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 wielkościam