Summary

We have developed the synthesis pathways of molybdenum trisulfide nanoparticles that are soluble in hydrocarbon media and demonstrate their activity as antifrictional and antiwear additives to lubricants. Bis(tetraalkylammonium)tetrathiomolybdates as precursors of molybdenum trisulfide nanoparticles are synthesised by the interaction of ammonium thiomolybdate with tetraalkylammonium halides, including alkyl groups of the various types. The properties of synthesised molybdenum compounds were determined by UV- and IR-spectroscopy and by thermogravimetric analysis. The molybdenum trisulfide nanoparticles were formed by thermolysis of these compounds, and their sizes and size distribution were determined by small angle X-ray spectroscopy. The antifrictional and antiwear activity of molybdenum compounds and MoS3 nanoparticles were evaluated using various types of tribometers.
① A.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences, Leninsky prospect, 29, Moscow, Russia,
spmom-10v45n1_p-007.pdf (2.46 MB)

Summary

This paper aims to characterise the rheological behaviour of hydraulic lubricants in relation to the testing temperature. The oil has been tested on a Brookfield rheometer with a cone and plate geometry. In order to determine the rheological model, the variation between shear stress versus shear rate was measured. The thermal properties of the oil were measured by studying the dependence between viscosity and temperature. Finally, a few laws for the variation of the viscosity with temperature have been proposed.
① e POLITEHNICA University of Bucharest, ROMANIA,mail:
② S. C. ICTCM S.A. Bucharest, ROMANIA, mail:
③ INOE 2000 - IHP Bucharest, ROMANIA, mail:
spmom-10v45n1_p-015.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1_p-015.pdf (2.46 MB)

Summary

Sliding bearings at three cone bits are lubricated in heavy conditions. To improve tribological behaviour, samples of bearing materials were made with implants with antifriction materials having different rapports between the implant and free base material in the presence of different greases. Tests made on a CSM microtribometer and on an Amsler A135 were to establish the proper implant rapport, measuring friction coefficient, and wear. The behaviour of the greases containing P.T.F.E was also established. In a second phase of the tests was designed and realised a device for testing three cone bits bearings at real axial loads. A SPIDER 8 device and inductive traducers were used to establish the friction coefficients and the temperature on the friction surface, depending on implants’ dimensions and grease lubricant type.
① Affiliated at: Petroleum-Gas University of Ploiesti, Blvd. Bucharest, No.39, Ploiesti, Romania; e-mail: ; ; e-mail:
② Affiliated at: S.C. UPETROM – 1 Mai Group S.A., St.1 Decembrie, No.1, Ploiesti, Romania; e-mail:
spmom-10v45n1_p-025.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1_p-025.pdf (2.46 MB)

Summary

The advanced techniques used in nanotribological studies are discussed. Various techniques such as Atomic Force Microscopy (AFM), Surface Force Apparatus (SFA), Nanoindentation technique, etc. are described and their suitability to study friction on a nano- scale are evaluated. Some examples of the use of these instruments for nanotribological studies are given.

Streszczenie

W artykule przedstawiono zaawansowane techniki badań nanotribologicznych. Opisano różne techniki, takie jak mikroskopia sił atomowych (AFM), aparat do pomiaru sił powierzchniowych (SFA), techniki nanoindentacji (nanowgłębnikowania) i oceniono ich przydatność do badania tarcia w nanoskali. Podano też przykłady wykorzystania niektórych technik do badań nano-tribologicznych.
① Warsaw University of Technology (Politechnika Warszawska), Institute of Micromechanics and Photonics (Instytut Mikromechaniki i Fotoniki), ul. Św. A. Boboli 8, 02-525 Warszawa, tel. 0-22 2348540, e-mail:
spmom-10v45n1_p-033.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1.pdf (2.46 MB)

Summary

This paper presents the results of the investigations of mechanical and tribological properties of ultrafine-grained and nanostructured titanium and zirconium under microplasma and ion beam treatments. It indicates that the nitrogen ion beam treatment of titanium and zirconium at low temperatures essentially increases the wear resistance by 35–50 times and reduces the friction coefficient by 40%. The biocomposite (nanostructured titanium - calcium phosphate coating) demonstrates a high friction coefficient (0.4–1.0) in tribological interaction with an ultrahigh molecular polyethylene imitated of subcutaneous tissue and bone tissue that allows to eliminate the microdisplacements of an implant against bone tissue under friction and to increase its fixation. A considerable improvement of tribological characteristics of the nanostructured titanium and zirconium with the modified surface layers give the advantages for these materials in medicine and engineering.
① Institute of Strengths Physics and Material Science of RAS, Russia, 634021, Tomsk, pr. Academicheskii 2/4, Е-mail –
② Joined Institute of Mechanical Engineering of NASB, Belarus, 220072, Minsk, pr. Academicheskii 12.
③ Physical-Technical Institute of NASB, Belarus, 220141, Minsk, Kuprevicha st., 10.
spmom-10v45n1_p-045.pdf (210.89 KB)
spmom-10v45n1_p-045.pdf (210.89 KB)

Summary

The variation of the journal bearing clearance has an effect on the bearing operation. It should be strictly controlled to avoid unexpected failures of the bearing. The changes in the clearance of the bearing cause the changes in its static and dynamic characteristics. An effect of the clearance on the oil-film temperature distribution and its maximum value is very important. The full characteristics of 3-lobe cylindrical journal bearings are not accessible in practice.
The paper presents the results of the theoretical investigation into an effect of bearing clearance on the oil film temperature distribution and its maximum value of 3-lobe cylindrical journal bearing. The oil film pressure and temperature distributions were obtained by numerical solution of the Reynolds, energy, and viscosity equations with the geometry equation.

Streszczenie

Ślizgowe łożyska 3-powierzchniowe stosowane są w odpowiedzialnych układach łożyskowych turbin parowych, turbogeneratorów i sprężarek. Łożyska te w porównaniu z łożyskami o panewce cylindrycznej charakteryzują się lepszą statecznością w zakresie wyższych prędkości obrotowych, obciążeń oraz zapewniają bardzo dobre warunki chłodzenia filmu smarowego. Łożyska 3-powierzchniowe reprezentowane są przez łożyska z panewką cylindryczną i trzema kieszeniami smarowymi, łożyska z panewką pericykloidalną oraz łożyska typu „offset” (z przesuniętymi w płaszczyźnie poziomej segmentami). Łożyska 3-powierzchniowe z zarysem cylindrycznym są łożyskami o nieciągłym zarysie panewki w kierunku obwodowym oraz są technologicznie łatwe w wykonaniu.
Znajomość rozkładu temperatury w filmie smarowym cylindrycznego łożyska 3-powierzchniowego oraz wartości maksymalnej temperatury dla różnych parametrów geometrycznych oraz eksploatacyjnych umożliwia wybór konstrukcji łożyska spełniającej warunki długiej i niezawodnej pracy. Zmiana luzu łożyskowego wpływa na charakterystyki statyczne i dynamiczne łożyska, na rozkład temperatury w filmie smarowym i jej wartość maksymalną.
Z przeprowadzonych obliczeń oraz analizy wynika, że zmiana luzu łożyskowego wpływa na wartość maksymalną temperatury filmu smarowego. Jest to szczególnie istotne w przypadku rozpatrywanego łożyska 3-powierzchniowego o zarysie cylindrycznym – łożyska takie ze względu na prostą konstrukcję i niski koszt wykonania mogą być stosowane w odpowiedzialnych, wysokoobrotowych maszynach wirnikowych.
① Department of Machine Design, Lodz University of Technology, Lodz, Poland.
② Mechanical Design & Production Engineering Department, Faculty of Engineering, El-Monoufia University, Shebin-El-Kom, Egypt.
spmom-10v45n1_p-053.pdf (195.69 KB)
spmom-10v45n1_p-053.pdf (195.69 KB)

Summary

This paper develops the preliminary assumptions of the hydrodynamic theory of lubrication for dependencies between adhesive forces and oil dynamic viscosity, oil velocities and friction forces in the micro- and nano-scale arising between two cooperating conical surfaces and inside super thin conical boundary layer. In conical micro-bearings, the influence of adhesive forces on friction forces is visible in friction forces caused by the hydrodynamic pressure and oil flow velocity. Up to now, the influence of adhesion forces on oil velocity and friction force changes in the conical micro-bearing gap were not considered in an analytical way. In this paper, we derived the formulas for velocity components, pressure distributions, friction forces, and friction coefficients in conical coordinates.

Streszczenie

Do tej pory nie był rozpatrywany na drodze analitycznej wpływ adhezji oraz zmiennej od sił adhezji lepkości dynamicznej oleju na rozkłady prędkości oleju oraz siły tarcia powstające w szczelinach stożkowych mikrołożysk ślizgowych. Niniejsza praca przedstawia nowe wyniki dotyczące wpływu sił adhezji na zmiany składowych wektora prędkości oleju w szczelinie stożkowego mikrołożyska ślizgowego, a także na zmiany wartości sił tarcia powodowane siłami adhezji w porównaniu z siłami tarcia występującymi w klasycznym hydrodynamicznym smarowaniu. Przeprowadzone badania wykazują, że wpływ sił adhezji na zmiany wartości sił tarcia powodowane są zarówno ciśnieniem hydrodynamicznym, jak również ruchem obrotowym czopa, a więc i prędkością przepływu oleju.
W pracy wykazano również, że zmiany sił tarcia od sił adhezji w dwóch współpracujących powierzchniach stożkowych są uzależnione od kierunku obciążenia.
① Technical University of Koszalin, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Medical Bioengineering, PL 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15-17, Poland;
② Maritime University Gdynia, Morska Street 81-87, 81-225 Gdynia, Poland;
spmom-10v45n1_p-061.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1_p-061.pdf (2.46 MB)

Summary

This paper develops the preliminary assumptions of hydrodynamic theory of lubrication for dependencies between adhesive forces and oil dynamic viscosity, oil velocities and friction forces in the micro- and nano-scale arising between two cooperating cylindrical surfaces inside super-thin cylindrical boundary layer. In cylindrical micro-bearings, the influence of adhesive forces on friction forces is visible in friction forces caused by the hydrodynamic pressure and oil flow velocity. Up to now, the influence of adhesion forces on oil velocity and friction force changes in cylindrical micro-bearing gap have not been under considered in an analytical way. In this paper, the formulas for velocity components, pressure distributions, friction forces and friction coefficients in cylindrical coordinates are derived.

Streszczenie

W przypadku walcowych mikrołożysk ślizgowych o średnicy wałka zbliżonych do 2 mm oraz dla wysokości szczelin łożyskowych około 1 mikrona mamy do czynienia z wpływem sił adhezji na zmianę lepkości dynamicznej oleju po grubości warstwy a tym samym uzyskujemy istotne zmiany wartości sił tarcia w porównaniu z siłami tarcia występującymi w klasycznym smarowaniu. Taki problem nie był do tej pory rozpatrywany na drodze analitycznej i numerycznej. Nowe wyniki dotyczą również wpływu sił adhezji na zmiany składowych wektora prędkości oleju w szczelinie walcowego mikrołożyska ślizgowego. Jak wynika z przeprowadzonych badań, wpływ sił adhezji zmienia wartości sił tarcia powodowane zarówno ciśnieniem hydrodynamicznym, jak również ruchem obrotowym czopa, a więc i prędkością przepływu oleju w szczelinie ślizgowego łożyska walcowego.
Siły tarcia w kontakcie dwóch współpracujących ciał cylindrycznych są uzależnione od kierunku obciążenia rozpatrywanego węzła tribologicznego.
① Technical University of Koszalin, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Medical Bioengineering, PL 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15-17, Poland;
② Maritime University Gdynia, Morska Street 81-87, 81-225 Gdynia, Poland;
spmom-10v45n1_p-071.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1_p-071.pdf (2.46 MB)

Summary

In this work, the influence of preliminary vibration stress on the stabilisation of structure and properties of the surface layer of steel compounds with electric-spark coatings is presented.
① Institute of Metal Physics by Kurdyumov G.V. of the National Academy of Sciences, (Ukraine, Kyiv-142, 03680, Vernadsky blvd, 36),
② Candidate of Technical Sciences, prof., Kyiv National University of Technologes and Design (Ukraine, Kyiv – 11, 01011, Nemirovicha-Danchenko street, 2, KNUTD),
spmom-10v45n1_p-081.pdf (2.46 MB)
spmom-10v45n1_p-081.pdf (2.46 MB)