TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXVII Nr 6, 2010 (240)




Stanisław ADAMCZAK ①, Ryszard DOMAGALSKI ①, Ewa SENDER ②

METODY BADAŃ ŁOŻYSK TOCZNYCH W ASPEKCIE WSPÓŁCZESNYCH WYMAGAŃ WYROBÓW O WYŻSZYCH PARAMETRACH EKSPLOATACYJNYCH

INVESTIGATION METHODS FOR ROLLING BEARINGS IN TERMS OF CURRENT REQUIREMENTS FOR HIGH PERFORMANCE PRODUCTS

Słowa kluczowe:

łożyska toczne, badania łożysk, aplikacje łożysk

Key words:

rolling bearing, bearing test, bearing application
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Rozwój konstrukcji urządzeń mechanicznych wymusza intensywny postęp w produkcji łożysk tocznych. Kryteria, jakie muszą spełniać łożyska narzucają konieczność oferowania produktów dedykowanych dla konkretnych aplikacji. Wymaga to wypracowywania konsensusu pomiędzy poprawą istotnych a pogorszeniem nieistotnych dla tej aplikacji parametrów. Do oceny takich łożysk niezbędne jest użycie niestandardowych, nowoczesnych metod i urządzeń badawczych. W pracy omówiono znaczenie łożysk w eksploatacji urządzeń mechanicznych oraz wpływ ich wybranych parametrów na efektywność pracy w określonych aplikacjach. Przedstawiono cele, metody i urządzenia badawcze oraz określono potrzeby opracowania prostych i szybkich metod, usprawniających ocenę poprawności kojarzenia łożysk z aplikacjami.

Summary

As a result of the development in machine design, progress investigation in rolling bearing production is necessary. The criteria for bearings dictate the production of bearings for specific applications. This requires a consensus between the improvement of significant bearing parameters and the deterioration of insignificant parameters for a specific application. In order to assess such bearings, it is essential that modern and special investigation methods and equipment should be used. This paper focuses on the importance of bearings in the performance of the machines and the influence of some bearing parameters in specific applications. In the paper, objective methods and investigation equipment have been presented as well as the needs for simple and quick methods to improve the assessment of selecting suitable bearings for specific applications.
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Technologii Mechanicznej i Metrologii, 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, e-mail: , e-mail: .
② Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Centrum Laserowych Technologii Metali, 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p011.pdf (104023 bajtów)


Stanisław ADAMCZAK ①, Ryszard DOMAGALSKI ①, Ewa SENDER ②

MOMENT OPOROWY W ŁOŻYSKACH TOCZNYCH – METODY I URZĄDZENIA BADAWCZE

FRICTION TORQUE IN ROLLING BEARINGS – METHODS AND TEST FACILITIES

Słowa kluczowe:

łożyska toczne, moment statyczny, moment dynamiczny, badania łożysk

Key words:

rolling bearings, dynamic torque, static torque, bearings testing
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono teoretyczne i empiryczne zależności, pozwalające na wyznaczenie momentu tarcia w łożysku tocznym oraz wyniki oszacowania wartości momentu uzyskane w oparciu o te zależności. Dokonano oceny istniejących urządzeń do pomiaru momentu tarcia w łożysku i przedstawiono kierunki działań pozwalających zmniejszyć tarcie w łożysku i precyzyjniej go mierzyć.

Summary

The paper presents theoretical and empirical equations to calculate friction torque of a rolling bearing and the results of an estimate of torque coming from these equations. It describes the evaluation of torque testers used in measuring the friction torque of a rolling bearing and indicates directions for further research aimed at decreasing friction and making more precise measurements.
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Technologii Mechanicznej i Metrologii, 25-314 Kielce, Al. 1000-Lecia Państwa Polskiego 7, e-mail: , .
② Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Centrum Laserowych Technologii Metali, 25-314 Kielce, Al. 1000-Lecia Państwa Polskiego 7, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p019.pdf (166087 bajtów)


Sławomir BŁASIAK ①, Czesław KUNDERA ①

ANALIZA WYMIANY CIEPŁA W PIERŚCIENIACH USZCZELNIAJĄCYCH

ANALYSIS OF THE HEAT TRANSFER IN SEALING RINGS

Słowa kluczowe:

uszczelnienia czołowe, wymiana ciepła, analiza numeryczna

Key words:

face seals, heat transfer, numerical analysis
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki analizy wymiany ciepła w czołowym uszczelnieniu bezstykowym z mikrowyżłobieniami (mikrostrukturami) na powierzchni czołowej pierścienia uszczelniającego. Przedstawiono model termohydrodynamiczny uszczelnienia czołowego zawierający równanie rozkładu ciśnienia i równanie energii dla warstewki medium w szczelinie oraz równanie przewodnictwa ciepła w pierścieniu. Sformułowany model matematyczny składający się ze wzajemnie sprzężonych równań różniczkowych cząstkowych rozwiązano numerycznie w oparciu o własny program komputerowy. Przeprowadzono analizę parametryczną wpływu kształtu i geometrii mikrostruktur na rozkład temperatury w warstewce medium oraz pierścieniu uszczelniającym.

Summary

The paper analyses heat transfer in a non-contacting face seal with micro-grooves on the end face of the sealing ring. The thermo-hydrodynamic model of the face seal comprises the equation of the pressure distribution and the energy equation for the fluid film in the clearance gap and the equation of heat conduction in the ring. The mathematical model consisting of coupled partial differential equations was solved numerically using a specially developed computer program. A parametric analysis was conducted to establish the effect of the shape and parameters of the microgrooves on the distribution of temperature in the fluid film and the sealing ring.
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego, 25-314 Kielce.
Tribo-11v42n6_p029.pdf (577946 bajtów)


Sławomir BŁASIAK ①, Czesław KUNDERA ①

WPŁYW WARUNKÓW EKSPLOATACJI NA WŁASNOŚCI CIEPLNE BEZSTYKOWEGO USZCZELNIENIA CZOŁOWEGO

INFLUENCE OF THE EXPLOITATION PARAMETERS ON THE THERMAL BEHAVIOR OF THE NONCONTACTING FACE SEAL

Słowa kluczowe:

uszczelnienie czołowe, analiza cieplna

Key words:

face seal, heat analysis
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dotyczących wpływu parametrów eksploatacyjnych na rozkłady temperatury w elementach konstrukcyjnych oraz w warstwie medium rozdzielającej pierścienie. Sformułowany model matematyczny składający się ze wzajemnie sprzężonych równań różniczkowych cząstkowych rozwiązano numerycznie w oparciu o własny program komputerowy. Do rozwiązania równań o pochodnych cząstkowych zastosowano metodę objętości skończonej (FVM).

Summary

Simulation tests were conducted to establish the influence of the operational parameters on the distributions of temperature in sealing rings and the fluid film. The mathematical model consisting of coupled partial differential equations was solved numerically using a specially developed computer program. The equations with partial derivatives were solved using the Finite Volume Method (FVM).
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce.
Tribo-11v42n6_p041.pdf (501582 bajtów)


Jan CIECIELĄG ①

ANALIZA TEORETYCZNO-EKSPERYMENTALNA ZMIENNOŚCI SIŁY OSIOWEJ W POŁĄCZENIACH ŚRUBOWYCH

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF VARIATION OF AXIAL FORCE IN THE SCREW CONNECTIONS

Słowa kluczowe:

tarcie, współczynnik tarcia, połączenia śrubowe, siła osiowa w śrubie, zacisk wstępny, moment dokręcania

Key words:

friction, coefficient of friction, screw connections, the axial force in the bolt, clamp pre-torque
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Przedstawiono dwie analizy rozrzutu wartości zacisku wstępnego w śrubie podczas montażu połączeń śrubowych. Analiza teoretyczna oparta jest na zmienności współczynnika tarcia, nawet dla tego samego rodzaju materiału śrub. W praktyce stosowane są różne materiały konstrukcyjne, co dodatkowo zwiększa jego zakres zmienności. Powoduje to duży rozrzut wartości siły osiowej w śrubie w funkcji momentu dokręcania. Analiza doświadczalna polega na badaniu zmienności współczynnika tarcia w zależności od rodzaju pokrycia śrub. Przeprowadzone badania dwóch rodzajów śrub wskazują na stabilizację siły osiowej w funkcji momentu dokręcania, a także na wzrost jej wartości w odniesieniu do śrub niepokrytych. Zastosowanie pokryć (smarowanie) może spowodować zniszczenie połączenia śrubowego podczas montażu.

Summary

Two studies show a scatter in the values of initial-clamp-bolt force data during the assembly of screw connections. Theoretical analysis is based on the friction coefficient of variation even for the same type of material screws. In practice, using different materials of construction further enhances its range of variability. This causes a large scatter of values in the bolt-axial force as a function of torque. Analysis of the experimental study involves the variability of the coefficient of friction depending on the type of cover screws. The study suggests two types of screws to stabilise the axial force as a function of torque, as well as increase its value in relation to uncoated screws. The use of a cover can damage the screw joint during assembly.
① Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. J. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n6_p053.pdf (600858 bajtów)


Michał DOBRZYŃSKI ①, Włodzimierz PRZYBYLSKI ①, Piotr WASZCZUR ①

OCENA PARAMETRÓW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI TOCZONYCH OTWORÓW W KOŁACH ZĘBATYCH OBRABIANYCH NAGNIATANIEM

EVALUATION OF SURFACE ROUGHNESS PARAMETERS OF TURNED GEAR WHEELS HOLES MACHINED BY BALL BURNISHING

Słowa kluczowe:

toczenie na twardo, nagniatanie, parametry chropowatości powierzchni

Key words:

hard part turning, burnishing, surface roughness parameters
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule zaprezentowano wyniki z badań eksperymentalnych dotyczących przygotowania powierzchni do obróbki wykończeniowej nagniataniem. Badania dotyczyły obróbki materiałów w stanie utwardzonym po hartowaniu. Analizowano wpływ parametrów toczenia na twardo na uzyskiwane wartości parametrów chropowatości powierzchni jako wejściowych przed procesem nagniatania.

Summary

The paper presents the results of experimental studies of surface preparation for burnishing process. The study is concerned with machining of hard parts. The influence of hard turning parameters on obtained surface roughness rates is analysed as the input factor of burnishing process.
① Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk.
Tribo-11v42n6_p061.pdf (225100 bajtów)


Piotr DUDA ①, Marek BARA ①

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE APT-T5W W ASPEKCIE RÓŻNYCH WĘZŁÓW TARCIA I RODZAJÓW RUCHU

Słowa kluczowe:

powłoki tlenkowe, tworzywo sztuczne, tarcie, zużycie, badania porównawcze

Key words:

oxide coatings, plastic, friction, wear, comparative studies
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Celem artykułu jest przedstawienie właściwości tribologicznych powłok tlenku aluminium, które zostały wytworzone na stopie aluminium EN-AW-5251 metodą anodowania twardego. Powłoka tlenkowa posiada włóknistą strukturę i porowatą morfologię powierzchni o rozmiarach porów uzależnionych od warunków utleniania. Wytwarzanie twardych, odpornych na zużywanie powłok tlenkowych jest powszechnie stosowanym zabiegiem poprawy właściwości tribologicznych aluminium. Powłoki tlenkowe badano w skojarzeniu z tworzywem T5W, wykorzystywanym do produkcji uszczelnień urządzeń tłokowych. Testy tribologiczne przeprowadzono na testerach: T-01 (w ruchu obrotowym), T-05 (w ruchu obrotowym i oscylacyjnym) oraz T-17 (w ruchu posuwistozwrotnym) w warunkach tarcia technicznie suchego. Dla wszystkich rodzajów skojarzeń powłoki tlenkowe zostały wykonane w takich samych warunkach gęstości prądu, temperatury elektrolitu oraz powierzchni utleniania.
W pracy zostały przedstawione analizy charakterystyk tribologicznych dla poszczególnych rodzajów ruchu. Analiza wyników badań tribologicznych jest uzupełniona badaniami morfologii powierzchni.

Summary

The aim of the paper is to show the tribological properties of aluminium oxide coatings deposited on EN-AW-5251 aluminium alloy by the hard anodising method. The oxide coating is characterised by fibrous structure and porous surface morphology, and pore size depends on oxidising conditions.
Production of hard and wear resistant oxide coatings is the universally used method for the improvement of the tribological properties of aluminium. The oxide coatings were tested in pairs with T5W plastic, which is used to production of seals for piston devices. Tribological tests were carried out using the following test equipment: T-01 (rotational motion), T-05 (rotational and oscillating motion) and T-17 (reciprocating motion) under dry friction conditions. For all types of friction pairs, the oxide coatings were produced in the same conditions of current density, electrolyte temperature and oxidation surface.
This study included analyses of the tribological characteristics for individual types of motion. The analysis of tribological test results has been complemented with the results of the surface morphology tests.
① Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Uniwersytet Śląski, ul. Będzińska 39, 41-200 Sosnowiec, tel. (32 bajtów) 36-89-745.
Tribo-11v42n6_p069.pdf (743339 bajtów)


Marcin FRYCZ ①, Andrzej MISZCZAK ①

WZDŁUŻNE POLE MAGNETYCZNE W SZCZELINIE POPRZECZNEGO ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO

LONGITUDINAL MAGNETIC FIELD IN THE JOURNAL SLIDING BEARING GAP

Słowa kluczowe:

stacjonarne pole magnetyczne, ferrociecz, natężenie pola magnetycznego, obliczenia numeryczne

Key words:

stationary magnetic field, ferrofluid, magnetic field’s intensity, numerical calculations
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy autorzy przedstawiają analityczno-numeryczną metodę wyznaczania składowych wektora natężenia pola magnetycznego w szczelinie walcowego łożyska ślizgowego. Zagadnienie to staje się istotne, gdy jako czynnik smarowy w łożysku ślizgowym zostanie zastosowana ferrociecz, na którą działa zewnętrzne pole magnetyczne.
Wyznaczenie składowych wektora natężenia pola magnetycznego opiera się na analitycznym rozwiązaniu równań Maxwella, a następnie wyznaczeniu stałych całkowania poprzez symulację komputerową.
Tak wyliczone numerycznie pole magnetyczne posłuży do dalszych obliczeń numerycznych, między innymi rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego i siły tarcia w poprzecznym łożysku ślizgowym smarowanym ferrocieczą.

Summary

In this paper, the authors present analytical and numerical modelling of the components of the vector magnetic field’s induction in the journal sliding bearing gap. This issue becomes important when a lubricating agent containing a ferro-fluid in the journal sliding bearing gap is applied which affects the external magnetic field.
Modelling components of the vector magnetic field’s induction is based on the analytical derivation of general solutions of Maxwell's equations, then the determination of the constants of the integration are made by computer simulation.
So numerically calculated magnetic field to be used for further numerical calculations include hydrodynamic pressure distribution and friction forces in the journal sliding ferro-fluid lubricated bearings.
The paper also presents the geometry of the sliding bearing with a coil that produces an external stationary magnetic field.
① Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia.
Tribo-11v42n6_p077.pdf (668846 bajtów)


Monika GIERZYŃSKA-DOLNA ①, Marcin LIJEWSKI ①,

Tomasz WIŚNIEWSKI ①, Janusz MAGDA ①

BADANIE TRIBOLOGICZNE IMPLANTÓW SZTUCZNYCH DYSKÓW KRĘGOSŁUPA

TRIBOLOGICAL STUDY OF IMPLANTED ARTIFICIAL SPINAL DISC

Słowa kluczowe:

implanty kręgosłupa, krążek miedzykręgowy, badania tribologiczne, symulator do badań tarciowo-zużyciowych

Key words:

spinal implants, intervertebral discs, tribological tests, simulator, for friction and wear tests

Streszczenie

W artykule omówiono metody leczenia dysfunkcji kręgosłupa za pomocą implantowania sztucznych krążków międzykręgowych. Wskazano na materiałowe i konstrukcyjne wymagania, które powinien spełniać implant. Podano wyniki badań tribologicznych prowadzonych na symulatorze kręgosłupa zaprojektowanym i wykonanym w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu.
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Summary

The article discusses treatments for spinal dysfunction by the implantation of artificial intervertebral discs focusing on the material and structural requirements to be fulfilled by the implant. The final results of tribological tests were conducted on the spine simulator designed and built at the Institute for Metal Forming Institute in Poznan.
① Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań.
Tribo-11v42n6_p087.pdf (660794 bajtów)


Tomasz KMITA ①

WŁAŚCIWOŚCI WARSTW TLENKOWYCH AL2O3 OTRZYMYWANYCH METODĄ ANODOWANIA IMPULSOWEGO

PROPERTIES OF OXIDE LAYER AL2O3 FABRICATED BY A PULSED ANODIZIG METHOD

Słowa kluczowe:

właściwości tribologiczne, warstwa tlenkowa Al2O3 , tworzywo sztuczne, anodowanie impulsowe

Key words:

tribological properties, oxide layer Al2O3, plastics, pulsed anodizing
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono właściwości tribologiczne tlenkowych warstw powierzchniowych Al2O3 na stopie aluminium EN-AW5251 otrzymywanych metodą anodowania impulsowego. Proces anodowania impulsowego prowadzono, stosując prostokątne przebiegi prądu o zmiennej częstotliwości (200÷0,02 Hz) oraz zmiennym wypełnieniu impulsu (100÷40%). Badania tribologiczne wytworzonych impulsowo warstw Al2O3 prowadzono w skojarzeniu ślizgowym bezsmarowym z tworzywem PEEK/BG.
Testy tribologiczne prowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym na stanowisku badawczym T-17 (węzeł trzpień–płytka). Uzyskane wyniki badań wskazują, iż zastosowanie metody impulsowej o prostokątnym przebiegu prądu podczas anodowania stopu aluminium pozwala na korzystną modyfikację właściwości tribologicznych tlenkowych warstw powierzchniowych Al2O3 współpracujących ślizgowo z polimerami niskotarciowymi.

Summary

The paper presents the tribological properties of oxide layers Al2O3 obtained on the EN AW-5251 aluminium alloy via a pulsed anodizing method in multi-component electrolyte. The anodizing process was conducted using a rectangular current waveform of variable frequency (0,02÷200 Hz) and a variable duty cycle of the pulse (40÷100%). Tribological tests were conducted in a pin-on-flate surface couple in reciprocating motion at the T-17 research stand simulating the conditions of cylinder/sealing contact of lubricant-free pneumatic servo-motors. The research results prove that application of the pulse method with a rectangular current waveform for hard anodization of aluminium alloys allows us to modify the tribological properties of anodic hard coatings.
① Uniwersytet Śląski, Katedra Materiałoznawstwa, 41-200 Sosnowiec, ul. Śnieżna 2.
Tribo-11v42n6_p099.pdf (167726 bajtów)


Danuta KOTNAROWSKA ①

WPŁYW KĄTA PADANIA CZĄSTEK EROZYJNYCH NA INTENSYWNOŚĆ ZUŻYWANIA EROZYJNEGO POWŁOK POLIURETANOWYCH

INFLUENCE OF EROSIVE PARTICLES IMPACT ANGLE ON EROSIVE WEAR INTENSITY OF POLYURETHANE COATINGS

Słowa kluczowe:

erozja powłok poliuretanowych

Key words:

erosion of polyurethane coatings
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań wpływu kąta padania cząstek elektrokorundu na kinetykę zużywania erozyjnego powłok poliuretanowych. Badano trójwarstwowe powłoki poliuretanowe o grubości 190 µm. Średnia twardość powłok wg Buchholtza (PN-EN ISO 2815:2000) wynosiła 85. Natomiast parametry chropowatości powierzchni powłok stanowiły odpowiednio: Ra = 0,21 µm oraz Rz = 0,97 µm. Prowadzono badania erozyjne powłok dla kąta padania α = (25, 45, 75 bajtów)°. Wykorzystano do tego celu aparat zalecany w polskiej normie PN-76/C-81516. Zamontowano w nim specjalny uchwyt, umożliwiający badania dla różnych kątów padania cząstek erozyjnych. Aparat ten umożliwiał swobodne spadanie cząstek erozyjnych z wysokości h = 0,94 m. Rezultaty badań udowodniły, że im mniejszy był kąt padania cząstek erozyjnych, tym intensywniejszemu zużywaniu erozyjnemu ulegały powłoki poliuretanowe. Największą intensywność zużywania erozyjnego (I = 4,72 µm/kg) wykazała powłoka, poddana oddziaływaniu cząstek erozyjnych, uderzających w powłokę pod kątem 25°. W tym przypadku dominowało mikroskrawanie powłoki. Natomiast najmniejszą intensywność zużywania erozyjnego (I = 0,83 µm/kg) obserwowano dla α = 75°, gdy dominowało zużycie deformacyjne powłok.

Summary

The article presents examination results of the influence of alundum particle impact angle on the kinetics of the erosive wear of polyurethane coatings. Examined three-layer polyurethane coatings of an average thickness of 190 µm were examined. The average hardness acc. Buchholtz (PN-EN ISO 2815:2000) was 85, whereas the roughness parameters were Ra = 0.21 µm and Rz = 0.97 µm. The process of the erosive wear of coatings was investigated for impact angle α ranging from 25° to 75°. The erosive wear of the coatings was examined using the apparatus recommended by the Polish Standard PN-76/C-81516. The test specimen was mounted in a specially designed holder that allowed the precise setting of the angle of the specimen surface, which was subsequently subjected to testing.
The apparatus enabled free fall of an abrasive material from 0.94 m height. As the abrasive material particles of granulated alundum of grain size 0.60–0.71 mm (acc. PN-76/M-59111 bajtów) were applied. Examination that that the lower α angle, the higher the intensity of erosive wear of the polyurethane coating. For α angle equal 25°, due to the micro-cutting process domination, more intensive erosive wear was observed (I = 4.72 µm/kg) than in the case of impact angle values higher than 60°. However, the lowest intensity of erosive wear (I = 0.83 µm/kg) of the coating was observed for the impact angle α = 75° when deformative wear dominated.
① Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, ul. Chrobrego 45, 26-600 Radom, tel. 696 027 447; e-mail: .
Tribo-11v42n6_p107.pdf (272754 bajtów)


Czesław KOZIARSKI ①, Zbigniew FERENC ②

ZAGADNIENIA CIEPLNE W MECHANIZMIE SPRZĘŻENIA ELEMENTÓW TOCZNYCH

THERMAL PROBLEMS IN THE ROLLING ELEMENTS JOINING

Słowa kluczowe:

tarcie toczne, obciążenie cieplne, poślizg sprężysty, styk elementów tocznych

Key words:

rolling friction, thermal loads, elastic slip, contact of rolling elements

Streszczenie

W pracy przedstawiono mechanizm sprzężenia elementów tocznych uwzględniający poślizgi geometryczne, sprężyste oraz poślizgi wynikające z odkształceń plastycznych w miejscach rzeczywistego styku. Ponadto uwzględniono: różnice wartości współczynników tarcia kinematycznych i statycznych, poślizgi powodowane różnicą temperatury w polu styku elementów tocznych. Są w nim też uwzględnione siły bezwładności wywoływane nie tylko przemieszczeniami stycznymi, ale też powodowane odkształceniami promieniowymi, które wywołują dodatkowe przyspieszenia dośrodkowe oraz obwodowe, nazywane przyspieszeniami Coriolisa.
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Summary

A model of the coupling mechanism for two rolling elements was presented in the paper. Apart from slips related to geometry, elasticity and plastic deformation in the area of the actual contact of the two bodies, the mechanism includes also a slip that is generated by temperature differences within the contact area of the rolling elements and by the resulting variation in the coefficients of friction. Other factors taken into account are inertia forces. These are related not only to the above mentioned tangential deformations but also to radial deformations which in turn are responsible for additional centrifugal and circumferential (Coriolis) accelerations.
① Wydział Zarządzania i Informatyki Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej w Legnicy, ul. Sejmowa 5A, 59-220 Legnica.
② Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
Tribo-11v42n6_p115.pdf (275320 bajtów)


Bazyli KRUPICZ ①, Wojciech TARASIUK ①

NACISKI NA ŚCIANKI FORMY ZAMKNIĘTEJ PODCZAS ZAGĘSZCZANIA MIESZANKI WAPIENNO-PIASKOWEJ

SIDE PRESSURE IN THE CLOSED FORM DURING THE COMPACTION PROCESS OF LIME-SAND MIXTURE

Słowa kluczowe:

materiały sypkie, zagęszczanie, naciski boczne

Key words:

bulk materials, consolidation, side pressure
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę wpływu zagęszczanych materiałów sypkich, na przykładzie mieszanki wapienno-piaskowej (stosowanej do produkcji wyrobów silikatowych), na ścianki boczne w formie zamkniętej. Na podstawie badań doświadczalnych wyznaczono współczynnik nacisków bocznych ξ. Jego znajomość pozwala na wyliczenie nacisku bocznego ośrodka sypkiego na zakładanej wysokości, w zależności od zastosowanego ciśnienia zagęszczającego.

Summary

The article presents an analysis of the impact of compacted granular materials, for example, lime-sand mixture (used in the manufacture of lime-sand brick), the side walls in a closed form. Based on experimental studies, the side pressure coefficient ξ was determined Its value allows the calculation of the side pressure on the projected bulk medium height, depending on the applied compaction pressure.
① Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, e-mail: , tel. (85 bajtów) 746 93 05; e-mail: , tel. (85 bajtów) 746 93 12.
Tribo-11v42n6_p125.pdf (251140 bajtów)


Michał LIBERA ①

PROCEDURA DOBORU ŁOŻYSK TOCZNYCH UWZGLĘDNIAJĄCA ROZRZUT POWIERZCHNIOWEJ TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ

THE PROCEDURE OF BEARING SIZE SELECTION, TAKING INTO CONSIDERATION THE SCATTER OF ROLLING CONTACT FATIGUE LIFE

Słowa kluczowe:

łożyska toczne, powierzchniowa trwałość zmęczeniowa

Key words:

roller bearings, rolling contact fatigue life
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule podjęto próbę wykazania, iż w kontekście rozrzutu powierzchniowej trwałości zmęczeniowej niewłaściwy wydaje się proponowany przez wszystkich producentów sposób określania wartości współczynnika niezawodności a1, obecnego we wzorze na trwałość modyfikowaną łożysk tocznych.
Zatem zaproponowano zmiany w procedurze obliczeniowej, mające na celu pełniejsze ujęcie zjawiska rozrzutu powierzchniowej trwałości zmęczeniowej i w konsekwencji zoptymalizowanie rozmiarów węzłów tocznych oraz większe wykorzystanie ich potencjału – co winno pociągnąć za sobą lepsze wykorzystanie surowców i nakładów pracy potrzebnych do produkcji elementów łożysk.

Summary

This paper shows that the adjusted rating life equations, which are using in bearing size selection, do not take into consideration the scatter of rolling contact fatigue life. It is stated that the scatter of bearing life is included in shape parameter of Weibull distribution. Consequently, a choice of the values of life adjustment factor a1, in the adjusted rating life equation, should depended on shape parameter B.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (61 bajtów) 665 22 23, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p133.pdf (165880 bajtów)


Maciej MATUSZEWSKI ①

NOŚNOŚĆ POWIERZCHNI A RODZAJ JEJ OBRÓBKI

LOAD CAPACITY AND KIND OF MACHINING

Słowa kluczowe:

nośność powierzchni, zużywanie

Key words:

load capacity surface, wear process
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy omówiono zagadnienie nośności powierzchni i parametry, które ją charakteryzują w kontekście oceny cech tribologicznych powierzchni. Badano powierzchnie uzyskane różnymi obróbkami. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących tego zagadnienia, które potwierdziły istotność parametrów wyznaczanych z krzywej nośności do oceny cech tribologicznych.
① Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydział Inżynierii Mechanicznej, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, tel. (52 bajtów) 340-86-56; e-mail:matus@utp.edu.pl

Summary

The paper presents the problem of surfaces load capacity and the parameters that characterised them. Analysis was made regarding tribologic features of tested surfaces, which had undergone some form of machining. The results of experimental investigations confirm the significance of curve parameters for the estimation of tribologic features.
Tribo-11v42n6_p143.pdf (570015 bajtów)


Magdalena NIEMCZEWSKA-WÓJCIK ①

WPŁYW WYBRANYCH PARAMETRÓW OBRÓBKI ELEKTROEROZYJNEJ NA CECHY POWIERZCHNI OBROBIONEJ

THE INFLUENCE OF THE CHOSEN PARAMETERS OF ELECTRIC DISCHARGE MACHINING ON THE SURFACE FEATURES

Słowa kluczowe:

obróbka elektroerozyjna (EDM), techniki pomiaru, cechy powierzchni

Key words:

Electric Discharge Machining, measurement techniques, surface features
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Tematyka obejmuje zagadnienia z zakresu niekonwencjonalnych metod kształtowania materiałów trudnoskrawalnych – obróbki elektroerozyjnej EDM. W pracy przedstawiono wyniki badań, na podstawie których określono wpływ wybranych parametrów obróbki (energii pojedynczego impulsu Ei) na strukturę geometryczną powierzchni obrobionej, w tym na kształt i rozmiary jej cech (kratery, wgłębienia, nadtopienia, wypływki, pęknięcia, sferoidy).

Summary

The paper covers the issues concerning Electric Discharge Machining (EDM), a non-conventional method employed to machine hard materials. The research results are presented, on the basis of which the influence of the chosen EDM parameters (single discharge energy Ei) on the surface geometric structure, including the shape and the size of its features (crater, cavity, remelted area, flash, crack, spheroid), are then discussed.
① Politechnika Krakowska, Katedra Inżynierii Procesów Produkcyjnych, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p151.pdf (618040 bajtów)


Edyta OSUCH-SŁOMKA ①

PROPOZYCJA METODYKI WYZNACZANIA WARTOŚCI PARAMETRÓW TESTÓW DLA METODY BALL-CRATERING

PROPOSED METHOD FOR DETERMINING THE VALUES OF TESTS FOR THE BALL-CRATERING METHOD

Słowa kluczowe:

metoda ball-cratering, powłoka wielowarstwowa, przeciwzużyciowa, metoda Taguchiego

Key words:

ball-cratering method, multilayer and anti-wear coating, Taguchi method
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono propozycję metodyki wyznaczania wartości parametrów (obciążenia, prędkości obrotowej, drogi tarcia minimalnej i maksymalnej) metody ball-cratering opracowanej na potrzeby wyznaczenia współczynnika zużywania ściernego Kc oceniającego odporność badanej powłoki na ścieranie. Podstawą opracowania metodyki była metoda optymalizacji procesów Taguchiego. Opracowaną metodykę sprawdzono na przykładzie powłoki wielowarstwowej (TiN/AlCrN)x5, dla której przeprowadzono serię badań odporności na zużywanie ścierne metodą ball-cratering według planu badań wynikającego z zastosowania podejścia Taguchiego. Przeprowadzone badania zużycia w przypadku powłoki wielowarstwowej w pełni potwierdziły przydatność opracowanej metodyki do wyznaczenia wartości parametrów metody ball-cratering pozwalających na efektywną i skuteczną ocenę odporności powłoki na zużywanie ścierne.

Summary

The presented three-stage method of test parameter selection for the ball-cratering method allows one to determine the working conditions leading to wear scars with highly regular shape.
Based on aforementioned regular wear scars, it is possible to determine the coefficient of specimen abrasive wear. The presented method has been applied to the multilayer coating (TiN/AlCrN)x5. The selected test parameters allowed, in an effective and efficient manner, to calculate the Kc wear coefficient, which is a positive verification of the proposed method.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n6_p161.pdf (294856 bajtów)


Wiesław RAKOWSKI ①, Michał RUSINEK ①

NAPRĘŻENIA STYKOWE PRZY WSPÓŁPRACY KÓŁ ZĘBATYCH POKRYTYCH POWŁOKĄ

STRESS IN CONTACT OF TEETH GEAR WITH COATED MATERIAL

Słowa kluczowe:

teoria Hertza, powłoka, model kontaktu, koła zębate, modelowanie naprężeń

Key words:

Hertz theory, coating, stress modeling, teeth gear
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono analizę możliwości zastosowania teorii Hertza do przypadku styku skoncentrowanego elementów pokrytych powłoką. Przedmiotem analizy był rozkład naprężeń w miejscu styku zębów kół zębatych o zębach prostych, których powierzchnie robocze zostały umocnione przez obróbkę powierzchniową. Gradient twardości i modułu sprężystości materiału w głąb warstwy wierzchniej został przyjęty na podstawie dostępnych danych oraz wyników badań indentacyjnych. Metodę wyznaczenia pola naprężeń kontaktowych oparto na analizie teorii Hertza oraz symulacji modelu numerycznego. Przyjęty model numeryczny umożliwia wyznaczenie rozkładu naprężeń w warstwie wierzchniej i głębiej w podłożu oraz określenie miejsca maksymalnej koncentracji tych naprężeń w styku pary zębów. Na potrzeby analizy założono, że: powłoka idealnie przylega do podłoża, własności materiału powłoki w miejscach równo oddalonych od powierzchni są jednakowe, grubość powłoki na obydwu stykających się zębach jest jednakowa, styk zębów odbywa się bez poślizgu. Uzyskane wyniki analizy dowodzą, że teorię Hertza można adaptować do przypadku styku skoncentrowanego elementów pokrytych powłoką, poprzez jej integrację z modelem numerycznym. Informacje zdobyte podczas modelowania numerycznego służą także poprawie dokładności opisu oddziaływań w styku walcowych kół zębatych o zębach prostych.

Summary

Due to the increased interest amongst tooth gear manufacturers for an adequate method of stress field controlling, this paper presents an analysis of the applicability of Hertz theory to the case of contact of the elements with coated material. The proposed method to determine the contact stress field in this case of contact was developed based on the classic Hertz theory and a specific numerical model. Gradient of hardness and elastic modulus in the material of the surface layer was measured by indentation and partly taken from databases. The adopted numerical model allows the determination of the stress distribution in the surface layer, in the core material below this layer, and allows the determination of the maximum stress concentration. The following assumptions were made: (1 bajtów) The graded surface layer adheres perfectly to the substrate. (2 bajtów) The properties of surface layer material at the same distance from the surface are the same. (3 bajtów) The thickness of surface layer of both surfaces in contact is the same, and the contact is without sliding.
The results of analysis indicate that Hertz theory can be adapted to the case of the contact of elements made with coated material through its integration with a numerical model. An example for analysis was the stress distribution in the contact of gears with straight teeth, whose working surfaces have been hardened by glow discharge. Information gained using this method can provide a contribution to improve the accuracy of the description of the interaction in the contact of surfaces with coated material.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, 30-065 Kraków, al. A. Mickiewicza 30, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p173.pdf (360058 bajtów)


Piotr SADOWSKI ①

SYSTEM WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCY POTENCJALNĄ I ODDZIELONĄ CZĄSTKĘ ZUŻYCIA TRIBOLOGICZNEGO

SYSTEM OF VALUES CHARACTERIZED POTENTIAL AND SEPARATED WEAR PARTICLE

Słowa kluczowe:

praca tarcia, zużywanie ścierne, cząstka zużycia, energia akumulowana, energia rozproszona

Key words:

friction work, abrasive wear, wear particle, accumulated energy, dispersion energy
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Wyróżniono dwa rodzaje cząstek zużycia: oddzieloną i potencjalną. Przedstawiono system wielkości dający kompleksową charakterystykę geometryczną i fizyczną potencjalnej i oddzielonej cząstki zużycia. Charakterystyki te opisano funkcjami wielkości możliwych do uzyskania z badań eksperymentalnych. Wprowadzono wielkość krytycznej zakumulowanej energii właściwej i podano przykłady uzyskanych wartości dla przeprowadzonych badań.

Summary

Two types of wear particles are distinguished: separated and potential. The research presents a system of values that gives comprehensive geometrical and physical characteristics of potential and separated wear particles. These characteristics describe functions of values obtainable from experimental studies. Introduced value critical accumulated specific energy and gives examples of achieve values for the tests.
① Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Malczewskiego 29, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n6_p183.pdf (145159 bajtów)


Józef SALWIŃSKI ①, Piotr GRĄDKOWSKI ①

INFLUENCE OF VARIATION OF SELECTED PARAMETERS ON THE RELIABILITY OF A THRUST BEARING OF A WATER TURBINE

WPŁYW ZMIENNOŚCI WYBRANYCH PARAMETRÓW NA NIEZAWODNOŚĆ ŁOŻYSKA WZDŁUŻNEGO TURBINY WODNEJ

Key words:

thrust bearing, elastic support, reliability, parameters randomness

Słowa kluczowe:

łożysko wzdłużne, podparcie sprężyste, niezawodność, losowość parametrów
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Summary

Slide thrust bearings are composed of tilting pads. Some bearing pads are rested on sets of springs. Technical parameters of these springs are random variables. The scatter of their values may lead to bearing failure.
This article presents a method for estimating the reliability of this type of bearing in a hydrostatic phase of operation, concerning the randomness of the spring parameters as well as some parameters of the oil film.

Streszczenie

Ślizgowe łożyska wzdłużne zbudowane są z wahliwie umocowanych
segmentów. Jednym z rozwiązań jest posadowienie segmentów na
zespołach sprężyn. Parametry techniczne sprężyn są zmiennymi lo-
sowymi. Zmienność ich wartości może prowadzić do awarii zespołu
łożyskowego.
W pracy przedstawiono metodę szacowania wskaźnika niezawodności łożyska w hydrostatycznej fazie pracy z uwzględnieniem losowości parametrów sprężyn, a także zmienności wybranych parametrów filmu olejowego.
① AGH University of Science and Technology, Department of Machine Design and Terotechnology, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: , .
Tribo-11v42n6_p193.pdf (313111 bajtów)


Jarosław SĘP ①

ZUŻYCIE ŁOŻYSKOWAŃ ŚLIZGOWYCH ZE ZMODYFIKOWANĄ KONSTRUKCJĄ CZOPA W PRZYPADKU ZANIECZYSZCZENIA OLEJU CZĄSTKAMI ŚCIERNYMI

WEAR OF SLIDING BEARINGS HAVING A MODIFIED LUBRICATED JOURNAL

Słowa kluczowe:

łożysko ślizgowe, olej, zanieczyszczenie, zużycie

Key words:

journal bearing, oil, contaminant, wear
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań zużycia łożyskowań ślizgowych smarowanych olejem zanieczyszczonym tlenkiem glinu. Przebadano sześć skojarzeń różniących się twardością współpracujących elementów oraz konstrukcją czopa. Wykazano możliwość zmniejszenia zużycia wywołanego zawartymi w oleju twardymi zanieczyszczeniami poprzez zmianę konstrukcji czopa. Przeprowadzono ponadto analizę porównawczą intensywności zużycia dla testowanych skojarzeń ślizgowych.

Summary

Results of tribological wear investigations concerning sliding bearings with six different journals in the presence of an oil abrasive contaminant are presented in the paper. The investigated variants are as follows:
– Variant 1 – journal made from C45 steel (hardness 86 HB) mating with sleeve made from MB 50 alloy (79% Al, 20% Sn, 1% Cu, hardness µHV0,1 = 600 MPa),
– Variant 2 – journal made from heat-treated 34CrNiMo6 steel (hardness 34 HRC) mating with a sleeve made from MB 50 alloy,
– Variant 3 – journal made from heat-treated 34CrNiMo6 steel (hardness 34 HRC) with a two- component surface layer (steel-copper) mating with a sleeve made from MB 50 alloy,
– Variant 4 – journal made from heat-treated 34CrNiMo6 steel (hardness 34 HRC) with two- component surface layer (steel-copper) mating with a sleeve made from heat-treated C45 steel (hardness 30 HRC),
– Variant 5 – journal made from heat-treated 42CrMo4 steel (hardness 52 HRC) mating with a sleeve made from MB 50 alloy, and
– Variant 6 – journal made from heat-treated 42CrMo4 steel (hardness 52 HRC) with a helical groove mating with a sleeve made from MB 50 alloy.
The lubricating agent was SAE 40 oil contaminated with Al2O3 particles.
Wear volumetric intensity (Iv) for all investigated bearings, as a quotient of volumetric wear and friction path, was calculated. The least tribological wear (Iv = 0.85 mm3/km) was stated for Variant 4. The research indicates that both of the investigated journal modifications resulted in a wear intensity decrease (for variant 3 Iv = 2.73 mm3/km, for variant 6 Iv = 1.21 mm3/km) in the case of an abrasive contaminant in the oil.
① Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów.
Tribo-11v42n6_p201.pdf (238213 bajtów)


Arkadiusz STACHOWIAK ①, Wiesław ZWIERZYCKI ①

WPŁYW WARUNKÓW WYMUSZEŃ NA ZUŻYWANIE TRIBOKOROZYJNE STALI AISI 304 W 0,5 M ROZTWORZE H2SO4

THE INFLUENCE OF THE CONDITIONS OF INVESTIGATIONS ON TRIBOCORROSION OF STEEL AISI 304 IN SOLUTION OF 0.5 M H2SO4

Słowa kluczowe:

tribokorozja, skojarzenie pin-on-plate, zużycie

Key words:

tribocorrosion, model pair type pin-on-plate, wear
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań zużywania tribokorozyjnego stali AISI 304 w 0,5M roztworze H2SO4. Badania wykonano na prototypowym stanowisku typu pin-on-plate zaprojektowanym w Instytucie Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych Politechniki Poznańskiej. Węzeł modelowy stanowi twardy, nieodkształcalny trzpień, który ślizga się ruchem posuwisto-zwrotnym po powierzchni próbki na dystansie około 6 mm. Stanowisko wyposażono w układ do polaryzacji próbki zadanym potencjałem i pomiaru prądu z obszaru tarcia. Celem eksperymentu była analiza wpływu na intensywność ubytku materiału w warunkach tribokorozji następujących wymuszeń: nacisk nominalny, częstotliwość przemieszczeń trzpienia, potencjał polaryzacji, średnica trzpienia.

Summary

The paper presents the results of tests of tribocorrosion wear of stainless steel AISI 304 in solution of 0.5M H2SO4. The experiments were carried out on a technical stand with a model pair type pin-on-disc. The stand was designed and implemented in the Institute of Machines and Motor Vehicles of Poznań University of Technology. The model system consists of a hard and non-deformable pin, which slides in reciprocating motion on the sample surface, which is made of steel susceptible to passivation. The analysis of the influence of the following factors was the aim of the experiment on the intensity of the decrease of material in conditions of tribocorrosion: nominal pressure, frequency of the stroke of the pin, and the applied potential the diameter of the pin.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, email: ,
Tribo-11v42n6_p211.pdf (213370 bajtów)


Jerzy TARNOWSKI ①, Wacław GAWĘDZKI ②, Dariusz LEPIARCZYK ①

BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA TARCIA ŁOŻYSKA ŚLIZGOWEGO Z WYKORZYSTANIEM BILANSU CIEPLNEGO

DETERMINATION OF THE SLIDE BEARING FRICTION COEFFICIENT ON THE BASIS OF HEAT BALANCE

Słowa kluczowe:

łożysko ślizgowe, moment tarcia, temperatura pracy, współczynnik tarcia

Key words:

slide bearings, friction torque, operation temperature, kinetic friction coefficient
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono energetyczną metodę wyznaczania współczynnika tarcia dla ślizgowej współpracy czopa i panewki. Głównym parametrem zmian zachodzących w bilansie energetycznym skojarzenia była wartość rezystancji cieplnej jego elementów składowych. Miarą zachodzących zmian cieplnych w skojarzeniu były pomiary przyrostów temperaturowych dla stalowego czopa i panewek. Zamieszczono również mierzone wartości momentów tarcia ułożyskowania wału, dla założonych warunków tarcia technicznie suchego. Wartości temperatur, momentów tarcia oraz rezystancji cieplnych wybranych par trących w ustabilizowanym okresie ich pracy (stały w czasie moment i temperatura), pozwoliły na określenie kinetycznego współczynnika tarcia badanego łożyska.

Summary

In the paper an energetic method of friction coefficient determination in a slide cooperation of a bush and pivot is presented. The main parameter of the sliding pair energetic balance variations was the heat resistance of the pair elements. The measure of the sliding pair heat variations were measurements of temperature increment in the steel pivot and bushes. At the same time, the friction torque was measured in the assumed conditions of the technical dry friction. Temperature, friction torque, and heat resistance values of selected friction pairs in a steady state operation (steady in time torque and temperature) allowed the researchers to determine the kinetic friction coefficient of the tested bearing. The procedure of the experiment is described, the results of tests are listed in a table, and the final conclusions are formulated.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
② AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Metrologii, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p219.pdf (451989 bajtów)


Magdalena TRZOS ①

ZMIENNOŚĆ WYNIKÓW W ZAGADNIENIACH POWTARZALNOŚCI I ODTWARZALNOŚCI WYZNACZENIA CHARAKTERYSTYK TRIBOLOGICZNYCH

Słowa kluczowe:

współczynnik zmienności, zużycie, współczynnik tarcia, test tribologiczny, odtwarzalność wyników, powtarzalność wyników

Key words:

coefficient of variation, wear, friction coefficient, tribotesting, experimental research, results reproducibility, results repeatability
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Przedstawione w artykule rozważania dotyczą zagadnienia zmienności wyników badań tribologicznych prowadzonych w warunkach laboratoryjnych przy określonych parametrach procesu tarcia. Zmienność wyników badań analizowano w dwóch aspektach; pierwszy związany był z powtarzalnością charakterystyk tribologicznych: współczynnika tarcia i wartości zużycia, drugi dotyczył odtwarzalności wyników na różnych tribotesterach. Badaniom poddano charakterystyki tribologiczne trzech różnych skojarzeń materiałowych. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono zależność zmienności badanych charakterystyk od parametrów procesu. Na podstawie uzyskanych wyników wykazano dobrą odtwarzalność współczynnika tarcia oraz przy wyznaczonych parametrach procesu również niewielką zmienność w powtórzeniach badań szczególnie na tribotesterze T10V. W przypadku badań zmienności zużycia zaobserwowano silną jej zależność od skojarzenia materiałowego. Tylko dla skojarzenia materiałowego stal–ceramika na podstawie wartości współczynnika zmienności stwierdzono dobrą powtarzalność i odtwarzalność wyznaczanej charakterystyki w określonych warunkach prowadzenia procesu. Pomiary zużycia dla skojarzeń stal z powłoką CrN–ceramika oraz stal–stal nie są powtarzalne oraz odtwarzalne w przyjętym obszarze parametrów procesu tarcia.

Summary

The considerations presented concern the issue of the variation of tribological research results. The research was conducted within the chosen area of process parameters in a tribological laboratory. The variations of experimental results are analysed in two aspects. The first one concerns the repeatability of tribological properties – the friction coefficient and the value of wear. The second concerns the reproducibility of results from different tribotesters. The research encompassed the tribological properties of three different pairs of materials and proved the dependence of the variation of measured properties on the process parameters. Based on the results, the research proved both good reproducibility of the friction coefficient and good repeatability for particular tribotesters, especially for the T10V, if the values of process parameters are suitably established. In the case of wear, the strong influence of the materials on the wear variation was observed. For only the frictional pair steel–ceramics was the possibility of achieving good reproducibility and repeatability proved. In the area of analysed process parameters, for both the pairs steel-steel and steel with CrN-coating-ceramics, the measurements of tribological characteristics are neither reproducible nor repeatable.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n6_p227.pdf (166131 bajtów)


Waldemar TUSZYŃSKI ①, Marek KALBARCZYK ①, Michał MICHALAK ①

BADANIE WPŁYWU SAMOCHODOWYCH I PRZEMYSŁOWYCH OLEJÓW PRZEKŁADNIOWYCH NA MIKROPITTING KÓŁ ZĘBATYCH

TESTING OF AN EFFECT OF AUTOMOTIVE AND INDUSTRIAL GEAR OILS ON GEAR MICROPITTING

Słowa kluczowe:

mikropitting, samochodowy olej przekładniowy, olej przekładniowy przemysłowy, stanowisko do badań przekładniowych

Key words:

micropitting, automotive gear oil, industrial gear oil, gear test rig
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Celem pracy była ocena wpływu właściwości samochodowych olejów przekładniowych (przeznaczonych do ręcznych skrzyń biegów oraz do tylnych mostów) na przeciwdziałanie mikropittingowi kół zębatych. Badania wykonano za pomocą stanowiska przekładniowego T-12U, metodą FZG GT-C/8,3/90. Zbadano trzy samochodowe oleje przekładniowe z bazą mineralną – klasy API GL-3, GL-4 i GL-5, a także olej z bazą syntetyczną (PAO) klasy GL-5. Punktem odniesienia były wyniki badań dwóch olejów przekładniowych przemysłowych; jeden z nich miał bazę biodegradowalną.
Nie stwierdzono wpływu klasy jakościowej API GL samochodowych olejów przekładniowych na mikropitting. Olej przekładniowy przemysłowy z bazą biodegradowalną pozwala osiągnąć wysoką odporność na mikropitting, podobnie jak najlepsze oleje przekładniowe samochodowe. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy oporami ruchu, właściwościami przeciwzatarciowymi oraz właściwościami związanymi z przeciwdziałaniem pittingowi a odpornością na mikropitting. Natomiast lepkość oleju, a co za tym idzie, grubość filmu smarowego, ma korzystny wpływ na przeciwdziałanie mikropittingowi. Badania nad tą formą zużywania będą kontynuowane.

Summary

The aim of the work was to assess the influence of the properties of manual transmission fluids (also called automotive gear oils) on the resistance to micropitting of gears. The FZG GT-C/8,3/90 micropitting test method was performed using a T-12U gear test rig. Three mineral, automotive gear oils of different performance levels were tested – API GL-3, GL-4 and GL-5 oils, as well as a synthetic (PAO) GL-5 oil. For reference, two industrial gear oils were also tested, and one of them was biodegradable oil.
The results show that there is no influence of API GL performance levels of automotive gear oils on micropitting. The biodegradable industrial gear oil gives a high resistance to micropitting like the best automotive gear oils.
There is no correlation between friction, EP properties, and fatigue (pitting) life and the resistance to micropitting. However, concerning oil viscosity and lubricating film thickness, it exerts a beneficial influence on the resistance to micropitting. The research on micropitting will be continued.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n6_p241.pdf (1493685 bajtów)


Krzysztof WIERZCHOLSKI ①, Andrzej MISZCZAK ②,

Andrei KHUDOLEY ③

CHARAKTERYSTYKA ROWKOWANEJ WARSTWY WIERZCHNIEJ MIKROŁOŻYSK KOMPUTERA

CHARACTERIZATION OF NANO-GROOVED SUPERFICIAL LAYER OF COMPUTER MICROBEARINGS

Słowa kluczowe:

warstwa wierzchnia, mikrołożyska, HDD, wentylator komputerowy, pomiary, własności materiału

Key words:

superficial layer, microbearing, HDD, computer ventilator, measurements, material properties
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W niniejszej pracy został przedstawiony pomiar własności materiału warstwy wierzchniej czopa i panewki nieeksploatowanych współpracujących powierzchni mikrołożyska występujących w komputerowym wentylatorze Kama Flow SP0825FDB12H 80 mm, w komputerowym wentylatorze Xilence Case Fan 92 mm, oraz w HDD 2,5” Samsung HM 160 HI 5400 rpm, a także w HDD 3,5” Seagate Barakuda 7200.10 ST380815AS, 7200 rpm.
Nacięcia punktów podczas pomiarów modułu sprężystości Younga warstwy wierzchniej materiału zostały wykonane z użyciem statycznej spektroskopii sił na mikroskopie sił atomowych.
Ponadto zaprezentowane zostały badania mikrotwardości dla powierzchni czopa i panewek z wykorzystaniem mikrotwardościomierza Vickersa PMT-3M-LOMO-Russia przystosowanego do takich badań.
Przeprowadzone badania koncentrują się na pomiarach wykonanych na Skaningowym Elektronowym Mikroskopie oraz na analizie Mikro-X-Promieni, wykorzystując przyrząd Mira TESCAN INCA, ilustrujący obrazy powierzchni roboczych czopa i panewki systemem mikroskopowym, a także rejestrując trójwymiarowy test chropowatości powierzchni i profili przekrojów poprzecznych.
Zbadane zmiany wartości modułu sprężystości po kierunku grubości warstwy wierzchniej uwidaczniają zmiany modułu sprężystości materiału leżącego na powierzchni nanorowków i nanożeberek, którymi pokryte są powierzchnie łożyskowe. W super cienkich szczelinach mikrołożysk o wysokościach mniejszych od 1 mikrometra lepkość dynamiczna oleju warstwy przyściennej zależy od modułu sprężystości materiału łożyskowego bezpośrednio przylegającego do warstwy smarującej. Dlatego zmienia się lepkość dynamiczna oleju wokół nanorowków i nanożeberek. Takie zmiany lepkości wpływają korzystnie na pracę mikrołożysk. Według informacji autorów, zaledwie od 5 lat producenci twardych dysków komputerowych montują na szerszą skalę mikrołożyska o powierzchniach pokrytych nanorowkami i nanożeberkami. Niniejsze badania mają na celu uzyskanie wyników doświadczalnych, aby na tej podstawie dokonać numerycznego ustalenia optymalnej geometrii rowków i żeberek na powierzchniach roboczych czopów i panewek pod kątem niezawodności oraz optymalnego sterowania pracą mikrołożyska.

Summary

This paper presents the measurement of superficial layer properties for a new undamaged journal and sleeve microbearing surfaces occurring in computer ventilator Kama Flow SP0825FDB12H 80 mm, in computer ventilator Xilence Case Fan 92 mm, and in computer Hard Disc Driver 2.5” Samsung HM 160 HI, 5400 rpm, and computer Hard Disc Driver 3.5” Seagate Barakuda, 7200.10 ST 380815AS, 7200 rpm.
Indentation of the points during the measurements of the modulus of elasticity of the superficial layer material was performed using the static-force spectroscopy mode of the AFM. Moreover, Vickers micro-hardness value studies for journal and sleeve surface using micro-hardness Tester PMT-3M-LOMO-Russia are presented. Developed measurements from scanning electron microscope and micro-X-ray analysis, using Mira TESCAN INCA, illustrating images of journal and sleeve work surfaces taking into account Microscopy system, Atomic Force Microscope (AFM) roughness tests with 3D images of journal and sleeve work surfaces and profiles of their cross sections are also presented.
The determined changes in the modulus of elasticity in the thickness of the superficial layer indicate the changes of the elasticity modulus on the nano-groove and nano-ridge surfaces. In the super thin microbearing gaps smaller than 1 micrometer, the oil dynamic viscosity depends on the modulus of elasticity of the bearing material laying on the micro bearing surfaces. Therefore, the oil dynamic viscosity changes in the boundary layers around the grooves and ridges on the bearing surface.
① Politechnika Koszalińska, Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Technologii Próżniowej, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin, e-mail: .
② Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia, e-mail: .
③ Instytut Ciepła i Przepływu Masy Narodowej Akademii Nauk Białorusi, Mińsk, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p257.pdf (203529 bajtów)


Łukasz WOJCIECHOWSKI ①

WYKORZYSTANIE PRACY ADHEZJI I SKŁADOWYCH SWOBODNEJ ENERGII POWIERZCHNIOWEJ DO TRIBOLOGICZNEJ ANALIZY STANU WARSTWY WIERZCHNIEJ

THE WORK OF ADHESION AND FREE SURFACE ENERGY COMPONENT UTILIZATION IN TRIBOLOGICAL ANALYSIS OF SURFACE LAYER CONDITIONS

Słowa kluczowe:

warstwa wierzchnia, stan energetyczny, swobodna energia powierzchniowa, praca adhezji

Key words:

surface layer, energy conditions, free surface energy, work of adhesion
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

W pracy przedstawiono tribologicznego aspekty wykorzystania stanu energetycznego warstwy wierzchniej do opisu właściwości systemu tribologicznego. Dla przykładu dokonano oceny stanu energetycznego warstwy wierzchniej stali 42CrMo4 po nagniataniu. Oceny tej dokonano w oparciu o wartości swobodnej energii powierzchniowej i jej składowych wyznaczonych metodą kwasowo-zasadową. Dodatkowo obliczono pracę adhezji w układzie stal 42CrMo4–olej parafinowy oraz zmierzono zwilżalność nim powierzchni badanej stali. Otrzymane wyniki skomentowano w kontekście mechanizmów odpowiedzialnych za zużywanie i zacieranie adhezyjne.

Summary

Tribological aspects of the utilisation of surface layer energy conditions related to the description of tribological system properties are presented in this article. As an example, an estimation of the energy conditions of steel 42CrMo4 surface layer after burnishing was made. This estimation was made using values of surface free energy and its components determined by the acid-base method. Additionally, the work of adhesion in the system of 42CrMo4 steel–paraffin oil and the measured wetting of paraffin oil on the surface of the tested steel was evaluated. The obtained results are considered in the context of mechanisms responsible for adhesive wear and scuffing.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-11v42n6_p269.pdf (301307 bajtów)


Jan ZWOLAK ①, Marcin WITEK ②

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH KÓŁ ZĘBATYCH W ASPEKCIE MINIMALIZACJI NAPRĘŻEŃ KONTAKTOWYCH

OPTIMIZATION OF THE GEOMETRICAL PARAMETERS OF TOOTHED GEARS IN THE ASPECT OF CONTACT STRESS MINIMIZATION

Słowa kluczowe:

koła zębate, optymalizacja, naprężenia kontaktowe, przekładnia zębata typupower shift

Key words:

gears teeth, optimization, contact stresses, toothed gears transmission type power shift
TRIBOLOGIA V42, nr 6, 2011, (240)

Streszczenie

Koła zębate jako podstawowe elementy wchodzące w skład każdej przekładni zębatej, tworzącej układ napędowy maszyny roboczej, czy dowolnego pojazdu samochodowego narażone są przede wszystkim na naprężenia kontaktowe boku zęba i na naprężenia zginające u podstawy zęba. W pracy analizowane są naprężenia kontaktowe, jakie występują w warstwie wierzchniej boku zęba o zarysie ewolwentowym, podczas przenoszenia obciążeń eksploatacyjnych. Badaniom poddano przekładnię zębatą przełączaną pod obciążeniem (przekładnię power shift), stosowaną w układzie napędowym ładowarki kołowej, która składa się z 12 kół tworzących 7 par zębatych, z 5 wałków i z 3 sprzęgieł umieszczonych na wspólnych wałkach z kołami zębatymi.
Summary Gear wheels are the basic elements of each gear transmission, which builds the power transmission system of a working machine or any automotive vehicle. Gear wheels are exposed to the contact stress acting on a tooth face and the bending stress at the base of the tooth. This paper analyses the contact stress that occurs in the surface layer of the side of the tooth with an involute tooth profile during operational load transfer. Tests were conducted on the power shift toothed gear that is used in the power transmission system of a wheeled loader. The loader consists of 12 wheels comprising 7 toothed pairs, 5 shafts, and 3 clutches mounted together with the gear wheels on the common shafts.
① Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja, Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego, Wydział Technologii Żywności, ul. Balicka 122, 30-149 Kraków, tel. (12 bajtów) 662-47-62, e-mail: .
② Politechnika Krakowska, al. Jana Pawła II, 31-864 Kraków, e-mail: .
Tribo-11v42n6_p283.pdf (198499 bajtów)