nieliniowy charakter zjawisk tarciowych w węzłach smarowanych olejami wymusza poszukiwanie innych niż analityczne modeli pozwalających na predykcję wielkości zużycia. W artykule przedstawiono wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych jako modeli opisujących średnicę skazy zużycia w zależności od wybranych właściwości oleju. W procesie modelowania wykorzystano dane pochodzące z badań doświadczalnych dotyczących oceny olejów smarowych [L. l, 2].
W artykule zaprezentowano wyniki modelowania, w którym do budowy modelu wykorzystano sieć typu perceptron wielowarstwowy oraz sieć o radialnych funkcjach bazowych. W wyniku przeprowadzonych badań opracowano model neuronowy realizujący z dobrą dokładnością funkcję predykcyjną wartości zużycia.

 

4-2004 Tibologia

Włodzimierz WALIGORA*, Michał LIBERA*

-*Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (0...61) 66-52-223.

Analiza wyników skróconych badań trwałości łożysk tocznych dla oceny początkowego okresu ich niezawodnej pracy

Analysis of shortened ball-bearings life test for reliability work period evaluation

Key-words: surface fatigue life, roller bearings, reliability work
Słowa kluczowe: powierzchniowa trwałość zmęczeniowa, łożyska toczne, niezawodna praca

Summary

As practice shows, ball-bearings exploited in proper way e. g. in car vehicles are failed as an effect of surface fatigue not before significant number of cycles. It testifies reliable work period of these bearings exists. This paper presents 1242 collection of shortened life test outcomes analysis. These outcomes refer to different ball-bearings types and have been obtained from Roll-Bearing Research Center in Brno (Czech Republic). As a result of this analysis have been found out probably reliability ball-bearings work period is higher then 0,4 of their nominal life value. Consequently, this value should be considered in ball-bearings selection procedures in node machines cases.

Streszczenie

Praktyka pokazuje, że prawidłowo eksploatowane łożyska toczne, np. w pojazdach samochodowych, ulegają zmęczeniu powierzchniowemu dopiero po wykonaniu znacznej ilości pracy (czyli obrotów). Fakt ten świadczy o istnieniu dla tych łożysk początkowego okresu niezawodnej pracy. W artykule przedstawiono analizę 1242 zbiorów wyników badań skróconych trwałości różnego typu łożysk tocznych, które uzyskano z Ośrodka Badań Łożysk Tocznych w Brnie (Czechy). W efekcie tej analizy stwierdzono, że początkowy okres niezawodnej pracy łożysk tocznych prawdopodobnie jest większy od 0,4 ich trwałości nominalnej. Jest to więc wielkość, która winna być uwzględniana w procedurach doboru łożysk tocznych w węzłach maszyn.

 

4-2004 Tibologia

Andrzej Szymon WALISZEWSKI*, Marcin MOSZAK*

-*Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (O...61) 665-22-32.

Wpływ oddziaływania promieniowania ultrafioletowego na właściwości smarne olejów mineralnych

Effect of ultra violet radiation on mineral oils lubricity

Key-words: mineral oil, UV-C radiation, oxidation, IR, lubricity
Słowa kluczowe: olej mineralny, promieniowanie UV-C, utlenianie, IR, właściwości smarne

Summary

Four-ball apparatus examination of lubricity of two lubricating oils - base oil and compressor oil - after their exposure to UV-C radiation are presented in the paper. Some results of the measurements in graphs are reported.
The quantity of oxidation products in the oils depends on the UV-C radiation exposure times of the oil samples.
There are shown the negative influence of UV-C radiation short time exposure of the oils and positive influence after some hours exposure for lubricating properties. It can be concludet that the present method provides a fast tool for comparative investigations of oil oxidation.

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości smarnych próbek oleju bazowego i oleju sprężarkowego w aparacie czterokulowym, po ich naświetlaniu promieniowaniem ultrafioletowym UV-C w różnych sekwencjach czasowych. Stwierdzono, że ilość produktów utleniania olejów, wyznaczana metodą IR, zależy od czasu tego naświetlania. Wykazano również istnienie zależności pomiędzy czasem oddziaływania promieniowania UV-C na próbki obu olejów a ich właściwościami smarnymi. Uznano, że prezentowana metoda nadaje się do badań porównawczych i śledzenia kinetyki utleniania olejów smarowych.

 

4-2004 Tibologia

Barbara WAŻYŃSKA*, Justyna OKOWIAK*,
Marian Włodzimierz SUŁEK**

-*Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej. **Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa i Technologii Obuwia, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej.

Wpływ dodatku substancji mezogennych na właściwości tribologiczne oleju parafinowego

Influence of additiyes of mesogenic substances on tribological properttes of paraffin oil

Key-words: thermotropic liquid crystals, lubricant additives, friction coefficient
Słowa kluczowe: termotropowe ciekłe kryształy, dodatki smarne, współczynnik tarcia

Summary

Two compounds, which can form thermotropic liquid crystals, were applied as additives to paraffin oil. Slight differences in their structure cause differences in the formation of the mesophases created, 1,4-trans-n-hexyl- 4-iso-thiocyanobenzene (6CHBT) can form a smectic phase, while 5-n-hexyl-2-(4'-isothiocyanoaninophenyl)-l,3-dioxane (6 DBT) - nematic.
Tribological properties of paraffin-oil-solutions of these compounds were assessed using the T-ll tester. Under 10, 20, 30 and 40 N loads u-values for pure paraffin oil and its solutions containing 0.2, 0.5, 1 and 2% of additives were, in the limits of error, constant. At 50 N, however, the smallest friction coefficient was observed in the solutions containing 0.2% and 1% of6DBT and 0.5% of 6CHBT. The results obtained can be interpreted as a result of formation of liquid-crystalline structures in the surface phase.

Streszczenie

Jako dodatki do oleju parafinowego zastosowano dwa związki, które w stanie czystym tworzą termotropowe ciekłe kryształy. Niewielka różnica w budowie powoduje różnice w strukturze tworzonych mezofaz. 1,4-trans-n-heksylo-cyclohexylo) 4-izotiocyjanobenzen, oznaczony symbolem 6CHBT, tworzy fazę smektyczną, a 5-n-hexylo-2-(4'-izotiocyjanino-fenylo)-l,3-dioksan, oznaczony jako 6DBT, fazę nematyczną.
Właściwości tribologiczne roztworów tych związków w oleju parafinowym wyznaczano za pomocą testera T-11, a ich miarą były opory ruchu. Dla nacisków 10, 20, 30 i 40 N wartości współczynnika tarcia oleju parafinowego i jego roztworów z zawartością 0,2; 0,5; l i 2% dodatków różniły się minimalnie. Natomiast przy obciążeniu 50 N najmniejszy współczynnik tarcia wykazywały roztwory zawierające 0,2% i 1% 6DBT oraz roztwory zawierające 0,5% 6CHBT.

 

4-2004 Tibologia

Wojciech WIELEBA*

-*Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, tel. (0...41) 320-27-74.

Procesy tribologiczne zachodzące podczas tarcia kompozytów na osnowie PTFE porowatego po stali

Tribological processes proceeding in composites based on porous PTFE sliding against steel

Key-words: friction, composites, porous PTFE
Słowa kluczowe:

Summary

The elaboration of a manufacturing process for porous PTFE which consists in the baking of ground PTFE wastes opened new fields of possible applications. Porous Tarflen (PTFE) has relatively poor mechanical properties and poor resistance to wear under sliding friction. To improve its tribological properties, especially to raise its resistance to wear, porous PTFE was soaked with EP epoxy resin or UP polyester resin. Tribological testing of these new materials (dry friction conditions, steel as counterspecimen) gave satisfactory results.
Some phenomena can be explained using microscopy observations. Worn surfaces of PTFE-composites were examined with scanning electron microscopy (SEM). The modification of structure caused by friction was observed on the worn surfaces and cross sections of the polymer specimens made of composites based on porous PTFE. Microscopy examinations of the sliding surface together with the results of tribological investigations made it possible to conclude about friction and wear processes of the investigated PTFE composites.

Streszczenie

Opracowanie technologii nasączania politetrafluoroetylenu (PTFE) porowatego żywicą epoksydową EP lub żywicą poliestrową UP stwarza nowe możliwości wykorzystania tego materiału polimerowego na ślizgowe elementy maszyn. Aby wyjaśnić proces zużywania utworzonych tą metodą kompozytów, przeprowadzono badania mikroskopowe powierzchni ślizgowej próbek przed i po współpracy ślizgowej ze stalą w warunkach tarcia technicznie suchego. Obserwacje przeprowadzono z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Stwierdzono, że w wyniku tarcia następuje modyfikacja struktury fizycznej kompozytów, deformacja ziaren PTFE w obszarze warstwy wierzchniej oraz tworzenie się na powierzchni ślizgowej struktur wtórnych zawierających cząsteczki żelaza. Wyniki obserwacji mikroskopowych w połączeniu z wynikami badań tribologicznych umożliwiają pełniejszy opis procesów tarcia i zużywania kompozytów na osnowie PTFE porowatego.

 

4-2004 Tibologia

Krzysztof Ch. WIERZCHOLSKI*

-*Technical University Gdańsk, Faculty of Ocean Engineering & Ship Technology, 80-952 Gdańsk, Narutowicza 11, e-mail: wierzch @ wsm.gdynia.pl

Capacity and pressure calculations in hip joint for periodic stochastic effects

Obliczanie ciśnienia i nośności w stawie biodrowym dla periodycznych stochastycznych efektów

Key-words: pressure, capacity, hip joint, periodic and unsteady motion
Słowa kluczowe: ciśnienie, nośność, staw biodrowy, ruch okresowy, nieustalony

Summary

This paper shows numerical calculations of pressure and capacities distributions for hydrodynamic lubrication of human hip joint gap in unsteady motion.
We assume that spherical bonehead in human hip joint moves simultaneousły in circumference and meridian directions. This motion causes unsteady flow of synovial fluid in the gap of human hip joint. The modified Reynolds Equation describes pressure distribution for above periodic lubrication and is solved on the numerical way. Numerical calculations are performed in Mathcad 2001 Professional Program, taking into account the method of Finite Differences. This method satisfies stability of numerical solutions of partial differential Reynolds Equations and gives real values of pressure and capacity forces occurring in human hip joints for periodic motion. In this paper is considered to bc the ideal lubrication. Synovial fluid isolates the bearing surfaces (bone and acetabulum) from each other, thereby minimizing friction and wear.

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia konkretne wyniki numeryczne wartości ciśnienia i sił nośnych dla hydrodynamicznego smarowania stawu biodrowego człowieka w okresowym ruchu nieustalonym z uwzględnieniem stochastycznie zmiennej wysokości szczeliny stawu przy założeniu, że współpracujące powierzchnie głowy kostnej i panewki są całkowicie oddzielone od siebie warstwą synowialnej cieczy smarującej. Smarowanie powierzchni stawowych odbywa się tu na zasadzie ruchu obrotowego głowy kostnej stawu. W pracy przyjęto, że głowa kostna stawu biodrowego człowieka porusza się równocześnie ruchem obrotowym w dwóch różnych kierunkach, a mianowicie w kierunku obwodowym i południkowym. Ponadto przyjmuje się, że przepływ cieczy synowialnej w szczelinie stawu wywołany opisanym ruchem głowy kostnej ma własności nieustalone, wywołane zmiennymi w czasie przemieszczeniami głowy kostnej i panewki. Przedstawione równanie Reynoidsa uwzględnia probabilistyczny opis zmian wysokości szczeliny i rozkładu ciśnienia. Szczelina stawu i rozkład ciśnienia zmieniają się losowo na skutek dwóch przyczyn, a mianowicie losowych zmian wysokości szczeliny, wywołanych ruchem nieustalonym kończyn człowieka oraz losowo zmiennymi chropowatościami powierzchni stawowych. Obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone w programie Mathcad Professional 2001 z użyciem metody różnic skończonych. Uzyskane wyniki numeryczne wykazują, że wartości ciśnienia hydrodynamicznego w przypadku jednoczesnego ruchu w dwóch kierunkach nie są równe sumie wartości ciśnień uzyskanych oddzielnie dla ruchu w każdym z wymienionych ruchów z osobna. Tak więc zasada superpozycji nie obowiązuje dla wartości ciśnień i sił nośnych dla dwóch kierunków ruchu głowy kostnej stawu biodrowego człowieka. Ponadto wykazano, że uzyskane wartości ciśnienia hydrodynamicznego i wartości nośności zmieniają się okresowo w czasie, przy czym okres jest losowo zmienny. Zaburzenia prędkości kątowych głowy kostnej w ruchu nieustalonym oraz uwzględnienie częstotliwości drgań powierzchni panewki oraz głowy kostnej powodują, że wykres nośności stawu w obszarze okresu zaburzeń wykazuje liczne piki ekstremalnych wartości lokalnych. Maksymalne i minimalne wartości nośności zmieniają się w bardzo krótkim czasie, dochodzącym do dziesiątych części sekundy.

 

4-2004 Tibologia

Krzysztof Ch. WIERZCHOLSKI*

-*Base Technique Department, Maritime University of Gdynia, PL-81-225 Gdynia Morska, str 83, tel.: 058-6901348, e-mail: wierzch @ wsm.gdynia.pl

Theory of viscoelastic lubrication of hip joint in stochastic description for periodic motion

Teoria lepkosprężystego smarowania stawu biodrowego w opisie stochastycznym dla ruchu periodycznego

Key-words: Christensen stochastic model, hip joint, Reynolds Equation, random variable
Słowa kluczowe: model stochastyczny, staw biodrowy, rownanie Reynoldsa, zmienna losowa

Summary

This paper shows theory of viscoelastic lubrication of hip joint for unsteady periodic motion. The Christensen's model of stochastic approach of rough joint surfaces is applied. The spherical bone head of human hip joint is taking into account.We assume that spherical bone head in human hip joint moves in two directions namely in circumference and meridian directions. Basic equations describing synovial fluid flow in human hip joint lead to the Reynolds Equation with random variables. Dynamic viscosity of synovial fluid accordingly to the Rheology law depends on the shear rate and on the time. Derived Reynolds Equations presented in this paper are examined numerically in other Authors papers. The Christensen's model of stochastic approach of rough gives real values of pressure and capacity forces occurring in human hip joints.

Streszczenie

Współpracujące powierzchnie stawowe nie są gładkie, lecz chropowate. Wysokość tych chropowatości ma wartość co najmniej od kilku do kilkunastu mikronów, a nawet w niektórych przypadkach osiąga większe wartości. W trakcie długotrwałego ruchu kończyn występowanie chropowatości i nierówności powierzchni stawowych oraz zmiany wysokości szczeliny w czasie są zdarzeniami zmieniającymi się losowo. Wobec tego faktu rozpatrywanie i modelowanie przepływu cieczy synowialnej w cienkiej warstwie przyściennej szczeliny stawowej o wysokości od 70 do 200 mikronów nie można już traktować w warstwie smarującej bez uwzględnienia prawdopodobieństwa zmian losowych szczeliny. Wysokość warstwy jako wartość oczekiwana zmienia się nie tylko z czasem, ale również zależy od chropowatości powierzchni. Pomiar zmieniającej się wysokości warstewki synowialnej cieczy smarującej na skutek zmiennej chropowatości jest kosztowny i mało skuteczny ze względu na ograniczoną dokładność przyrządów pomiarowych oraz ze względu na niewskazaną ingerencję przyrządu pomiarowego in vivo w trakcie ruchu powierzchni stawu. Dlatego w opisywanym modelowaniu stosujemy stochastyczny opis wysokości warstwy przyściennej z uwzględnieniem zmiennej losowej. Dla stochastycznie zmiennej wysokości warstwy smarującej oraz dla periodycznie i stochastycznie zmiennego ruchu drgającego głowy kostnej w dwóch różnych kierunkach, wyprowadzone zostało zmodyfikowane równanie Reynoidsa wyznaczające losowo zmienne ciśnienie hydrodynamiczne w szczelinie stawu.
Uzyskane wartości ciśnienia i siły nośnej charakteryzują się okresowością istotnych zmian w zakresie dziesiątych części sekundy.

 

4-2004 Tibologia

Michał WODTKE*

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

Obliczeniowa weryfikacja parametrów konstrukcyjnych podpory hydrostatycznej

Verification of design parameters ofa hydrostatic lifting system

Key-words: tilting pad thrust bearing, hydrostatic lubrication, FEM calculations
Słowa kluczowe: wzdłużne łożyska ślizgowe, hydrostatyczne smarowanie, obliczenia MES

Summary

Properities of the thrust bearing of Dychow Power Plant Kaplan water turbine were analysed before modernization of this power station. Calculational verification of assumed designe parameters of hydrostatic lifting system of thrust bearing were carried out. The Finite Element Method was applied. Calculations took into account: flow of the lubricant supplied to the hydrostatic pocket in the fluid gap, influence of the pad deformation on the oil gap profile, influence of pad support on its deformations. Position of the hydrostatic pocket on the sliding surface of the pad, witch assure uniform film thickness of the oil during hydrostatic mode of operation was obtained as an additional aim of computation. At the second part of this work, calculation of the elastic deformation of the pad thrust bearing during initial lifting was carried out. In this case hydrostatic film not established yet and the oil pressure acts only on the pocket surface. Estimation of elastic deformation can inform about possibility of flowing of the oil into the regions outside the pocket thus increasing the surface on which oil pressure act and the lifting force. Results of analysis show good agreement with operational data of hydrostatic lifting system.

Streszczenie

W związku z modemizacją hydrozespołów elektrowni szczytowo-pompowej Dychów analizie poddano łożysko nośne turbiny Kapłana tejże elektrowni. Przeprowadzono weryfikację przyjętych parametrów konstrukcyjnych układu hydrostatycznego wspomagania łożyska wzdłużnego na drodze obliczeniowej z wykorzystaniem MES. W obliczeniach uwzględniono: przepływ oleju przez szczelinę hydrostatyczną, deformacje sprężyste klocka łożyska oraz warunki jego podparcia. Celem analiz było dodatkowo, wyznaczenie położenia komory hydrostatycznej na powierzchni ślizgowej klocka łożyska, które zapewni równomierną wysokość szczelinie olejowej w czasie pracy hydrostatycznej. W drugim etapie przeprowadzono obliczenia deformacji sprężystych klocka łożyska w czasie rozpoczęcia pracy hydrostatycznej. Wówczas szczelina smarowa nie jest jeszcze uformowana, a ciśnienie oleju równe nastawie ciśnienia na zaworze bezpieczeństwa działa tylko w obszarze komory hydrostatycznej. Wyniki pomiarów eksploatacyjnych układu hydrostatycznego zasilania potwierdziły poprawność przeprowadzonych analiz.

 

4-2004 Tibologia

Feliks WOJTKUN*, Aneta MIKULSKA*

-*Politechnika Radomska, Instytut Budowy Maszyn, ul. Krasickiego 54 B-1, 26-600 Radom, tel. (048) 341-76-95.

Kształtowanie struktury staliwa do pracy w warunkach tarcia w niskiej temperaturze

Formation of cast steel structure for the exploitation in wear and low temperatures conditions

Key-words: cast steel, Iow temperatures, wear
Słowa kluczowe: staliwo, niskie temperatury, zużycie

Summary

The state, results of tribological wear of cast steel Cr-Mo-V-Cu-Ni type on seize in 233 K temperature conditions are presented. The investigation of wear, realized after three differents technological parameters of heat treatment. Quantitative and qualitative influence of C, Cr and Mo contents on the seize wear in dependent of sort heat treatment has been described.
Strong dependence of wear on carbon, chromium and molybdenum contents and heat treatment parameters was found. The heat treatment effectiveness is relative to chemical composition. The utmost effectiveness characterized the heat treatment with tempered from two - phases temperatures.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań zużycia tribologicznego staliwa typu Cr-Mo-V-Cu-Ni w warunkach zacierania w temperaturze 233 K. Badania zużycia prowadzono po 3 różnych zestawach parametrów obróbki cieplnej.
Wyniki badań opisano równaniami regresji. Stwierdzono silną zależność intensywności zużycia od zawartości węgla, chromu i molibdenu w staliwie oraz od obróbki cieplnej. Wptyw parametrów obróbki cieplnej zależy od składu chemicznego staliwa. Najwyższą efektywność ma obróbka, w której staliwo hartowane jest ze strefy 2-fazowej.

 

4-2004 Tibologia

Ryszard WÓJCICKI*

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

Badania modelowe poprzecznych łożysk ślizgowych

Model investigation of journal bearings

Key-words: journal bearing, hydrodynamic lubrication, mixed lubrication, hydrodynamic friction, mixed friction, friction loss, surface roughness.
Słowa kluczowe: łożyska poprzeczne, smarowanie hydrodynamiczne, smarowanie przy tarciu mieszanym, tarcie płynne, tarcie mieszane, opory ruchu, chropowatość powierzchni

Summary

Design process of journal bearings requires the knowledge of relations between the operation conditions and resulting characteristics of these friction couples. As result of wear, there are changes of macro- and microgeometry of bearing and the following changes of the oil film geometry. The wear affects the static and dynamic properties of hydrodynamic journal bearings, i.e. power loss (friction torque), bearing temperature and lubrication conditions between the journal and bush. Classic journal bearings have the steel journal and the antifriction material of bush is the bearing material. Properties of bearing material influence the bearing operation under mixed friction condition, and it means, that the choice of proper bearing material is very important. An effect of wear on the tribological characteristics of bearing operation was investigated. The paper presents the results of the investigation of bearings with the steel journal and the bearing material L83 and LI 6. The method of wear measurement based on the inner roundness of bearing surface has been developed.

Streszczenie

Projektowanie łożysk ślizgowych wymaga poznania związków przyczynowo-skutkowych zachodzących w tego typu węzłach tarcia. W wyniku zużycia zmienia się makro- i mikrogeometria łożyska ślizgowego, a w konsekwencji zmienia się geometria szczeliny smarowej filmu olejowego. Zmiany te mają znaczący wpływ na statyczne i dynamiczne właściwości hydrodynamicznych łożysk ślizgowych Wraz ze zużyciem zmieniają się charakterystyki tribologiczne pracy węzła: oporów ruchu (momentu tarcia), temperatury łożyska i warunków smarowania występujących w styku czop-panewka. W tradycyjnych łożyskach ślizgowych czopy wału wykonane są ze stali, a materiałem przeciwciernym panewki jest stop łożyskowy. Własności tego stopu decydują w głównej mierze o pracy łożyska w warunkach tarcia mieszanego, dlatego odpowiedni dobór stopu łożyskowego ma istotne znaczenie. Badano wpływ zużycia na charakterystyki tribologiczne pracy łożyska ślizgowego. W pracy przedstawiono wyniki badań łożysk ze stopu łożyskowego L83 i L16 we współpracy ze stalowym czopem. W badaniach zainicjowano metodę pomiaru zużycia opartą na pomiarach zarysu okrągłości wewnętrznej powierzchni łożyska ślizgowego.

 

4-2004 Tibologia

Wojciech ŻUROWSKI*

-*Politechnika Radomska, Instytut Budowy Maszyn, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom, tel. (0...48) 361-76-81.

Badania eksperymentalne maksymalnej odporności na zużywanie tribologiczne

Experimental research on maximal resistance to tribological wear

Key-words: tribological wear, wear resistance, dry friction
Słowa kluczowe: zużycie tribologiczne, odporność na zużywanie, tarcie suche

Summary

In this work review of investigations of experimental of tribological wear resistance was introduced. Theoretical base of maximization of tribological wear resistance of arrangements of solid bodies was presented.
Moreover conclusions from investigations of samples of metals in conditions of maximum resistance onto tribological wear were introduced. They say, that maximization of tribological wear resistance affirm is by stationary processes in tribological system, when the temperature of frictional point of contact is approximate to characteristic temperature. Then there is equilibrium between quantity of distracted mechanical energy and accompanied energy from the system to environment onto the way of warmth.

Streszczenie

W pracy przedstawiono przegląd badań eksperymentalnych odporności na zużywanie tribologiczne. Zaprezentowano podstawy teoretyczne maksymalizacji odporności na zużywanie tribologiczne układów ciał stałych.
Ponadto przedstawiono wnioski z badań próbek metali w warunkach maksymalnej odporności na zużywanie tribologiczne. Stwierdzają one, że maksymalizacja odporności na zużywanie tribologiczne warunkowana jest zachodzeniem w systemie tribologicznym procesów stacjonarnych, gdy temperatura styku tarciowego jest zbliżona do temperatury charakterystycznej. Występuje wtedy równowaga między ilością rozpraszanej energii mechanicznej i energią odprowadzaną z systemu do otoczenia na sposób ciepła.

 

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 5/2004 (193)
  5-2004 Tibologia

Adam BARYLSKI*

- Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, ul. G. Narutowicza 11/12, 90-952 Gdańsk, tel.: (+58) 3471982, 3472032, 0608 697 289, fax: (+58) 3471025, e-mail: abarylsk @ pg.gda.pl.

Analiza strefy obróbkowej w technologii docierania powierzchni płaskich

Analysis of the lapping zone in the flat surfaces lapping technology

Key-words: lapping, machining zone, analysis
Słowa kluczowe: docieranie, strefa obróbkowa, analiza

Summary

In this paper there are presented the results of our own theoretical analysis and of a lapping, applied to the flat surfaces. The high requirements, imposed nowadays by the designers to the machine components and tools, make the surface treatment issue become more and more important. In the work, the surface lapping conditions are given in methodical formulation and the more important problems concerning the treatment zones are analyzed. Some aspects of abrasive micrograins behavior in lapping zone are included in model treating. A formula was derived for the working gap width during lapping of planes. A quantitative example is given for lapping of cast iron with perlite matrix. Some of the presented considerations have also an universal character for further lapping development.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki analiz teoretycznych docierania jednotarczowego powierzchni płaskich. Wysokie wymagania stawiane współcześnie przez konstruktorów częściom maszyn i narzędzi sprawiają, że obróbka ta nabiera coraz większego znaczenia. W pracy przedstawiono warunki docierania powierzchni płaskich w ujęciu systemowym oraz przeanalizowano ważniejsze zagadnienia dotyczące strefy obróbkowej. W opracowanym modelu uwzględnione zostały niektóre aspekty zachowania się mikroziaren ściernych w strefie docierania. Wyprowadzona zależność umożliwia wyznaczenie szerokości szczeliny roboczej w docieraniu powierzchni płaskich. Przykład ilościowy dotyczy żeliwa o strukturze perlitycznej. Niektóre z przedstawionych rozważań mają również charakter uniwersalny dla dalszego rozwoju docierania powierzchni.

 

5-2004 Tibologia

Dariusz BIELIŃSKI*, Otmar DOBROWOLSKI*, Piotr GŁĄB*,
Ludomir ŚLUSARSKI*

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

Wpływ stopnia dyspersji i dystrybucji sadzy na właściwości mechaniczne i tribologiczne gumy

Influence of degree of carbon black dispersion and distribution on mechanical and tribological properties of rubber

Key-words: rubber. carbon black, filler dispersion and distribution, friction
Słowa kluczowe: guma, sadza, dyspersja i dystrybucja napełniacza, tarcie

Summary

SBR mixes containing carbon black were prepared under various technological conditions (time, energy of mixing, sequence of components addition, etc.) in order to obtain systems of different degree of filler dispersion and distribution. Morphology of the rubber mixes was evaluated conventionally - DI (ISO 11345), as well as applying the approach of fractal analysis - FD, average interparticle distance. The latter was realised by "slight - island” algorithm applied to AFM pictures of rubber morphology. No correlation between DI values and physical properties of rubber was generally confirmed, whereas the dependence of friction on FD and av. interparticle distance, that can be explained in the light of Moore's theory on rubber friction, was found. Tensile strength of rubber is not only a function of the specific surface of carbon black, but is also related to its ability to creation of own network - the so-called structure. The higher the specific surface and structural ability of the filler the higher the amount of the so-called bound rubber, being directly proportional to the hysterical component of friction.

Streszczenie

Mieszanki kauczuku SBR napełnione sadzą zostały sporządzone w warunkach technologicznych mających zapewnić różny stopień dyspersji i dystrybucji napełniacza. Powyższe parametry zależą od sposobu sporządzenia mieszanki gumowej (czasu i intensywności mieszania, nakładu energetycznego, sekwencji dodawania składników itp.). Morfologię mieszanek scharakteryzowano stopniem dyspersji DI według standardowej procedury (ISO 11345), jak również wykorzystując podejście fraktalne, umożliwiające obliczenie wymiaru fraktalnego - FD i średniej odległości do najbliższej cząstki. Obrazy morfologii wykonane techniką AFM poddano analizie opartej na algorytmie „slight-island”. Nie stwierdzono występowania korelacji pomiędzy DI a właściwościami fizycznymi gumy. Zaobserwowano natomiast, że występuje zależność pomiędzy właściwościami tribologicznymi a wartością FD i średniej odległości do najbliższej cząstki, która może być wyjaśniona na podstawie teorii tarcia gumy Moore'a. Wytrzymałość gumy na rozciąganie zależy nie tylko od powierzchni właściwej sadzy, ale również od jej zdolności do tworzenia własnej sieci przestrzennej, tak zwanej struktury. Większa powierzchnia właściwa i wyższa struktura wpływają na wzrost zawartości kauczuku związanego, którego ilość jest wprost proporcjonalna do histerezyjnej składowej siły tarcia.

 

5-2004 Tibologia

Michał CICHOMSKI*, Jarosław GROBELNY*, Aneta ILIK*

- *Uniwersytet Łódzki, Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.

Właściwości tribologiczne warstw samoorganizujących (SAMS) osadzonych na Au

Tribological properties of self assembled monolayers

Key-words: AFM, STM, 1-decanethiol, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, self-asiembled monolayers, friction
Słowa kluczowe: AFM. STM, 1-dekanotiol, 3-merkaptopropylotrimetoksysilan, warstwy samoogranizujące, tarcie

Summary

In this paper the results of tribological research in nanoscale (performed with the use of Atomic Force Microscopy - AFM) and microscale performed with the microtribometer) are presented. The main aim of this research was investigation of tribological properties of self-assembled monolayers (SAMs) of 1-decanethiol and 3-mercapto-propyltrimethoxysilane on Au(111). It was found that independently on the scale range the lowest relative friction coefficient exhibits 1-decanethiol when compared with gold Au(111) and 3-mercapto-propyltrimethoxysilane.

Streszczenie

W mniejszym artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych w nano- i mikroskali, które zostały uzyskane przy użyciu mikroskopu sił atomowych (AFM) i mikrotribometru.
W badaniach wstępnych wytworzono warstwy samoorganizujące 1-dekanotiolu i 3-merkaptopropylotrimetoksysilanu na podłożu złota Au (111). Wytworzone warstwy poddane zostały badaniom tribologicznym. W oparciu o te pomiary stwierdzono, że niezależnie od skali rozpatrywanego zjawiska tarcia najmniejszy współczynnik tarcia wykazuje alkanotiol.

 

5-2004 Tibologia

Leszek DĄBROWSKI*, Rafał GAWARKIEWICZ*,
Michał WASILCZUK*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

Wyznaczanie drogi tarcia w warunkach ślizgania oscylacyjnego o małej amplitudzie

Evaluation of the sliding distance in the oscillatory movement of small amplitude

Key-words: self lubricating bearing materials, durability prediction
Słowa kluczowe: bezsmarowe materiały łożyskowe, prognozowanie trwałości

Summary

Many self-lubricating bearings introduced into water turbines did not meet durability requirements. Reliable durability prediction is important for majority of applications. Evaluation of the sliding distance is part of durability prediction along with wear rate and the bearing specific load. The analysis of several cases in water turbines showed that the total sliding distance is composed of two components of which the sliding distance of small oscillatory movements caused by vibration seems to be much bigger than the sliding distance of intentional movements during closing, opening and regulation. In order to precisely evaluate real sliding distance one should take into account the fact that because of elastic shearing of the polymer bearing materials, total relative movement of the journal with respect to the bush is not equivalent to the actual sliding distance. A method of durability prediction for bearings under oscillatory movement was devised at the Technical University of Gdansk. The amplitude of movement without sliding and the wear rate of the material in specific regime of operation are taken into account. Wear rate values were experimentally obtained in the operating conditions relevant for potential applications.

Streszczenie

W pracy omówiono sposób wyznaczania drogi tarcia w warunkach ruchu oscylacyjnego o małej amplitudzie, która, jak wykazały badania, w takim przypadku dla niemetalowych materiałów łożyskowych różni się znacząco od nominalnej drogi ślizgania. Jest to spowodowane postaciowymi odkształceniami materiału umożliwiającymi ruch względny czopa i panwi bez poślizgu na powierzchni styku. Zaproponowana metoda umożliwia uwzględnienie tego zjawiska. Ponadto do prognozowania trwałości wykorzystywane są, współczynniki intensywności zużycia, wyznaczone doświadczalnie w warunkach występowania małych oscylacji

 

5-2004 Tibologia

Leszek DĄBROWSKI*, Michał WASILCZUK*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk.

Interwencyjna praca hydrostatycznego smarowania w łożysku wzdłużnym hydrozespołu

Auxiliary operation of hydrostatic lift in a thrust bearing of a water turbine

Key-words: thrust bearing, hydrostatic lifting, water turbine
Słowa kluczowe: hydrodynamiczne łożysko wzdłużne, łożysko hydrostatyczne

Summary

A special instrumented pad was installed in a hydrodynamic thrust bearing of 125 MW pump turbine. It was intended to assess bearing present state in order to provide data necessary in bearing research and development attempts. The pump-turbine with an instrumented bearing was tested at various operating conditions including steady state and transient conditions. The tests at transient conditions with the hydrostatic lifting system on showed its good influence on the bearing temperature and the flim thickness. Cases of large thrust bearings operating in full time hydrostatic mode are known from the literature, therefore it was decided to carry out tests in hydrostatic mode at typical regimes of operation. The results showed a substantial decrease in bearing temperature up to 15-20°C. The results encourage the machine operators to consider introduction of hydrostatic auxiliary operation as the means to decrease bearing temperatures in the most critical regimes. However, as the time of the system operation will be increased, the present design of the hydraulic system, as well as the procedures of its operation, have to be analysed and possibly the system has to be redesigned in order to increase its durability and reliability.

Streszczenie

W pracy przedstawiono eksploatacyjne badania hydrostatycznego wspomagania hydrodynamicznej pracy wielkogabarytowego łożyska wzdłużnego hydrogeneratora. Stosując specjalnie opomiarowany klocek łożyskowy wykazano obniżanie się temperatury powierzchni ślizgowej o 15÷20°C bez żadnych negatywnych skutków. W wyniku badań planowana Jest interwencyjna praca hydrostatycznego wspomagania w okresach niewystarczającej wydajności układu chłodzącego łożysko.

 

5-2004 Tibologia

Leszek DĄBROWSKI*, Michał WASILCZUK*

- *Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, el. (0-58) 347-28-17, fax (0-58) 347-27-42.

Wpływ podatnego podparcia klocków łożyskowych na pracę hydrodynamicznego łożyska wzdłużnego turbiny wodnej

The influence of compliant pad support on a large thrust bearing performance

Key-words: thrust bearing, load distribution, compliant support
Słowa kluczowe: hydrodynamiczne łożysko wzdłużne, rozkład obciążenia, podatne podparcie

Summary

It is typical in calculation methods of the thrust bearings to analyze one bearing pad and consider the whole bearing as a set of equally loaded pads. The truth is, however, that because of misalignment the axial load is not evenly distributed among the pads. A variety of systems have been invented in order to equalize pad loads.
During modernization of 28 MW Kaplan turbines the authors analyzed the scope of necessary thrust bearings modifications. The analysis based on bearing operational data and thermo-elasto-hydrodynamic calculations showed that the load distribution among bearing pads was very poor. It was recommended to provide improved load distribution in the modified bearing. It was decided to use individual elastic support of each bearing pad. The plate spring was optimized with the use of Finite Elements Method in order to obtain high axial deformations, size to fit in the bearing housing and acceptable stresses. In the modernized bearing temperature difference between the pads is approximately 3°C, which demonstrates equalized load distribution.

Streszczenie

W pracy przedstawiono proces projektowania modernizacji łożyska wzdłużnego hydrogeneratora. Na podstawie eksploatacyjnych danych o zróżnicowaniu temperatury klocków łożyskowych, na drodze obliczeń elastotermo-hydrodynamicznych, zdiagnozowano konieczność wyrównania rozkładu obciążenia na obwodzie łożyska. Cel osiągnięto wprowadzając pod klockami sprężyny płytowe, skonstruowane w oparciu o obliczenia MES.

 

5-2004 Tibologia

Jarosław GROBELNY* Ireneusz PIWOŃSKI*

- *Uniwersytet Łódzki, Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.

Zasada działania skaningowego mikroskopu tunelowego i mikroskopu sił atomowych oraz ich zastosowanie w badaniach tribologicznych

Operating principles of scanning tunneling microscope and atomic force microscope - their application in tribological studies

Key-words: AFM, STM, TiO2, sol-gel, friction, wear
Słowa kluczowe: AFM, STM, TiO2, zol-żel, tarcie, zużycie

Summary

This paper presents the basics and operating principles of two modern tools designed for advanced research of solid surface: Atomic Force Microscope (AFM) and Scanning Tunneling Microscope (STM). AFM and STM are powerful tools in surface investigations especially from the point of view of intensive development of micromechanisms, what is usually accompanied with important tribological problems. This work is completed with an application example of AFM for tribological investigations of ceramic materials (TiO2).

Streszczenie

Artykuł przedstawia podstawy funkcjonowania i zasadę działania dwóch nowoczesnych narzędzi pozwalających na zaawansowane badania powierzchni ciał stałych: Mikroskopu Sił Atomowych (AFM) oraz Skaningowego Mikroskopu Tunelowego (STM). Pracę uzupełnia przykładowe zastosowanie mikroskopu sił atomowych do badań tribologicznych materiałów ceramicznych (TiO2).

 

5-2004 Tibologia

Mariusz JENEK*, Stanisław LABER*, Albert LEWANDOWSKI*

- *Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, ul. Podgórna 50, 65-001 Zielona Góra.

Wpływ preparatu eksploatacyjnego R-2000 na stan stereometryczny powierzchni w procesie tarcia żeliwa GJL -250

Influence exploational preparation R-2000 on stereometric state of surface in friction process cast iron GJL-250

Key-words: exploational preparations, tribological wear, roughness of surface
Słowa kluczowe: preparaty eksploatacyjne, zużycie tribologiczne, chropowatość powierzchni

Summary

It results in report were introduced was investigations the influence of exploational preparation R-2000 and the technological addition Acorox 880 on the tribological proprietes and the stereometric state of the surface wear. Investigations were conducted in two stages. For the purpose of the first stage was settlement the influence of exploational preparation R-2000 (the preparation on the basis of the soft metals) and the antiwear of technological addition Acorox 880 on the volume wear sample executed from the cast iron GJL 250. Investigations these - were executed on tester T-05 (the tester of type the roll - block). In the second of the investigation stage was executed the measurement roughness wear scar of the samples in 3D and 2D system on profilografometer PGM -1C. Conducted the investigation and analysis their the results confirm the positive influence of exploational preparation R -2000 on the tribological proprites (the reduction wear), and the improvement roughness parameters in relation to base oil and addition technological Acorox 880.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań wpływu preparatu eksploatacyjnego R-2000 oraz dodatku technologicznego Acorox 880 na właściwości tribologiczne i stan stereometryczny powierzchni zużycia. Badania przeprowadzono w dwóch etapach. Celem pierwszego etapu było ustalenie wpływu preparatu eksploatacyjnego R-2000 (preparat na bazie metali miękkich) oraz przeciwzużyciowego dodatku technologicznego Acorox 880 na wielkość zużycia próbek wykonanych z żeliwa GJL-250. Badania te wykonano na testerze T-05 (tester typu rolka-klocek). W drugim etapie badań dokonano pomiaru chropowatości śladów zużycia próbek w układzie 3D i 2D na profilografometrze PGM-1C. Przeprowadzone badania i analiza ich wyników potwierdzają pozytywny wpływ preparatu eksploatacyjnego R-2000 na właściwości tribologiczne (redukcja zużycia) oraz poprawę parametrów chropowatości w stosunku do oleju bazowego i dodatku technologicznego Acorox 880.

 

5-2004 Tibologia

Sylwester KAŁEK*

- *Politechnika Łódzka, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego l, tel. (0-42) 631 22 36, fax (0-42) 631 22 62, e-mail: sysy @ p.lodz.pl, Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn Przędzalnictwa Wełny „Belmatex” Bielsko-Biała, ul. l Maja 24.

Nieograniczona trwałość i niezawodność łożysk tocznych

Unlimited life and reliability of rolling bearings

Key-words: life, reliability, rolling bearings
Słowa kluczowe: łożyska toczne, trwałość, niezawodność

Summary

In this paper presented aspect of reliability of rolling bearings apply to new method of calculation life bearings to support assumption of unlimited resistance.

Streszczenie

W referacie przedstawiono metodykę obliczania niezawodności walcowych łożysk tocznych w przypadku wyznaczania ich trwałości w oparciu o założenie nieograniczonej żywotności.

 

5-2004 Tibologia

Krzysztof KORALEWSKI*, Grzegorz CELICHOWSKI*

- *Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.

Tribologiczna charakterystyka cienkich warstw aptes modyfikowanych fosfazenami

Tribological characteristics of the phosphazenes modified aptes thin films

Key-words: silicon, sol-gel, APTES, chemical modification, phoshazenes, friction coefficient APTES -ZrO2
Słowa kluczowe: krzem, sol-gel, APTES, chemiczna modyfikacja, fosfazeny, współczynnik tarcia APTES-ZrO2

Summary

In these study tribological characteristics of the cyclotriphosphazenes derivatives modified organo-silica thin films were investigated. Tribological experiments were conducted on the prototype apparatus. The tests conditions can be summarized as follows: normal force - from 0.005 N to 0.1 N, room temperature, sliding velocity - 25 mm/min. In the first step thin films of the amino-silica were synthesized through the sol-gel method. 3-aminapropyltriethoxysilane (APTES) as a precursor in the sol-gel method was used. Silica plates were used as a base. After that, cyclotriphosphazene chloride derivatives, which consisted pentafluorophenoxy groups, was synthesized. This derivative acts as the modificator of the amino-silica thin films. Chemical modification of the amino-silica thin films using the cyclotriphosphazene chloride derivatives were carried through. Chemical modification was investigated using FT-IR Spectroscopy and SIMS spectroscopy. In the last step tribological tests were performed, which showed excellent anti-frictional properties of the modified thin films.

Streszczenie

W badaniach wyznaczano i analizowano właściwości przeciwtarciowe cienkich warstw materiałów organo-krzemionkowych, modyfikowanych cyklo-trifosfazenami. Eksperymenty przeprowadzono na prototypowym aparacie przeciwtarciowym w miliniutonowskim zakresie sił nacisku od 0,005 do O, IN. W pierwszym etapie otrzymywano cienką warstwę organo-krzemionkową na podłożu krzemowym, wykorzystując metodę solgel. Chemicznym prekursorem był 3-aminopropylotrietoksysilan (APTES), zawierający funkcyjne I-rzędowe grupy aminowe. Następnie otrzymano związki modyfikujące amino-krzemionkę w postaci pochodnych chlorku cyklotriofosfazenu, których cząsteczki charakteryzowały się obecnością grup pentafluorofenoksylowych. Przeprowadzono chemiczną modyfikację materiału amino-krzemionkowego z użyciem pochodnych fosfazenowych. Modyfikacja badana była za pomocą spektroskopii FT-IR i masowej spektroskopii jonów wtórnych - SIMS. W ostatnim etapie wykonano badania tarciowe, które wykazały znakomite właściwości przeciwtarciowe analizowanych warstw.

 

5-2004 Tibologia

Paweł KRASOWSKI*

- *Akademia Morska, Wydział Mechaniczny, ul. Morska 83-87, 81-225 Gdynia, e-mail: pawkras @ am.gdynia.pl

Nośność łożyska ślizgowego przy laminarnym, niestacjonarnym smarowaniu

Capacity forces in slide journal bearing by laminar, unsteady lubrication

Key-words: capacity forces, Reynolds equation, unsteady laminar flow
Słowa kluczowe: nośność łożyska, równanie Reynoldsa, przepływ niestacjonarny laminarny

Summary

In this paper are presented results of numerical solution of laminar, unsteady lubrication of cylindrical slide journal bearing. Laminar, unsteady oil flow is performed during periodic and not periodic perturbations of bearing load or is caused by the changes of gap height in the time. Above perturbations occur mostly during the starting and stopping of machine. The particular solutions are limited to infinite width of bearing length and to the constant oil viscosity and additionally to the Newtonian oil properties. The unsteady amplitudes of sleeve vibrations and journal vibrations are taking into account. The results are shown on diagrams of hydrodynamic pressure in dimensionless form in time intervals of displacement duration. Received solutions were compared with the solutions which were made by steady flow in slide bearing with the same geometrical and load parameters.

Streszczenie

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki rozwiązania numerycznego laminarnego niestacjonarnego smarowania poprzecznego cylindrycznego łożyska ślizgowego. Przykład rozwiązania dotyczy łożyska o nieskończonej szerokości smarowanego olejem o własnościach newtonowskich i stałej lepkości dynamicznej. Uwzględniono zaburzenia związane z niestacjonamością prędkości czynnika smarującego w kierunku obwodowym na czopie i na panewce łożyska cylindrycznego. Zaburzenia te mogą być spowodowane drganiami skrętnymi czopa oraz drganiami obrotowymi panewki wraz z obudową. Uwzględnienie obu rodzajów zaburzeń periodycznych o tych samych częstościach działających niezależnie od siebie umożliwia badanie wpływu każdego z nich na parametry eksploatacyjne łożyska ślizgowego: ciśnienie hydrodynamiczne i siła nośności. Wyniki przedstawiono w postaci wykresów bezwymiarowego ciśnienia hydrodynamicznego w poszczególnych chwilach czasowych trwania zaburzenia. Wyznaczono także przebieg nośności hydrodynamicznej łożyska w czasie. Otrzymane rozwiązania porównano z rozwiązaniem przy przepływie stacjonarnym w łożysku ślizgowym o tych samych parametrach geometrycznych i obciążeniu.

 

5-2004 Tibologia

Aleksandra LANGNER*

- *Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. 0-61 665-21-10, fax 061 665 2736, e-mail: Akeksandra.Langncr @ put.poznan.pl

Zastosowanie metody drzewa błędów do analizy uszkodzeń uszczelnień czołowych pomp wirowych

Application of fault tree for analysis of damage to mechanical seals in centrifugal pumps

Key-words: mechanical seal, damage, fault tree analysis
Słowa kluczowe: uszczelnienie czołowe, uszkodzenie, metoda drzewa błędów

Summary

Pumps, used in every stage of beer production, make up a large group of machines and devices of bottling plant. Pumps pressing various substances are exposed to influence of factors accelerating their wear. Seals are the basic components affecting reliability of pumps.
The aim of the article is to identify the causes of damage to seals in centrifugal pumps. For this purpose data of damage for years 2001-2002 were compared with data of year 2003. Particular attention was focused on loss of usability of face sliding, which play the main function in mechanical seals.
To determine the causes of loss of usability and disrupting factors, the so called Fault Tree Analysis was used. The method determines and analyses factors and conditions contributing to undesirable states. Knowledge of causes of damage and their influence on working seals is essential for users.

Streszczenie

W artykule przedstawiono przyczyny utraty funkcji uszczelnień czołowych pracujących w pompach wirowych zainstalowanych w liniach rozlewniczych piwa przy wykorzystaniu analizy drzewa błędów.

 

5-2004 Tibologia

Albert LEWANDOWSKI* Stanisław LABER* Mariusz JENEK*

- *Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, ul. Podgórna 50, 65-001 Zielona Góra.

Ocena właściwości tribologicznych żeliwa GJL-250 po obróbce nagniataniem warunkowanych rodzajem środka smarnego

The analyze of cast iron GJL-250 tribological properties after the surface plastic deformation process depending on the sort of lubricant

Key-words: cast airon, surface plastic derormation process, exploational preparations, tńbological wear, roughness of surface
Słowa kluczowe: żeliwo, nagniatanie powierzchniowe, preparaty eksploatacyjne, zużycie tribologiczne, chropowatość powierzchni

Summary

It the paper results of researches of the influence of the base oil SN-150 and operating preparations R-2000 and Motor LIFE on tribological proprieties and the stereometric state of wear surface of cast iron EN-GJL 250 after surface plastic deformation process are described. Researches were realized in two stages. In the first stage technological parameters of cast iron processing and the influence of the oil base SN 150 as well as operating preparations R-2000 (the preparation on the basis of soft metals) and Motor LIFE (the preparation with chemical effect) on the state of surface layers after surface plastic deformation process were studied. The measurements of roller surface roughness when turning and surface plastic deforming in presence of operating preparations have been done using PGM-1C instrument. In the second stage of research studies of wear of surface after its plastic deforming have been done. It has been realized using the tester T-05. The results of researches verify the positive influence of operating preparation MotorLIFE on tribological properties as well as the improvement of roughness parameters in comparison with the base oil SN-150 and operating preparation R-2000.

Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki badań wpływu bazy olejowej SN 150 oraz preparatów eksploatacyjnych R-2000 i Motor LIFE na właściwości tribologiczne i stan stereometryczny powierzchni zużycia żeliwa EN-GJL 250 (po procesie nagniatania).
Badania przeprowadzono w dwóch etapach. Celem pierwszego etapu było ustalenie parametrów technologicznych obróbki żeliwa, wpływu bazy olejowej SN 150 oraz preparatów eksploatacyjnych R-2000 (preparat na bazie metali miękkich) i Motor LIFE (preparat o działaniu chemicznym) na stan warstwy wierzchniej po procesie nagniatania. W etapie tym na profilografometrze PGM-1C dokonano pomiaru chropowatości powierzchni rolki po toczeniu, jak i po procesie nagniatania powierzchni (w obecności wyżej wymienionych środków). W drugim etapie zostały wykonane badania zużycia powierzchni nagniatanej. Wykonano je na testerze T-05 (tester typu rolka-klocek). Przeprowadzone badania i analiza ich wyników potwierdzają pozytywny wpływ preparatu eksploatacyjnego Motor LIFE na właściwości tribologiczne oraz poprawę parametrów chropowatości w stosunku do oleju bazowego SN 150 i preparatu eksploatacyjnego R-2000.

 

5-2004 Tibologia

Leszek MARGIELEWSKI*, Stanisław PŁAZA*, Renata STANECKA*

- *Uniwersytet Łódzki, Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.

Adsorpcja i tarcie pochodnych fosforoorganicznych na materiałach ceramicznych

Adsorption and friction of phosphoroorganic derivatives onto ceramic materials

Key-words: dialkyldithiophosphates, zirconium oxide, friction and adsorption
Słowa kluczowe: dialkiloditiofosforany, tlenek cyrkonu, tarcie, adsorpcja

Summary

An adsorption isotherms of selected zinc dialkyldithiophosphates (3, 4, 6, 12 carbon atoms in hydrocarbon chain) on ceramic surface (zirconium oxide modified by yttrium oxide - Y-TZP) have been measured and analyzed.
The aim of the measurements performed at temperature 25°C was to define the ability of the formation of organized absorbed layer on Y-TZP.
Adsorption results have been compared with results obtained from friction measurements performed at room temperature. The friction experiments were performed using friction apparatus T-11 equipped in concentrated contact containing rotated disc and the ball pressed down to it.
The measurements were done at room temperature for different slide velocities (0,01 m/s to 0,09 m/s) and for different loads (2 N to 50 N). The investigated solutions contained different concentrations (0,01% -3%) of dialkyldithiophosphates solubled in n-decane.

Streszczenie

W badaniach wyznaczono i analizowano izotermy adsorpcji wybranych dialkiloditiofosforanów cynku o 3, 4, 6, 12 atomach węgla w łańcuchu węglowodorowym na tlenku cyrkonu modyfikowanym tlenkiem itru. Badania wykonano w temperaturze 25°C, zostały one ukierunkowane na poznanie możliwości wytwarzania przez dialkiloditiofosforany zorganizowanej warstwy adsorpcyjnej na wybranych materiałach ceramicznych, ZrO2 stabilizowanym Y2O3 (Y-TZP). Uzyskane rezultaty z badań adsorpcyjnych porównaliśmy z wynikami przeprowadzonych badań tarciowych w temperaturze pokojowej. Badania tarciowe wykonano na aparacie tarciowym T-11 w styku skoncentrowanym, utworzonym przez obracającą się tarczę i dociskaną do niej kulkę. Badania przeprowadzono w temperaturze 25°C przy zmiennej prędkości ślizgania (od 0,01 m/s do 0,09 m/s) oraz obciążeniach, (od 2N-50 N). Do badań wykorzystano roztwory dodatków dialkiloditiofosforanów w zakresie stężeń od 0,01% do 3% w n-dekanie.

 

5-2004 Tibologia

Anna MATUSZEWSKA*, Marian GRĄDKOWSKI*,
Jarosław MOLENDA*

- *Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. (048) 36-442-41, w. 218, fax (048) 36-447-65.

Właściwości smarne wybranych estrów kwasów tłuszczowych

Lubricity of the selected fatty acid esters

Key-words: AW/EP additives, rape-seed oil, fatty acid esters, lubricity
Słowa kluczowe: dodatki AW/EP, olej rzepakowy, estry kwasów tłuszczowych, właściwości smarne

Summary

The authors has been investigated lubricity of the selected CHO-type additives (rape-seed oil and fatty acid esters) in mineral and synthetic base oil. It has been shown that these compounds do not influence on tribological characteristics of the mineral and synthetic lubricants under scuffing conditions. However, under low load conditions they reduce a wear (depending on the additive concentration). Mineral lubricants containing 1-2% m/m of the additive have been the most effective. The investigated compounds can be applied as AW-type additives, but not as EP ones. The antiwear efficiency depends on the type of base oil.

Streszczenie

W pracy badano właściwości smarne wybranych substancji typu CHO (olej rzepakowy i estry metylowe kwasów tłuszczowych otrzymane w wyniku chemicznej obróbki oleju rzepakowego) w bazowym oleju mineralnym i syntetycznym oleju węglowodorowym. Stwierdzono, że w warunkach zacierania substancje te praktycznie nie wpływają na charakterystyki tribologiczne oleju mineralnego i syntetycznego. Natomiast przy obciążeniach niższych od zacierającego wykazują zdolność redukcji zużycia, która jest zależna od stężenia dodatku w oleju. Najwyższą efektywność przeciwzużyciową wykazywały 1-2% kompozycje dodatków CHO w oleju mineralnym. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że badane substancje, przy określonym stężeniu w mineralnym i syntetycznym oleju bazowym, wykazują właściwości przeciwzużyciowe, natomiast nie wykazuj ą przeciwzatarciowych. Wielkość efektu przeciwzużyciowego jest uzależniona od rodzaju bazy olejowej i stężenia w niej substancji typu CHO.

 

5-2004 Tibologia

Aleksander MAZURKOW*

- *Politechnika Rzeszowska, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów, tel. 0-602-370-220, fax (017)865-11-50.

Łożysko ślizgowe z panewką pływającą projektowanie wstępne

Floating ring bearing - a preliminary design

Key-words: floating ring bearing, bearing design, dimensionless static characteristics, non-dimensional load, eccentricity ratio
Słowa kluczowe: łożysko ślizgowe z panewką pływającą, projektowanie łożysk, bezwymiarowe statyczne charakterystyki, bezwymiarowe obciążenie, mimośrodowość względna

Summary

The subject of the study is the method of a preliminary design concerning a floating ring bearing. The bearing consists of the following structural components: a journal, a fixed bearing bush and a floating bearing which is loosely inserted between these two components. The oil is supplied under pressure through gaps in both fixed bearing bush and floating bearing. Furthermore, adiabatic model of the bearing has been elaborated with bi-directional oil flow. The parameters of the bearing work have been defined as self-imposed, planned and resultant ones. Design calculations have been carried out by using non-dimensional characteristics of a bearing. In addition an, algorithm has been introduced to mark eccentricity ratio. For both self-imposed and planned parameter it has been introduced resultant parameters such as: a relative bearing width and eccentricity ratio. It has been established that geometric parameters like quotient of radial backlash and eccentricity ratio have an influence on the bearing non-dimensional load. In fact, quotient of radial clearance is suggested to influence highly non-dimensional load of the bearing. Moreover, there is the assumption that higher loading can transfer the bearings with smaller quotients of radial backlashes and with higher quantity of eccentricity ratio. On the other hand, the bearings with lower loading and higher rotational speed should work with bigger quotient of radial clearance.

Streszczenie

Przedmiotem opracowania jest metoda projektowania wstępnego poprzecznego łożyska ślizgowego z panewką pływającą. Elementami konstrukcyjnymi łożyska są: czop, panewka stała i luźno wstawiona pomiędzy czop i panewkę stałą panewka, dalej zwana pływającą. Olej do panewek dostarczany jest pod ciśnieniem przez otwory znajdujące się w panewce stałej oraz pływającej. Przyjęto do obliczeń adiabatyczny model z dwukierunkowym przepływem oleju. Obliczenia projektowe przeprowadzono stosując bezwymiarowe charakterystyki łożyska. Przedstawiono algorytm do wyznaczania mimośrodowości względnej wypadkowej. Dla parametrów zadanych i zakładanych wyznaczono parametry wynikowe, jak: względna szerokość łożyska, mimośrodowość względna wypadkowa. Dokonano analizy wpływu parametrów geometrycznych, jak: iloraz luzów promieniowych, mimośrodowość względna wypadkowa na bezwymiarowe obciążenia łożyska. Wykazano duży wpływ ilorazu luzów promieniowych na bezwymiarowe obciążenie łożyska. Stwierdzono, iż większe obciążenia mogą przenieść łożyska z mniejszym ilorazem luzów promieniowych i większą wartością mimośrodowości względnej wypadkowej. Natomiast łożyska pracujące przy małym obciążeniu i dużymi prędkościami obrotowymi powinny pracować z większymi ilorazami luzów promieniowych.

 

5-2004 Tibologia

Remigiusz MICHALCZEWSKI*, Witold PIEKOSZEWSKI*,
Marian SZCZEREK*

- *Zakład Tribologii, Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel.: (048) 364-42-41, fax: (048) 3644765.

Wpływ rodzaju twardych cienkich powłok na charakterystyki tribologiczne modelowych węzłów tarcia

Effect of hard thin coatings on tribological characteristics of model tribosystems

Key-words: PVD coatings, TiN, CrN, WC/C, scuffing, pitting
Słowa kluczowe: powłoki PVD, TiN, CrN, WC/C, zacieranie, pitting

Summary

The authors investigated tribological properties of three PVD coatings (deposited by the vacuum-arc method), i.e. TiN, CrN, and WC/C. Thin hard coatings were deposited on one steel element rubbing against uncoated one.
The unlubricated ball-on-disk tribosystem (T-10, VAMAS method) and lubricated four-ball (T-02), as well as cone-three ball (T-03) were chosen. The tribosystems were lubricated with RL 144/4 mineral reference oil without additives.
It has been shown that in unlubricated ball-on-disk tribosystem CrN and WC/C coatings exhibit better antiwear properties than TiN. Tribosystem with WC/C coated specimens exhibit lower friction coefficient than obtained for TiN coating, recommended for tool applications.
WC/C coating gives better load-carrying capacity in scuffing regime than uncoated system, but worse than usually TiN and CrN coatings give.
The research on rolling contact fatigue indicates that typical PVD (TiN and CrN) coatings do not exhibit a satisfactory fatigue life.
The best fatigue behaviour was obtained for WC/C coating. The beneficial influence of the presence of thin coatings on scuffing and pitting of machine components gives a possibility of eliminating ecologically hazardous additives.

Streszczenie

Wykonano badania tribologiczne trzech powłok naniesionych w procesie PVD (metoda łukowo-próżniowa): TiN, CrN i WC/C. Do badań wykorzystano testery ze skojarzeniem kula-tarcza pracujące w warunkach tarcia technicznie suchego oraz aparaty czterokulowe T-02 i T-03, w których węzły tarcia smarowane były olejem referencyjnym RL 144/4. Badane powłoki zostały naniesione na jeden ze współpracujących w węźle tarcia elementów. Stwierdzono, że najlepszymi właściwościami przeciwzużyciowymi, przy tarciu suchym, charakteryzują się skojarzenia elementów z naniesionymi powłokami CrN i WC/C, zaś najgorszymi - TiN. Skojarzenie z powłoką WC/C posiada kilkakrotnie mniejszy współczynnik tarcia niż powszechnie stosowana na narzędzia skrawające powłoka z azotku tytanu TiN. Stwierdzono również, że skojarzenia z elementami pokrytymi powłokami azotku tytanu TiN i azotku chromu CrN charakteryzują się najlepszymi właściwościami przeciwzatarciowymi, jednak powłoki te naniesione na toczne elementy węzła tarcia pogarszają zdecydowanie (przynajmniej o rząd) odporność na wystąpienie pittingu.

 

5-2004 Tibologia

Andrzej MISZCZAK*

- Akademia Morska, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Techniki, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia.

Lepkosprężyste smarowanie poprzecznych łożysk ślizgowych w nieustalonym ruchu

Viscoelastic lubrication of slide journal bearing in unsteady motion

Key-words: Reynolds Equation, unsteady motion, Rivlin Ericksen model, distribution of hydrodynamic pressure
Słowa kluczowe: Równanie Reynoldsa, nieustalony ruch, model Rivlina-Ericksena, rozkład ciśnienia hydrodynamicznego

Summary

This paper presents analytical solutions and an example of numerical calculations of hydrodynamic pressure and capacity distributions in slide journal bearing lubricated with viscoelastic oil properties in unsteady motion. The influences of various frequencies of journal and sleeve vibrations on the bearing capacity are taken into account. Author considers case where product of Deborah and Strouhal numbers and product of modified Reynolds and Strouhal numbers have the same order of greatness. The isotherm flow of lubricant in bearing gap is discussed. Analytical solutions are presented in dimensionless form. Numerical calculations of pressure distributions are performed using the method of Finite Differences Method and Mathcad 11 Professional Program using an own calculation algorithm.
The total analytical model of calculations consists of the system of differential equations which describe classical, steady lubrication of Newtonian oil and additionally consists of k = 1,2,... partial differential systems. These systems describe corrections of hydrodynamic pressure caused by the viscoelastic oil properties and unsteady conditions for journal bearing work. The series of obtained pressure values from above partial differential systems are convergent.

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia rozwiązania analityczne oraz przykład obliczeń numerycznych rozkładu wartości ciśnienia hydrodynamicznego i siły nośnej w poprzecznym łożysku ślizgowym smarowanym lepkosprężystym olejem w nieustalonym ruchu. Uwzględnia się wpływy częstości drgań czopa i panewki na wartości siły nośnej łożyska w ruchu nieustalonym. Autor rozpatruje pewien szczególny przypadek, w którym iloczyn liczby Deboraha i Strouhala oraz iloczyn liczby Reynoldsa, promieniowego luzu względnego oraz liczby Strouhala mają ten sam rząd wielkości. Przepływ czynnika smarującego jest laminamy nieizotermiczny. Rozwiązania analityczne są przedstawione w formie bezwymiarowej. Obliczenia numeryczne wartości rozkładu ciśnienia autor wykonał w oparciu o metodę różnic skończonych, własne algorytmy obliczeniowe oraz program matematyczny Mathcad 11 Professional. Użyta w niniejszej pracy metoda wyznaczania wartości ciśnienia hydrodynamicznego polega na rozłożeniu równań ruchu na nieskończoną sumę układów równań różniczkowych, z których pierwszy jest tradycyjnym układem opisującym ustalony newtonowski przepływ oleju w łożysku ślizgowym. Pozostałe układy wyznaczają kolejne korekty wartości ciśnienia hydrodynamicznego uwzględniające lepkosprężyste własności oleju oraz niestacjonarną pracę łożyska. Sumy wartości ciśnienia wyznaczone z kolejnych układów równań są zbieżne.

 

5-2004 Tibologia

Michał MIZERSKI*, Grzegorz CELICHOWSKI*,
Justyna KOLESIŃSKA**

- *Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.
**Instytut Chemii Organicznej, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź.

Tribologiczne właściwości triazynowych materiałów kompozytowych

Tribological properties of triazine composite materials

Key-words: triazines, surface modification, composites, friction, AFM
Słowa kluczowe: triazyny, modyfikacja powierzchni, kompozyty, tarcie, AFM

Summary

A series of composite materials based on alkoxy- or aryloxy- triazines and aminosilica, which was prepared by sol-gel method from 3-aminopropyltriethoxysilane and coated on silicon as thin film, were investigated. The effects of modification was confirmed by FT-IR spectroscopy and Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS). In this work was presented fusion of good features of aminosilica and triazines to obtain inorganic/organic hybrids which should present good frictional properties, significantly better than pure silica material. The microtribological tests were carried out on tribometer ball-on-sample system. The friction force was measured and calculated to friction coefficient. The results showed that triazine composite materials significantly improved the frictional properties. When the triazine derivatives included long carbon chains (C8T, FCDMT) the friction coefficient decreased most in comparison to non-modified materials (APTS). The same effect were observed at nanoscale by AFM-studies. It also confirmed that in the most cases alkoxy- triazines were better modifiers than aryloxy- triazine derivatives apart from triazine derivatives included non-substituted position in triazine ring (mCF3T).

Streszczenie

W prezentowanym materiale zostały przedstawione wyniki badań mikro- i nanotribologicznych materiałów nanokomppozytowych otrzymanych w wyniku chemicznej modyfikacji powierzchni cienkich warstw amino-krzemionki na podłożu krzemowym za pomocą alkoksy- i aryloksy- pochodnych l, 3,5-triazyny. Prawidłowy przebieg syntezy tych materiałów kontrolowano metodami spektroskopii IR, a także SIMS. Tak wytworzone nieorganiczno-organiczne nanokompozyty hybrydowe charakteryzują się dobrymi własnościami tarciowymi w mikro- i nanoskali, co zostało zbadane z użyciem mikrotribometru, a także mikroskopu sił atomowych z pomiarem siły tarcia (FFM/LFM). Otrzymane rezultaty wskazały na znaczące obniżenie wartości współczynnika tarcia w stosunku do wyjściowego materiału. Generalny wniosek jest taki, iż w większości przypadków alkiloksytriazyny są lepszymi modyfikatorami powierzchni niż aryloksytriazyny. Stwierdzono także, iż modyfikacja pochodnymi triazynowymi, pozwalająca na wprowadzenie na powierzchnię długiego łańcucha węglowego, także fluorowego, daje najlepsze rezultaty.

 

5-2004 Tibologia

Michał PASZECZKO*, Piotr SKALSKI*, Klaudiusz LENIK*

- *Katedra Podstaw Techniki, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 38D, 20-618 Lublin tel. (0-81) 538-14-89

Analiza zmian momentu i współczynnika tarcia poprzez wykorzystanie pomiaru wielkości elektrycznych

Analysis moment and coefficient of friction changes across uses the measurement of electric sizes

Key-words: intensity current, moment of fńction, tribotester
Słowa kluczowe: natężenie prądu elektrycznego, moment tarcia, współczynnik tarcia, tribotester

Summary

The analysis of frictional drags is a basic trouble in the job opinion of the tribological arrangement.
Having in view were explored indication possibility the taken by driving arrangement of working knuckle to qualification of correlation with sizes of frictional drags utilization of measurement of changes of current electric intensity, and in peculiarity of moment the friction as well as coefficient of friction.
They experimental tests were conducted on modified Amsler's tribotester. The modification in main measure depended on passage with registration of changes of size frictional drag with mechanical measures on measurements these the size the electronic units, as well as in relays the investigative method with arrangement of type the shield - the shield (the disk he disk) on arrangement of type the pin - the shield (the pin the he disk). All the measured sizes can be sended for mediation of converters and record-keeper of universal type Vectron to computer store, which permits on it the follow-up action the changes in real-time as well as the easy and quick analysis of got results. In conducted investigations measurement depended on inrolment the changes of size of current electric intensity taken by arrangement with the help of amperemeter APPA engaged in exciting circuit. However the use of arrangement tensometer gave the possibility of registration of moment friction. It in of assurance of linear dependence taken by arrangement of electric current with weight of measuring knuckle aim belonged to alter the kind of excitement with daisy chain the engine on parallel arrangement.
They in track of investigation be recorded simultaneously: the size of current electric intensity, temperature of race, moment of friction. Execution on three samples these investigations simultaneously as well as the conducted to the end analysis of mass losses permitted to establish, it with exactitude of measurements be closes in borders 10-11%.
How to be visible from calculations both these values Pt-elektr. and Pt-mech. are to me the moss approximate what the received direction of investigations confirms relating the utilization of measurements of electric sizes to carrying out the analysis of changes of moment friction together with with coefficient of friction, as well as to controlment of course of process of friction.
The measurement of electric sizes (the intensity and voltage) is a lot of easier from direct measurement of frictional drags, which joins with precise realization of bridges the tensometrycznych fault-tolerant little mechanical and temperature. This permits in future to explore the post of frictional tests chosen rubbing in this steams also and materials from modified top layer.

Streszczenie

Znajomość przebiegu procesów tribologicznych jest niezwykle ważna w prognozowaniu trwałości elementów maszyn i urządzeń, co bez wątpienia wpływa na wydłużenie czasu pracy danej maszyny. Dlatego też autorzy niniejszego artykułu przeprowadzili szereg badań określających zmiany natężenia prądu zabezpieczającego pracę układu napędowego głowicy roboczej. Badania te miały na celu przedstawienie korelacji zmian natężenia prądu z wielkością zmian momentu tarcia oraz ukazanie możliwości określania podstawowych wielkości tribologicznych (moment tarcia, współczynnik tarcia, siła tarcia) przy pomocy odczytu i analizy wielkości elektrycznych.

 

5-2004 Tibologia

Jan PRZYBYLSKI*

- *Instytut Technologii Eksploatacji, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. 364-42-41, fax: 364-47-65.

Zastosowanie pomiarów dielektrycznych w kontroli procesu regeneracji olejów smarowych

Application of dielectric measurements for control of the process of regeneration of lubricating oil

Key-words: lubricating oils, dielectric properties, regeneration, condition monitoring
Słowa kluczowe: oleje smarowe, własności dielektryczne, regeneracja, ocena stanu oleju

Summary

Test results of a model sensor for condition monitoring of lubricating oils, intended for using in regenerating devices, are presented. The elaborated method for continuous condition monitoring of the oils employs changes in their dielectric properties. The elaborated and manufactured model sensor has been proved to be useful in devices for oils regeneration. However, in high-dynamic processes modifications of the sensor are necessary.

Streszczenie

W prezentowanym artykule przedstawiono wyniki testów modelu czujnika stanu oleju do zastosowania w urządzeniach regeneracji olejów. Opracowana metodyka ciągłego monitorowania stanu oleju wykorzystuje zmiany własności dielektrycznych jako nośnika informacji o jego stanie. Opracowany i wykonany model czujnika stanu oleju wykazuje swoją przydatność w urządzeniach do regeneracji olejów. Zastosowanie tego czujnika do kontroli procesów o dużej dynamice zmian właściwości oleju wymaga jego odpowiedniej modyfikacji.

 

5-2004 Tibologia

Elżbieta ROGOŚ*, Andrzej URBAŃSKI*

- *Instytut Technologii Eksploatacji, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. 364-42-41, fax: 364-47-65.

Ocena aktywności tribologicznej dodatków smarnych w olejach roślinnych

Assesement of tribological activity of lubricating additives in vegetable oils

Key-words: vegetable oils, lubricating additives, antiwear properties, antiseizure properties
Słowa kluczowe: oleje roślinne, dodatki smarne, właściwości przeciwzużyciowe, właściwości przeciwzatarciowe

Summary

The results of physicochemical and tribological investigations of various solutions of choletserol and cholesterol esters were analysed in this paper. The analised substances are present in natural synovial fluid and they are a natural lubricant of human joints. The physico-chemical and tribological resarches of prepared cholesterol and its esters solutions in basic of paraffin oil were conducted.
The viscosity and structures investigations of prepared compositions were done. During tribological tests the friction coefficient and wear were estimated. The tribological tests were done on a standard pin-on-disk tester. The tribological investigations with the using of the various stress were conducted. Main attention was paid to different conditions of friction. The influence of structure and viscosity of prepared lubricants on tribological characteristic were analysed in this work.

Streszczenie

W artykule omówiono efektywność działania dodatków smarnych wprowadzonych do mieszaniny olejów roślinnych. Badano skutki działania dodatków przeciwzatarciowych o różnej budowie chemicznej oraz dodatków przeciwzużyciowych opartych na dialkiloditiofosforanie cynku. Stwierdzono, że najkorzystniejsze działanie przeciwzatarciowe wykazują dodatki oparte na organicznych związkach siarki. Dodatek wytworzony w wyniku chemicznej modyfikacji siarką oleju słonecznikowego charakteryzuje się również korzystnym działaniem przeciwzużyciowym. Dodatki przeciwzużyciowe wykazują różną skuteczność działania, zależną od warunków panujących w strefie tarcia.

 

5-2004 Tibologia

Jan SIKORA*

- *Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel. (058) 347-18-44, 347-19-37.

Badania nad wpływem olejów smarowych i temperatury na wytrzymałość zmęczeniową warstwy ślizgowej łożyska

Research on influence of temperature and lubricating oils on fatigue strength of bearing slide layer

Key-words: plain journal bearings, fatigue strength, lubricating oils, bearing materials, experimental research
Słowa kluczowe: łożyska ślizgowe poprzeczne, wytrzymałość zmęczeniowa, materiały łożyskowe, oleje smarowe, badania doświadczalne

Summary

An influence of three kinds of lubricating oils on fatigue strength of slide layer made of AlSnllCul,2 bearing alloy has been investigated under conditions of various values of temperature. Objects of the investigation were ready made bimetallic thin-walled bearing bushes. Fatigue tests including bending of the specimens described with the stress ratio R=-1 were performed in the SKMR-2 fatigue tester. Variation in fatigue strength limit of the alloy in the presence of different oils was observed. Influence of temperature level and interaction of oil-temperature effects proved to be significant as well.

Streszczenie

Zbadano wpływ trzech olejów smarowych przy różnych wartościach temperatury na wytrzymałość zmęczeniową warstwy ślizgowej wykonanej ze stopu AlSn11Cu1,2. Obiektem badań były bimetalowe panwie łożyskowe poddawane podczas testów zmęczeniowych w testerze SKMR-2 wahadłowemu zginaniu o współczynniku asymetrii cyklu R = -1. Zaobserwowano wyraźny wpływ rodzaju oleju i temperatury na wytrzymałość zmęczeniową stopu. Stwierdzono również istotność efektu interakcyjnego kombinacji zmiennych: olej-temperatura.

 

5-2004 Tibologia

Władysław SKONECZNY*

- *Uniwersytet Śląski, Katedra Materiałoznawstwa, Zakład Badań Warstwy Wierzchniej, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, tel. (0-32) 291-83-81(9) wew. 57, fax: (032) 291-82-43, e-mail: skoneczn @ us.edu.pl

Współpraca ślizgowa pary warstwa tlenkowa-tworzywo sztuczne w warunkach tarcia technicznie suchego

The sliding contact of oxide layer and plastic under conditions of technically dry friction

Key-words: tribological properties, oxide coatings, plastics, materiał transfer
Słowa kluczowe: właściwości tribologiczne, warstwa tlenkowa, tworzywo sztuczne, przenoszenie materiału

Summary

A model of the oxide layer construction using three-component electrolyte was proposed, and also properties of the obtained layers at sliding on TG15 plastic composite material (TG15 +15% of graphite) under conditions of technically dry friction are discussed. The influence of the oxide layer structure on its properties at sliding against TG15 composite was studied.
Under the conditions of technically dry friction the transfer film was formed on the hard anodic layer (HAL) during rubbing. The transfer film changes character of the contact from plastic/HAL to plastic/plastic. The materials containing polytetrafluoroethylene (PTFE), which is characterized by the small friction coefficient, are used for sliding elements of machines and devices. Unfilled PTFE has some disadvantage properties like e.g. creep under load, small hardness and low heat conductivity. To make better the tribological behaviour of PTFE the special types of plastics composites for mating with HAL have been designed. PTFE is only as lubricating agent (not as constructional material). To improve tribological properties of PTFE a small amount of graphite added. The best tribological characteristics were obtained for the graphite admixture in amount of 15% (TG15 - type plastic) when rubbing against HAL.

Streszczenie

W pracy przedstawiono właściwości tribologiczne warstwy tlenkowej we współpracy ślizgowej z kompozytem zawierającym politetrafluoroetylen z napełniaczem w postaci grafitu. Opracowana przez autora niniejszej pracy metoda anodowania twardego w elektrolitach trójskładnikowych nie wymaga chłodzenia, a ciepło procesu wykorzystuje do sterowania właściwościami otrzymywanych warstw tlenkowych. Sterowanie parametrami procesu anodowania pozwala, w określonych granicach, na programowanie wybranych właściwości użytkowych przyszłych warstw wierzchnich. Procesy elektrolitycznego otrzymywania warstw tlenkowych na Al i jego stopach wg proponowanej metody przeprowadza się w elektrolitach trójskładnikowych na bazie kwasów siarkowego oraz szczawiowego.
Badania tarciowo-zużyciowe prowadzono na stanowisku pomiarowym SDN w warunkach tarcia technicznie suchego. Wybór stanowiska badawczego został podyktowany propozycją zastosowania otrzymywanych warstw tlenkowych stopów aluminium na gładzie cylindrów sprężarek bezsmarowych. Przedstawione stanowisko odtwarza warunki pracy sprężarki. W pracy zaprezentowano wyniki zużycia kompozytu TG 15 w zależności od porowatości oraz chropowatości warstwy tlenkowej. Wartość współczynnika tarcia w zależności od badanej pary ślizgowej (które posiadały różną porowatość i chropowatość) kształtowała się na poziomie 0,12 do 0,08.
W trakcie współpracy ślizgowej nastąpiła zamiana pary ślizgowej twarda anodowa warstwa A^Os - miękkie tworzywo sztuczne na tarcie między jednakowymi materiałami - miękkim po miękkim.

 

5-2004 Tibologia

Marian SZCZEREK*, Jacek PRZEPIÓRKA*

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

Fizyczne uwarunkowania kształtowania charakterystyk tarcia skojarzeń metalowo-polimerowych

Physicals aspect of control of friction characteristics of sliping pair metal-polymer

Key-words: friction, wear, surface free energy, polymer
Słowa kluczowe: tarcie, zużycie, swobodna energia powierzchniowa, polimer

Summary

The are analysed physicals aspect occurring during friction process of sliding pair metal-polymer. The authors' opinion this tribologic system can be most effective optymalised through covering of steel element with suitable well-chosen material. This process ough to be correlated with modification of polymer, what let to obtain most advantageous physics-chemical process in friction zone. The proposed procedure allows selection of polymer modification method and coating material to get optimal wear characteristics on the ground measurement of surface free energy.

Streszczenie

W artykule podjęto próbę wyjaśnienia niektórych zjawisk fizycznych zachodzących w tarciowym styku polimerowo-metalowych węzłów tarcia. Przedstawiono wyniki badań tribologicznych poliamidów modyfikowanych dwusiarczkiem molibdenu współpracujących ze stalą oraz powłokami nakładanymi metodami PVD. Dla analizowanych układów materiałowych przeprowadzono pomiary swobodnej energii powierzchniowej oraz odkryto korelację pomiędzy sumą składowych polarnych swobodnej energii powierzchniowej współpracujących elementów a ich charakterystykami tribologicznymi.

 

5-2004 Tibologia

Włodzimierz SWIDERSKI*, Ryszard WOJCICKI*

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

Przebieg i wpływ zużycia panewki na właściwości hydrodynamiczne łożysk ślizgowych

Process and effect of bush wear on the hydrodynamic properties of journal bearings

Key-words: wear, slide bearing, statical characteristic
Słowa kluczowe: zużycie, łożysko ślizgowe, charakterystyki statyczne

Summary

Analysis of operating surface layer of the journal bearings shows, that during the bearing operation under conditions of mixed friction, the local changes of bearing geometry can occur. The variation of bush profile causes the changes in oil film geometry and result in the changes of hydrodynamic characteristics. The paper presents the results of the experimental investigation of topography of the geometric wear of bush in the function of bearing operation time as well as the results of numerical simulation allowing for calculation of hydrodynamic characteristics of bearing with deformed operating surface of bush. The topography of geometric wear has been obtained by comparison of the roundness deviation of bush before and after test. Experimental investigation in the test rig with multi repeated load cycle: start-up- operation- slowing-down, for the assumed time of operation, has allowed getting the wear effect. Investigation show, that the wear developed during bearing operation under mixed friction condition, can largely affect its static and dynamic characteristics.

Streszczenie

Analiza stanu powierzchni roboczej panewek łożysk ślizgowych wskazuje, że mogą wystąpić lokalne zmiany geometrii zarysu generowane zużyciem ściernym podczas pracy łożyska w warunkach tarcia mieszanego. Zmiana zarysu panewki implikuje zmianę geometrii filmu olejowego, a w konsekwencji zmianę jego charakterystyk hydrodynamicznych. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczące określenia wielkości charakteryzujących topografię zużycia geometrycznego panewki w funkcji czasu pracy łożyska oraz wyniki symulacji numerycznej dla obliczenia charakterystyk łożyska dla zdeformowanej powierzchni roboczej panewki. Topografię zużycia geometrycznego otrzymano przez porównanie odchyłek okrągłości panewki przed i po próbie eksploatacyjnej. Dla uzyskania efektu zużycia ściernego panewki wykonano badania eksperymentalne na stanowisku badawczym umożliwiającym realizację wielokrotnego, powtarzalnego cyklu obciążenia: rozruch-praca ustalona-hamowanie, dla zdeklarowanego czasu pracy. Przeprowadzone badania wskazują, że zużycie ścierne powstałe w czasie pracy łożyska w warunkach tarcia mieszanego może mieć istotny wpływ na j ego charakterystyki statyczne i dynamiczne.

 

5-2004 Tibologia

Janusz WOŹNIAK*

- *Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej, ul. l. Łukasiewicza 7/9, 50-370 Wrocław, e-mail: janusz.wozniak @ pwr.wroc.pl

Diagnostyka eksploatacyjna łożysk tocznych

Operating diagnostics of rolling bearings

Key-words: diagnostic, vibroacoustic, frequency analysis of vibrations, rolling bearings
Słowa kluczowe: diagnostyka, wibroakustyka, analiza częstotliwości drgań łożysk tocznych

Summary

The chance to make an economic success have only those enterprises that are pursuing modern development strategies. For the situation where considerable production losses are due to unpredictable damages to machines, devices, followed by their stoppage and very expensive repairs mustn't be allowed. That is why the development of technological diagnostics is caused by a constantly increasing competition on the economic market, which makes the companies apply a modern machinery repair policy. In the paper discussed is the importance of introducing the vibroacoustic diagnostics that in combination with the application of the most profitable prognostic operating system will result in the best of the enterprise activity. Selected methods of the rolling bearing diagnostics have been presented. Adopting the vibration analysis methods, the analysis of the breakdown of a high-power electric motor was carried out. The results obtained during the diagnostic investigations were used to estimate the applied methods. The paper comprises the most important hints on the correct operational diagnostics of rolling bearings. The summary presents the conclusions from the conducted investigations.

Streszczenie

Szansę odniesienia ekonomicznego sukcesu mają tylko te przedsiębiorstwa, które stosują nowoczesne strategie rozwoju. Nie można bowiem dopuścić do sytuacji, w której znaczne straty produkcyjne mogą być następstwem nieprzewidzianych awarii maszyn, urządzeń oraz ich postoju i bardzo kosztownych napraw. Dlatego też rozwój diagnostyki technicznej spowodowany jest stale rosnącą konkurencją na rynku ekonomicznym, która zmusza przedsiębiorstwa do stosowania nowoczesnej polityki remontowej parku maszyn. W referacie omówiono znaczenie wprowadzenia diagnostyki wibroakustycznej w działalności przedsiębiorstwa, która wynika z zastosowania najkorzystniejszego prognostycznego systemu eksploatacji. Zaprezentowano wybrane metody diagnostyki łożysk tocznych. W oparciu o metody analizy drgań przeprowadzono diagnostykę silnika elektrycznego dużej mocy. Wyniki uzyskane podczas badań diagnostycznych posłużyły do oceny stosowanych metod. W referacie ujęto najważniejsze wskazówki dotyczące prawidłowej diagnostyki eksploatacyjnej łożysk tocznych. W podsumowaniu przedstawiono wnioski z przeprowadzonych badań.

 

TRIBOLOGIA ROK XXXV NR 6/2004 (193)
  6-2004 Tibologia

Remigiusz MICHALCZEWSKI, Witold PIEKOSZEWSKI, Marian SZCZEREK, Waldemar TUSZYŃSKI

Institute for Terotechnology (ITeE - PIB), 26-600 Radom, ul. K. Pulaskiego 6/10, Poland

Tribological Characteristics of Highly-Loaded Coated Contacts Lubricated with Environmentally Acceptable Oils

Charakterystyki tribologiczne wysokoobciążonych węzłów tarcia z elementami pokrytymi cienkimi twardymi powłokami smarowanych ekologicznie akceptowanymi olejami

Key-words: heavy-loaded machine components, lubricants, additives, coatings, scuffing, pitting
Słowa kluczowe: wysokoobciążone węzły tarcia, środki smarowe, dodatki, powłoka, zacie-ranie, pitting

Summary

The objective of the paper is to present a new concept concerning co-atings intended for heavy-loaded machine elements working in a non-conformal contact (e.g. gears, rolling bearings) and lubricated with eco-logically accepted oils.
Serious environmental hazards of the application of the mineral oil based lubricants are the reason for comeback of vegetable based oils. Because of their oxidation stability below the acceptable level they are rarely used in practise. In this situation the main candidate for environ-mentally friendly lubricants are oils without toxic extreme-pressure (EP) and anti-wear (AW) additives.
To promote the application of lubricants without environmentally hazardous additives the authors postulate a new concept: taking over the function of lubricating additives by thin, hard coatings deposited on sliding elements.
The scuffing resistance of the tribosystem was assessed employing a very sensitive four-ball method with continuously increased load, and a gear tester. The surface fatigue was investigated using a cone-balls tri-bosystem.
It is shown that PVD coated specimens lubricated with a base oil give much higher resistance to scuffing than usually obtained for the ste-el-steel tribosystem lubricated with oils containing EP additives. It was confirmed in the component tests where steel gears lubricated with a base oil without additives failed at the sixth stage, TiN-TiN tribosystem at tenth stage, and WC/C-WC/C withstood twelfth stage without failure.
The research on rolling contact fatigue indicates that typical PVD coatings do not exhibit a satisfactory fatigue life. The best fatigue be-haviour was obtained for WC/C coating. WC/C coated specimens lubri-cated with a base oil give a much higher fatigue life than usually obtain-ed for the steel-steel tribosystem lubricated with oils containing EP addi-tives.
The beneficial influence of the presence of thin coatings on scuffing and pitting of machine components gives a possibility of eliminating ecologically hazardous additives

Streszczenie

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczące odporności na zacieranie i powierzchniowe zużycie zmęczeniowe wysokoobciążo-nych węzłów tarcia, pracujących w styku skoncentrowanym (prze-kładnie zębate, łożyska), pokrytych cienkimi twardymi powłokami przeciwzużyciowymi i smarowanych ekologicznie akceptowanymi środkami smarowymi.
Środkami smarowymi powszechnie uznawanymi za przyjazne dla środowiska naturalnego są oleje bazowane na produktach pocho-dzenia roślinnego oraz oleje mineralne i syntetyczne nie zawierające toksycznych składników.
Badania miały na celu wykazanie, że odpowiednio ukonstytu-owana cienka, twarda powłoka na elementach wysokoobciążonych, smarowanych węzłów tarcia maszyn może przejąć przeciwzatarcio-we funkcje dodatków smarnościowych a przez to umożliwić zastoso-wanie ekologicznych środków smarowych.
W artykule przedstawiono wyniki badań dla olejów akceptowa-nych ekologicznie (roślinnych i mineralnych) oraz dla odniesienia dla produktów zawierających typowe dodatki AW i EP.
Badania modelowe odporności na zacieranie przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokulowego (T-02), natomiast badania komponentowe z użyciem stanowiska przekładniowego (T-12). Bada-nia odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe (pitting) wykonano w układzie stożek-trzy kulki (stanowisko T-03).
Badania na modelowych węzłach tarcia wykazały, że elementy z powłokami smarowane olejami bez dodatków charakteryzują się wyższą odpornością na zacieranie niż węzeł tarcia bez powłoki sma-rowany olejami z dodatkami. Wysoka odporność na zacieranie ele-mentów z powłokami została potwierdzona w badaniach komponen-towych - koła stalowe smarowane olejem bez dodatków zatarły się przy 6 stopniu obciążenia, koła pokryte TiN przy 10, a pokryte po-włoką WC/C przeszły najwyższy 12 stopień bez uszkodzeń.
W warunkach ruchu tocznego typowe powłoki (np. TiN) nie wy-kazują wystarczającej odporności na powierzchniowe zużycie zmę-czeniowe. Przy smarowaniu olejem bez dodatków najwyższą trwa-łość uzyskano dla powłoki WC/C, większą niż dla skojarzenia stalo-wego bez powłoki smarowanego olejem z dodatkami.
Uzyskane wyniki badań wskazują na możliwość zastosowania olejów bez dodatków do wysokoobciążonych węzłów tarcia z elemen-tami pokrytymi powłoką WC/C. Ma to duże znaczenie ekologiczne z powodu zmniejszenia bądź zaniechania stosowania uciążliwych ekologicznie dodatków AW/EP.
Materiały przedstawione w artykule zostały częściowo zaprezen-towane na 11 Sympozjum Nordyckim NORDTRIB, Tromso, Harstad, Hurtigruten (Norwegia).

 

6-2004 Tibologia

Witold Piekoszewski, Waldemar Tuszyński

Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Zakład Tribologii, Radom, Poland.

Scuffing and Rolling Contact Fatigue as Effects of the Chemistry of Lubricating Oils

Zacieranie i powierzchniowe zużycie zmęczeniowe jako efekty kompozycji chemicznej olejów smarowych

Key-words: Four-ball tester, scuffing, rolling contact fatigue, AW additives, EP addi-tives, SEM, EDS, GDOES, FTIRM
Słowa kluczowe: Aparat czterokulowy, zacieranie, powierzchniowe zużycie zmęczeniowe, dodatki AW, dodatki EP, SEM, EDS, GDOES, FTIRM

Summary

The aim of the research was to establish a relationship between the re-sistance of a tribosystem to scuffing and surface fatigue as a result of the type and concentration of AW/EP additives in lubricating oils.
Lubricating oils of various chemical composition were tested. A base mineral oil was blended with commercial packages of lubricating addi-tives of AW and EP type, at different concentrations. The AW additives contained ZDDP, and EP ones - organic S-P compounds.
The tests were performed in two different four-ball testers. The first one (denoted as T-02) was used to determine extreme-pressure (EP) properties at sliding friction - a new method for testing scuffing and sei-zure was employed. The second instrument (denoted as T-03) was used to assess the surface fatigue (pitting) life at rolling movement.
It is shown that AW additives not only improve EP properties but - at a small concentration - are also beneficial for the fatigue life. An in-crease of the content of AW additives leads to an improvement of EP properties but may reduce the fatigue life.
EP additives - even at a small concentration - significantly improve EP properties. A small concentration of EP additives gives no influence on the fatigue life. An increase of the content of EP additives leads to a further improvement of EP properties. However, this is accompanied by a much decrease in the fatigue life.
By using a scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), glow discharge optical emission spectrometer (GDOES), and Fourier transform infrared microspectrophotometer (FTIRM) for analysis of the worn surface, the authors identified mecha-nisms of action of various lubricating additives under different friction conditions. It must be emphasized here that GDOES is mainly used to analyze flat surfaces; results for small wear scars on non-flat surfaces (balls), like in this study, are published very rarely.

Streszczenie

W artykule przedstawiono odporność węzła tarcia na zacieranie i powierzchniowe zużycie zmęczeniowe w funkcji rodzaju i stężenia dodatków smarnościowych AW i EP w oleju. W tym celu zbadano serię 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. Dodat-ki smarnościowe dodawano do oleju bazowego w różnych stężeniach.
Badania tribologiczne wykonano za pomocą dwóch aparatów czterokulowych, wytworzonych w ITeE - PIB. Aparat T-02 posłużył do wyznaczenia właściwości przeciwzatarciowych smarowanego ba-danymi olejami węzła tarcia, w warunkach styku ślizgowego. Aparat czterokulowy T-03 umożliwił wykonanie badań trwałości zmęcze-niowej w ruchu tocznym.
Wykazano, że dodatki AW polepszają nie tylko właściwości prze-ciwzatarciowe smarowanego nimi węzła tarcia, ale dodatkowo - do-dane w niewielkiej ilości - wpływają korzystnie na trwałość zmęcze-niową. Zwiększenie stężenia dodatków AW w oleju bazowym po-zwala znacząco poprawić właściwości przeciwzatarciowe, może mieć jednak niekorzystny wpływ na trwałość zmęczeniową.
Dodatki EP, dodane nawet w niewielkim stężeniu do oleju bazo-wego, powodują kilkakrotną poprawę właściwości przeciwzatarcio-wych, praktycznie nie wpływając przy tym jednak na trwałość zmę-czeniową. Zwiększenie stężenia tych dodatków skutkuje dalszym po-lepszeniem właściwości przeciwzatarciowych. Towarzyszy temu jed-nak znaczny spadek trwałości zmęczeniowej.
Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o ana-lizy powierzchni tarcia za pomocą skaningowego mikroskopu elek-tronowego (SEM), energodyspersyjnego mikroanalizatora rentge-nowskiego (EDS), optycznego spektrometru emisyjnego z wyładowa-niem jarzeniowym (GDOES) oraz mikrospektrofotometru w pod-czerwieni z transformacją Fouriera (FTIRM). Trzeba dodać w tym miejscu, że technika GDOES jest wykorzystywana przeważnie do badania próbek płaskich. Natomiast analizy tą techniką próbek nie-płaskich (kulek), a szczególnie małych śladów zużycia na takich próbkach, spotyka się w literaturze niezmiernie rzadko. Autorzy po-myślnie wykorzystali technikę GDOES do takich analiz.

 

6-2004 Tibologia

Marek Wiśniewski

Institute for Terotechnology, ul. Pulaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland, Marek.Wisniewski @ itee.radom.pl

Ehd Lubrication of the Worm Gears Teeth

Smarowanie elastohydrodynamiczne zębów przekładni ślimakowej

Key-words: elastohydrodynamic lubrication, worm gear, film thickness
Słowa kluczowe: smarowanie elastohydrodynamiczne, przekładnia ślimakowa, grubość warstwy smarowej

Summary

The full numerical solution of the elastohydrodynamic (EHD) lubrication problem for the involute worm gearing has been presented. In these gears the geometric and kinematical conditions of the teeth contact are extre-mely complex; the contact radii and active velocities vary along the contact lines and are dependent on the angular position of the worm.
Then, the first stage of this work was the determining, by means of the tensor calculus, the geometrical and kinematical parameters gover-ning the EHD action. In the next step the EHD film thickness has been iterated utilizing the demanded equilibrium condition of the generated EHD load capacity and the applied load. The iteration procedures were based on the modified secant scheme and bisection method.
A number of numerical calculations for various input data are perfor-med; an effect of velocity and load on the EHD film thickness for several worm gears lubricated with mineral and synthetic oils has been determined.
This paper is a revised version of one given at NORDTRIB 2004, Tromso-Harstad-Hurtigruten, Norway.

Streszczenie

Przedstawiono rozwiązanie numeryczne problemu smarowania ela-stohydrodynamicznego dla przekładni ślimakowych. W przekład-niach tych geometria i kinematyka zazębienia są bardzo skom-pli-ko-wa-ne; w każdym punkcie styku w polu przyporu występują różne wartości zastępczego promienia krzywizny i średniej prędkości stycz-nej współpracujących flanek zębów, przy czym są one zależne od chwilowego położenia kątowego ślimaka.
W pierwszym etapie pracy wyznaczone zostały linie styku zębów ślimaka (z najczęściej występującym profilem ewolwentowym) i śli-macznicy, które - dla jednego z przypadków obliczeniowych - zo-stały przedstawione na Rys. 1. Dalej obliczono dla reprezentatyw-nych punktów styku w polu przyporu ich parametry geometryczne i kinematyczne. Dla tych linii styku, podzielonych na odcinki elemen-tarne (Rys. 2) określone zostały też parametry kątowe, m.in. istotny w dalszych obliczeniach kąt t między normalną do płaszczyzny styku x i osią ślimaka z.
W modelu obliczeniowym wielkością wyznaczaną było przesu-nięcie osiowe ślimaka hx, związane z lokalną grubością warstwy sma-rowej h0 określonej wzorem (1). Do wyznaczenia wartości hx wyko-rzystano warunek (3) równowagi sumy generowanych w styku no-śnych sił EHD i przyłożonego obciążenia zewnętrznego. Dla elemen-tarnych sił nośnych przyjęto przekształconą zależność Dowsona i Higginsona (4).
Obliczenia numeryczne przeprowadzono dla trzech zróżnicowa-nych geometrycznie zestawów ślimak-ślimacznica (Tabela 1). Mate-riałami uwzględnionymi w obliczeniach były stal dla ślimaka oraz stal lub brąz dla ślimacznicy. Do obliczeń bezwymiarowego parame-tru grubości warstwy EHD wg wzoru (5) przyjęto dane z ekspery-mentu. Warunki pracy analizowanych przekładni ślimakowych opar-to na ich danych katalogowych - Rys. 3.
W wyniku obliczeń numerycznych - z wykorzystaniem zmodyfi-kowanego schematu siecznych oraz metody bisekcji - otrzymano chwilowe wartości przemieszczenia osiowego ślimaka - Rys. 4. Zmienność przesunięcia osiowego ślimaka jest równoznaczna z jego drganiami - w obszarze częstotliwości akustycznych, co nie wystę-powało w badaniach eksperymentalnych. Jest to oczywiście wyni-kiem tłumienia dynamicznego, a więc uzasadnione jest uśrednianie przesunięcia osiowego ślimaka i wyznaczanie dalej średniej grubości h0 warstwy EHD.
Przedstawiono wpływ prędkości obrotowej ślimaka n1 na grubość warstwy smarowej h0 (Rys. 5), obciążenia przyłożonego do wału śli-macznicy (Rys. 6), środka smarowego (Rys. 7), temperatury pracy przekładni (Rys. 8) oraz - jako podsumowanie - zależność bezwy-miarowego współczynnika grubości warstwy od szeregu czynników operacyjnych i geometrycznych (Rys. 9).
Podsumowując, przedstawiono metodę wyznaczania grubości elastohydrodynamiczej warstwy smarowej między flankami ślimaka i ślimacznicy oraz określono w obliczeniach numerycznych czynniki wpływające na tę wielkość.

 

6-2004 Tibologia

Jolanta Drabik, Ewa Pawelec, Janusz Janecki

Institute for Terotechnology, Poland, 26-600 Radom, ul. Pulaskiego 6/10

Environmentally-Friendly Ecological Greases

ekologiczne smary plastyczne - przyjazne dla środowiska

Key-words: grease, tribological properties, non-toxic components
Słowa kluczowe: smary plastyczne, właściwości tribologiczne, nietoksyczne komponenty

Summary

Elaboration of new generation lubricants with elimination or consider-able reduction of contents of toxic chemical compounds was the first stage of undertaken work. 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.
Complex research work concerning tribological properties have been carried out on the basis of standardized investigations on the four-ball tester. The final effect of the work execution is ecological, both non-toxic and biodegrading greases, meeting requirements concerning greases meant for use in friction pairs, low and high loaded and at the same time not threatening the ecosystem, even when products of wear will get to the environment.

Streszczenie

Pierwszym etapem prowadzonych prac było opracowanie smarów plastycznych na bazie komponentów wysokiej jakości. Największe znaczenie przy doborze tych składników, podczas opracowywania ekologicznych smarów plastycznych, ma ich nietoksyczność, stopień czystości mikrobiologicznej oraz poziom biodegradacji. W tym celu spośród dostępnych surowców wybrano olej mineralny o czystości farmaceutycznej oraz olej roślinny, atestowane zagęszczacze oraz dodatki. Wyznaczono właściwości smarne baz olejowych oraz opra-cowanych z ich udziałem smarów plastycznych. Właściwości smarne oceniono na podstawie wskaźników zużycia przy stałym, jak i liniowo narastającym obciążeniu. Ze względu na aspekt ochrony środowiska wykonano badania dotyczące oceny poziomu biodegradacji.
W wyniku realizacji prac badawczych opracowano nietoksyczne i biodegradowalne smary plastyczne, które po utracie właściwości eksploatacyjnych nie będą stanowiły dodatkowego obciążenia dla ekosystemu.

 

6-2004 Tibologia

Jerzy Borycki, Jarosław Molenda, Małgorzata Okulska-Bożek

Radom Technical University, Polymer Chemistry Department, Chrobrego 27, 26-600 Radom

Influence of Rubbing Process on the Surface Properties of Polyimide Layers

Wpływ tarcia na właściwości powierzchniowe warstw poliimidowych

Key-words: Polyimide, aligning layer, rubbing, wettability, liquid crystals
Słowa kluczowe: Poliimid, warstwa orientująca, tarcie, zwilżalność, ciekłe kryształy

Summary

Elaboration of new generation lubricants with elimination or consider-able reduction of contents of toxic chemical compounds was the first stage of undertaken work. 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.
Complex research work concerning tribological properties have been carried out on the basis of standardized investigations on the four-ball tester. The final effect of the work execution is ecological, both non-toxic and biodegrading greases, meeting requirements concerning greases meant for use in friction pairs, low and high loaded and at the same time not threatening the ecosystem, even when products of wear will get to the environment.

Streszczenie

Pierwszym etapem prowadzonych prac było opracowanie smarów plastycznych na bazie komponentów wysokiej jakości. Największe znaczenie przy doborze tych składników, podczas opracowywania ekologicznych smarów plastycznych, ma ich nietoksyczność, stopień czystości mikrobiologicznej oraz poziom biodegradacji. W tym celu spośród dostępnych surowców wybrano olej mineralny o czystości farmaceutycznej oraz olej roślinny, atestowane zagęszczacze oraz dodatki. Wyznaczono właściwości smarne baz olejowych oraz opra-cowanych z ich udziałem smarów plastycznych. Właściwości smarne oceniono na podstawie wskaźników zużycia przy stałym, jak i liniowo narastającym obciążeniu. Ze względu na aspekt ochrony środowiska wykonano badania dotyczące oceny poziomu biodegradacji.
W wyniku realizacji prac badawczych opracowano nietoksyczne i biodegradowalne smary plastyczne, które po utracie właściwości eksploatacyjnych nie będą stanowiły dodatkowego obciążenia dla ekosystemu.

 

6-2004 Tibologia

Jerzy Smolik, Jan Walkowicz

Institute for Terotechnology, 26-600 Radom, Pułaskiego 6/10, Poland.

Analysis and characterisation of diamond-like a-C:H film obtained from pure methane by RF PACVD method

Analiza struktury i właściwości powłok typu a-C:H otrzymanych metodą RF PACVD w atmosferze czystego metanu

Key-words: diamond-like a-C:H films, RF PACVD method, Raman spectroscopy
Słowa kluczowe: powłoki typu diamond-like a-C:H, metoda RF PACVD, spektroskopia Ramana

Summary

The paper presents results of investigations on structure and phase composi-tion of diamond-like a-C:H films obtained from pure methane by the RF PACVD method on medical steel AISI 316L at different process pa-rameters: rf bias voltage, substrate temperature, methane flow. The Raman spectroscopy was used to determine relative amounts of diamond-like and graphite-like phases in deposited coatings. In order to reveal the influence of the process parameters on the structure of the whole composite, i.e. the phase composition of diamond-like films as well as the phase composition of transitional diffusion layer which was formed under the substrate surface during the RF PACVD process, the X-ray phase analysis was carried out with the use of a diffractometer Philips PW 1830. Microscopic investiga-tions of the surface morphology of deposited coatings were carried out using scanning electron microscope Hitachi S-2460N and a metallographic micro-scope Neophot 32. Surface roughness analysis of deposited films was exe-cuted using profile measurement gauge Hommel Tester T1000. Based on the results obtained from carried out investigations authors proved that the phase composition and structure of diamond-like a-C:H films are deter-mined first of all by two parameters of the process: rf bias voltage and sub-strate temperature. Consequently, the control of the process should be based on monitoring of both structure of the plasma and phase composition of deposited coating.

Streszczenie

W artykule zaprezentowano wyniki badań strukturalnych po-włok a-C:H otrzymanych w atmosferze czystego metanu metodą RF PACVD na podłożu ze stali medycznej AISI 316L, przy różnych parametrach procesu technologicznego: polaryzacja podłoża, tempe-ratura podłoża, przepływ metanu. W celu określenia struktury fazo-wej badanych powłok węglowych wykorzystano metodę spektrosko-pii ramanowskiej, natomiast w celu analizy zmian fazowych zacho-dzących w podłożu przeprowadzono analizę fazową z wykorzysta-niem dyfrakcji rentgenowskiej - dyfraktrometr Philips PW 1840. W artykule przedstawiono również wyniki badań metalograficznych, badań morfologii powierzchni z wykorzystaniem elektronowej mi-kroskopii skaningowej oraz profilografu Hommel Tester T1000. Na podstawie uzyskanych wyników autorzy wykazali, że struktura fa-zowa powłok a-C:H, nakładanych metodą RF PACVD w atmosferze czystego metanu, jest determinowana poprzez dwa główne parame-try procesu: napięcie polaryzacji oraz temperaturę podłoża.

 

6-2004 Tibologia

Ryszard Marczak

Past and future of tribology in Poland

Przeszłość i przyszłość tribologii w Polsce

Key-words: Tribology, genesis, future, nanotribology, nanotechnology
Słowa kluczowe: Trbologia, geneza, przyszłość, nanotribologia, nanotechnologia

Summary

This paper is a written form of a speech made "XXVII Autumn Tri-bological School" in Stare Jabłonki (September 2004). It shows the beginnings of tribology in Poland and its formation as science; it also presents the most important meritorical problems resulting from analysis of tribology development and its recent needs.

Streszczenie

Artykuł jest zapisem referatu wygłoszonego na obradach "Okrągłego stołu" XXVII Jesiennej Szkoły Tribologicznej w Starych Jabłonkach (wrzesień 2004). Pokazuje początki tribologii w Polsce i jej kształtowa-nie się jako nauki; podaje także najważniejsze problemy merytoryczne wypływające z analizy jej rozwoju i najbliższych potrzeb.

 

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 03 04 05 06
2006 01

Publikacja dofinasowana przez KBN

Last modification: 04 February 2005 20:07    |   JureK.