TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXLI Nr 6, 2010 (234)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań rozpoznawczych wpływu wybranych preparatów eksploatacyjnych, dodawanych do olejów smarowych w celu poprawienia ich własności smarnych, na właściwości tribologiczne PTFE i niektórych kompozytów PTFE podczas tarcia mieszanego ze stalą. Badania te wykazały, że dodatek takich preparatów eksploatacyjnych do olejów smarowych może wpływać, w zależności od rodzaju materiału polimerowego, na zwiększenie lub zmniejszenie ich zużycia podczas tarcia ze stalą. W celu próby wyjaśnienia tego zjawiska przeprowadzono badania mikrotwardości PTFE w warstwie wierzchniej badanych materiałów i obserwacje mikroskopowe ich powierzchni ślizgowej po procesie tarcia. Badania te pozwoliły sformułować hipotezę dotyczącą sposobu oddziaływania omawianych preparatów eksploatacyjnych na przebieg procesu zużywania PTFE i niektórych jego kompozytów podczas tarcia mieszanego ze stalą.

Summary

The article presents the results of a preliminary exploratory research of influence of selected exploitational preparations added to lubricating oils to improve their lubricative properties, on the tribological properties of PTFE and some PTFE composites during the mixed friction with steel. These studies have shown that the addition of such exploitational preparations to the lubricative oils may have an effect, depending on the type of polymer material, on the increase or decrease of their wear during friction with steel. In order to try to explain this phenomenon, the research of microhardness of PTFE in the surface layer of examined materials and microscopic observations of the sliding surface after friction process were conducted. These studies allowed us to formulate a hypothesis concerning the impact of these exploitational preparations on the process of wear of PTFE composites and some certain composites during the mixed friction with steel.
✲ Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn.
Tribo-10v41n6_p011.pdf (2.6M)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu preparatów eksploatacyjnych na zmiany własności smarnych olejów oraz właściwości tribologicznych żeliwa. Przeanalizowano synergizm dodatku technologicznego z preparatami eksploatacyjnymi, oraz ich oddziaływanie na powierzchnię tarcia w oparciu o pomiary stereometrii i analizę na mikroskopie skaningowym.

Summary

This paper presents the results of the influence of operating preparations on the changes of the lubricating properties of oils and the tribological properties of cast iron. A synergy of the technological addition of operating preparations was analysed, as well as their influence on the surface friction, based on stereometry and the scanning microscopy image analysis.
✲ Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy i Eksploatacji
Tribo-10v41n6_p025.pdf (1.4M)

Streszczenie

Praca zawiera opis badań numerycznych analizujących wybrane standardowe węzły tarcia. W ramach pracy w oparciu o metodę elementów skończonych opracowano modele numeryczne skojarzeń geometrycznych stosowanych w badaniach tarcia polimerów. Analizie poddano węzły tarcia typu: tarcza–trzpień, walec–trzpień, płytka–klocek, walec-płytka. Na podstawie opracowanych modeli wyznaczone zostały rozkłady nacisków występujące na powierzchni tarcia poszczególnych układów. Przyjęte w modelu założenia i uproszczenia dotyczyły badań tarcia w skojarzeniu metal–polimer. Analizie poddano również wpływ wartości współczynnika tarcia, własności mechanicznych materiałów oraz wymiarów próbki na występujące rozkłady nacisków. Wyniki badań mogą być wykorzystane w dyskusji nad jakością tribologicznych badań eksperymentalnych.

Summary

The paper describe method of modelling and analysing contact stress distribution in chosen tribological nodes. Analyses based on results from finite elements friction models. The experiment involves four different geometrical cases of friction nodes. There cases base on flat contact and one on concentrated contact. All friction nodes are using for testing metal-polymer friction couples. Investigation consider analysis for pin-on-disc, pin-on-cylinder, cube-on-plate and plate-on-cylinder geometrical shapes. Parameters of numerical models were coefficient of friction (µ1 = 0.2 and µ2 = 0.4), stiffness of polymer (E1 = 1000 MPa and E2 = 2000 MPa) and highness of polymer samples (h1 = 5 mm, h2 = 2.5 mm).
Results of investigation shows that highness of polymer samples is very important for contact stress distribution. Others parameter has also influence for properly contact. Very important for contact stress distribution is also running-in process which is necessary before doing experimental tribological tests. Results of experiments could be consider in the discussion of experimental tribological investigation and accuracy of experimental friction characteristics.
✲ Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
Tribo-10v41n6_p039.pdf (274K)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych pary trącej stal X210Cr12 (60 HRC) i brąz CuSn12Ni2 w postaci odlewniczej i spiekanej (brązy proszkowe spiekane) smarowanego olejem handlowym silnikowym Selektol Special SD 20W/40 oraz modyfikowanym preparatem eksploatacyjnym (PE) o działaniu chemicznym. Do badań właściwości tribologicznych wykorzystano tester T-05. Wykazano celowość modyfikowania oleju handlowego silnikowego PE Motor Life Professional, który choć nieznacznie wpłynął na własności smarne olejów, to jednak zdecydowanie poprawił właściwości tribologiczne badanego skojarzenia trącego.

Summary

This paper presents the results of tribological properties with of a friction pair steel X210Cr12 (60 HRC) and bronze CuSn12Ni2 (in the form of casting and sintered) and engine trade lubricated oil Selektol Special SD 20W/40 and modified PE M. To study the tribological properties tester T-05 was used. The desirability of modifying the oil trade, which strongly improved the tribological properties of the friction pair was showed.
✲ Uniwersytet Zielonogórski – Zakład Obróbki Ubytkowej i Eksploatacji Maszyn.
Tribo-10v41n6_p049.pdf (217K)

Streszczenie

Powierzchniowa trwałość zmęczeniowa łożysk tocznych, kół zębatych i innych elementów maszyn pracujących w warunkach cyklicznie zmiennych naprężeń kontaktowych może być determinowana przez ogromną liczbę czynników i to zarówno konstrukcyjnych, technologicznych, jak i eksploatacyjnych.
W artykule przedstawiono procedurę opartą na teorii zbiorów przybliżonych pozwalającą na identyfikację parametrów struktury geometrycznej elementów pracujących w warunkach zmęczenia powierzchniowego, które są istotne w aspekcie ich trwałości. W efekcie zastosowania teorii zbiorów przybliżonych do analizy wyników badań 60 wałeczków łożyskowych ze stali 100Cr6, pracujących w trzech warunkach tarcia, utworzono hierarchię parametrów struktury geometrycznej ze względu na ich wpływ na powierzchniową trwałość zmęczeniową. Spośród 36 badanych parametrów najważniejsze okazały się: Ra, Np, Rsk i Rku.

Summary

Fatigue wear is a kind of wear when the local loss of cohesion and subsequent material decrements are caused by material fatigue in the effect of cyclic action of contact stresses in surface layers of joint friction elements. Initiation, development, and propagation of fatigue cracks (wear by pitting) take place in such a surface layer. Typical machine parts that are a subject of fatigue wear are rolling bearings and gear wheels. The surface fatigue life of these machine elements can be determined by a great number of design, technological and service factors. This paper presents the application of one of the machine learning methods for the analysis of test results of the surface fatigue life, i.e. decision rules generated based on of the rough sets theory. Test results of life and surface roughness of 60 bearing rollers NU309 were analysed. Thus, the presented example shows that the decision rules generation method based on the rough sets theory can be used for the analysis of tests results concerning the surface fatigue life, but the interpretation of its operation results always requires a critical evaluation of an expert.
✲ Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-10v41n6_p059.pdf (1.4M)

Streszczenie

W artykule przedstawiono metodykę opracowaną w celu redukcji modelu fizycznego tribometru z ciągłym rozkładem masy (bezwładności), sztywności podparcia oraz tłumienia do modelu dyskretnego. W modelu dyskretnym zastosowano zastępcze masy skupione i elementy sprężysto-tłumiące, których właściwości są dobrane w taki sposób, że charakterystyka drgań własnych tego modelu odpowiada charakterystyce rzeczywistego układu fizycznego. Dzięki dyskretyzacji modelu uzyskano możliwość prowadzenia w środowisku pakietu Simulink symulacji zachowania układu w różnych warunkach wymuszeń (obciążenie, prędkość) i dla różnych, charakterystyk tarcia. Model jest narzędziem do weryfikacji wyników badań tarcia.

Summary

In the paper a method for the creation of a discreet dynamic model of a tribometer with the influence of the tested friction phenomena included was presented. The distribution of inertia, stifness and damping are considered and substituted with the use of Rigid Finite Element Method with the effect of recreating the frequency response of the real system within the model. The Simulink package environment for ease of modification and development of the model components, as well as rapid computation of each problem case. The model will serve as an aid to the intrpretation of experiments on dynamic friction and for pre – experiment tribometer dynamic tune up.
✲ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. G. Narutowicza 11/13, 80-233 Gdańsk.
Tribo-10v41n6_p069.pdf (422K)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych materiałów kompozytowych na osnowie stopu aluminium zawierających cząstki węgla o strukturze amorficznej. Do modyfikacji właściwości tribologicznych użyto węgla szklistego uzyskanego w procesie pirolizy żywicy fenolowo-formaldehydowej. W badaniach starano się określić czynniki decydujące o tym, czy węgiel szklisty może być wykorzystany jako komponent decydujący o właściwościach tribologicznych. Ocena przydatności węgla szklistego w kompozytach została dokonana na podstawie badań podstawowych właściwości mechanicznych oraz badań współczynnika tarcia i zużycia. Dokonano oceny wpływu wielkości i udziału zbrojenia charakterystyki tribologiczne (współczynnik tarcia i zużycie) i podstawowe właściwości mechaniczne (wytrzymałość na rozciąganie i udarność). Badania współczynnika tarcia wykazały, że ze wzrostem ilości zbrojenia (od 5 do 20%) następuje obniżenie współczynnika tarcia z 0,4 dla udziału 5% do około 0,12 dla udziału 20%. Również wielkości cząstek (w badaniach wykorzystano cząstki 80–200 µm) ma wpływ na współczynnik tarcia. Cząstki o wielkości 200 µm pozwalają na uzyskanie porównywalnych wartości współczynnika tarcia, w niewielkim stopniu zależnych od udziału zbrojenia. Wielkość cząstki wpływa na procesy związane z zużyciem wynikające z wyrywania i wykruszania zbrojenia z osnowy.

Summary

The results of the physicochemical properties of composite materials containing ceramic particles of carbon of amorphous structure are presented. The influence of the size and reinforcement value on tensile strength, impact, and tribological characteristics (the coefficient of friction and wear) were estimated. It was found that the reinforcement value primarily defines mechanical properties. The enlargement of particle values leads to the decreasing of tensile strengths and impact strengths. The research on the coefficient of friction proved, that an increase of the reinforcement value leads to a decrease in the coefficient of friction from 0.4 for 5% value to about 0.12 for 20% of particle value. It has been also proved that the size of particles has some influence on the coefficient of friction. The coefficient of friction is comparable for the composites containing particles of 200 µm size and has little dependence on the reinforcement value. The reason are the changes in surface area of composite, being the result of pulling out and crumbling out the reinforcement from the matrix.
✲ Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Technologii Materiałów, e-mail: .
Tribo-10v41n6_p079.pdf (166K)

Streszczenie

Dialkilo(arylo)-etoksyditiofosforany cynku (ZETP) – nowo otrzymane pochodne O,O-diestru kwasu ditiofosforowego ze względu na niższą zawartość fosforu i siarki w cząstece i wyższą temperaturę rozkładu niż dialkilo(arylo)ditiofosforany cynku (ZDTP) mogą obniżać zatruwanie katalizatorów spalin z silników samochodowych. Badania tarciowe przeprowadzone zostały na aparatach tarciowych; kula–tarcza (T-11) i czterokulowym. Do badań tarciowych użyto roztworów ZETP w bazach olejowych: sebacynianie diizooktylu, polialfaolefina/adypinianie diizooktylu i oleju mineralnym. Stwierdzono wpływ wielkości, szybkości i organizacji zaadsorbowannych cząsteczek dodatków (admicelii), długości łańcuchów etoksylowych w nowo zsyntezowanych dialkilo (arylo)-etoksyditiofosforanach cynku na ich zróżnicowane właściwości przeciwtarciowe i przeciwzużyciowe.
✲ Katedra Technologii Chemicznej i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki, ul. Pomorska 163, 90-236 Łódź.
Tribo-10v41n6_p087.pdf (2.2M)

Streszczenie

Przedstawiona tematyka jest kontynuacją dotychczas prowadzonych badań substancji smarowych na bazie wody i aktywnych powierzchniowo związków. Przewiduje się wykorzystanie uzyskanych rezultatów do opracowania składu cieczy eksploatacyjnych. Wytypowany dodatek, kaprylo-amfoproponian sodu (CyNa), modyfikujący właściwości smarne wody, jest amfoterycznym związkiem powierzchniowo czynnym. Właściwości zatarciowe wodnych roztworów CyNa są określane za pomocą aparatu czterokulowego (T-02). Wyznaczono obciążenie zacierające (Pt), obciążenie zatarcia (Poz) oraz graniczny nacisk zatarcia (poz). Na podstawie uzyskanych wyników analizowano zdolności przeciwzatarciowe wodnych roztworów stosowanego surfaktantu.

Summary

The subject matter of this paper is a continuation of research on water and surface active agents as lubricants. It is assumed that data obtained shall be used to develop working fluid formulations. The additive chosen, sodium caprylamphopropionate (acronym: CyNa), is an amphoteric surfactant. The seizure properties of water based solutions of CyNa were determined by the four-ball tester (T-02). Scuffing load (Pt), seizure load (Poz) and limiting pressure of seizure (poz) were determined.
✲ Politechnika Radomska, Katedra Chemii, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom, e-mail: .
Tribo-10v41n6_p099.pdf (211K)

Streszczenie

Celem pracy jest poszukiwanie nowych, efektywnych baz substancji smarowych, obniżających opory ruchu i zużycie. W artykule wykazano, że ciecze jonowe mogą wpływać na niezawodność i trwałość układów tribologicznych. Substancje te występują w temperaturach „pokojowych” w stanie ciekłym w postaci jonów. W pracy określano charakterystyki tribologiczne trzech związków zaliczanych do imidazoliowych cieczy jonowych, różniących się rodzajem anionu. Badania tribologiczne prowadzono w skojarzeniu materiałowym stal–stal (aparat czterokulowy T-02). Analizowano opory ruchu i zużycie, których miarą było odpowiednio współczynnik tarcia oraz średnica skazy. Po testach analizowano profile zużycia skazy kulek. Z uzyskanych rezultatów badań tribologicznych wynika, że badane ciecze jonowe charakteryzują się niższymi oporami ruchu oraz mniejszym zużyciem w porównaniu z olejem parafinowym. Najniższymi wartościami współczynnika tarcia 0,08 charakteryzuje się ciecz jonowa zawierająca anion 3-aminotriazolanowy. Analiza uzyskanych rezultatów wskazuje, że imidazoliowe ciecze jonowe mogą być bardzo skutecznymi i efektywnymi bazami substancji smarowych.

Summary

This paper concerns research on new, effective lubricant bases that reduce friction and seizure. It is shown, that ionic liquids are substances that influence the reliability and durability of tribosystems. At room temperatures, they are liquids and consist of only ions. Tribological characteristics of three imidazolium compounds differing in anion were researched. Tribological investigation was carried out on a four-ball tester (T-02), steel-steel contact. Motion resistance (friction coefficient) and seizure (wear scar diameter) were analysed. Profiles of balls after tests were also analysed. Ionic liquids researched have better tribological characteristics in comparison to paraffin oil. The lowest (0.08) friction coefficient value was obtained for an ionic liquid containing 3-aminotriazolan anion. It is stated that imidazolium ionic liquids can be an effective base for lubricants.
✲ Politechnika Radomska, Katedra Chemii, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
✲✲ Politechnika Poznańska, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Zakład Technologii Chemicznej, pl. Skłodowskiej-Curie 2, 60-965 Poznań.
Tribo-10v41n6_p107.pdf (258K)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące nacisków bocznych podczas zagęszczania mieszanki wapienno-piaskowej na ścianki formyo przekroju kołowym. Do tego celu wykorzystano stanowisko wyposażone w czujniki tensometryczne na różnych wysokościach formy. Uzyskane wyniki badań pozwoliły na dobór modelu tarcia.

Summary

The paper presents the results of studies on pressures exerted by the compaction process of lime-sand mixture on the side-wall of circular forms. For this purpose, a stand was equipped with strain gauges placed at different form heights was used. The results will make it possible to choice an appropriate friction model.
✲ mgr inż., Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, e-mail: , tel. (085) 746-93-14.
∗∗ dr hab. inż. prof. nzw. PB, Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, e-mail: , tel. (085) 746-93-05.
Tribo-10v41n6_p117.pdf (830K)


Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika tarcia przeprowadzone z wykorzystaniem różnych urządzeń badawczych. W badaniach uwzględniono różne pary skojarzeń materiałowych. Doświadczenia przeprowadzono na urządzeniu T10 z pionowym (T10V) oraz poziomym (T10H) ustawieniem osi obrotu próbki i urządzeniu T11 z pionowym usytuowaniem osi. Eksperyment badawczy zaplanowano zgodnie z metodą Taguchiego w celu wyznaczenia parametrów procesu pozwalających na minimalizację rozrzutu wyników pomiaru. Przedstawione w artykule analizy dotyczą identyfikacji wpływu urządzenia badawczego na wyznaczenie współczynnika tarcia suchego w różnych warunkach prowadzenia procesu. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano również oceny wpływu parametrów procesu wilgotności, obciążenia i prędkości na wyniki pomiaru współczynnika tarcia trzech różnych skojarzeń materiałowych badanych na analizowanych urządzeniach badawczych.

Summary

The article presents the research results of friction coefficient measurements with the use of different tribotesters. Different friction couples materials were investigated. The experiments were carried out on tester T10 with a vertical (T10V) and horizontal (T10H) position of the friction couple and tester T11 with the axis in a vertical position. The research was planned with the use of the Tagutchi method in order to process parameter determination that enable the research results scatter to be minimised.
The analysis presented in the article concern the identification of the tribotester’s influence on the dry friction coefficient in different conditions of the friction process. Based on experimental results, conducted for different materials on different tribotesters, the process parameters of humidity, load, and velocity influence on the measurements of the friction coefficient was also estimated.
✲ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. K. Pułaskiego 6/10.
Tribo-10v41n6_p123.pdf (177K)

Streszczenie

Celem prac było sprawdzenie możliwości zastosowania oleju naturalnego i białego jako bazy olejów przekładniowych. Testom poddano cztery modelowe oleje przekładniowe – z bazą mineralną, syntetyczną węglowodorową (PAO), białą i naturalną (olej rzepakowy). Zastosowane oleje bazowe miały zbliżoną lepkość kinematyczną. Do olejów bazowych dodano pakiety dodatków charakterystyczne dla olejów przekładniowych, tj. dodatki smarnościowe typu EP (przeciwzatarciowe), dodatek przeciwpienny oraz inhibitor utleniania.
Wykonano testy tribologiczne z użyciem aparatów czterokulowych (pracujących w styku ślizgowym i tocznym) oraz stanowiska przekładniowego. Oznaczono także właściwości fizykochemiczne olejów po procesach starzenia.
Stwierdzono, że w porównaniu z olejami „klasycznymi” (mineralny, PAO) olej z bazą białą pozwala polepszyć odporność kół zębatych na mikropitting, wykazuje wyższą odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, podobny poziom drgań przekładni oraz wykazuje zbliżoną stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych. Ma jednak wadę – znacznie przyspiesza pojawianie się pittingu elementów łożysk tocznych.
W porównaniu z olejami „klasycznymi” olej z bazą naturalną (rzepakową) pozwala obniżyć poziom drgań przekładni, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, zbliżoną odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania. Wykazuje jednak liczne wady – spadek odporności kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, znacznie niższą odporność kół zębatych na mikropitting, znaczne przyspieszenie pojawiania się pittingu elementów łożysk tocznych oraz gorszą stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych.
Stwierdzone wady olejów z bazą białą i naturalną, w przypadku braku możliwości ich usunięcia, można skompensować poprzez stosowanie ich do smarowania węzłów tarcia (np. przekładni zębatych) pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń. Dodatkowo dla oleju naturalnego zalecane jest skrócenie okresu eksploatacji.

Summary

The aim of the work was to assess the possibilities of using natural and white oils as potential bases of gear oils. Four model gear oils were tested – with mineral, synthetic hydrocarbon (PAO), white, and natural (rapeseed) base oil, all of similar viscosity. The oils contained additives typical of gear oils, e.g. EP additives, antifoam additives, and antioxidants.
Tribological four-ball tests (with sliding and rolling contact) and gear tests were performed. In addition, physico-chemical analyses of the aged oils were carried out.
The results show that, in comparison with “classical” oils, the white oil gives a better resistance of gears to micropitting, more stable physico-chemical characteristics during the long storage, similar antifriction properties, similar resistance of gears to scuffing under extreme conditions, close resistance of gears to pitting, a similar level of gear vibrations, and close thermo-oxidative stability in gear experiments. The white oil also shows a drawback, which is a significant acceleration of the pitting of bearing balls.
In comparison with “classical” oils, the natural (rapeseed) oil reduces the level of gear vibrations, gives similar antifriction properties, a similar resistance of gears to pitting, and close stability of physico-chemical characteristics during the long storage. However, the natural oil shows numerous drawbacks, e.g. a lower resistance of gears to scuffing under extreme conditions, a much lower resistance of gears to micropitting, a significant acceleration of pitting of bearing balls, and worse thermo-oxidative stability in gear experiments.
When removal of the drawbacks of the white and natural oils appears impossible, they can be partly compensated by using them for the lubrication of machine elements (e.g. gears) working under moderate conditions. Additionally, in case of natural oils, it is recommended that the time of their exploitation should be shortened.
∗ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB (ITeE – PIB), ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, e-mail (osoba kontaktowa): , tel. 48-3644241, w. 209.
Tribo-10v41n6_p137.pdf (870K)

Abstract

The wear mechanism of the coating/steel tribosystem compared with that for conventionally used steel/steel friction contacts under sliding conditions lubricated with base oil with various concentrations of extreme-pressure (EP) additive is studied. A four-ball apparatus was used to determine the scuffing resistance of both tribosystems. The improvement of tribological properties in the case of coating/steel tribosystem was found to be governed by the reduction of the adhesion between rubbing surfaces of steel and coating material due to low chemical affinity (similarities) between them and by the ability of EP additive to react with steel surfaces generating a protective film preventing scuffing.

Streszczenie

W pracy dokonano porównania mechanizmów zużywania skojarzenia powłoka/stal w warunkach zacierania smarowanego olejem z różnymi stężeniami dodatku przeciwzatarciowego typu EP (extreme pressure) do mechanizmu zużywania skojarzenia stal/stal. Badania odporności na zacieranie przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokulowego w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Na podstawie wyników badań tribologicznych i analiz powierzchni zaproponowano opis mechanizmu zużywania w warunkach zacierania skojarzenia powłoka/stal smarowanego olejem bazowym z dodatkiem EP. Wyjaśnia on poprawę charakterystyk tribologicznych skojarzenia powłoka/stal w stosunku poprzez: ograniczenie adhezji wynikające ze zmiany powinowactwa materiałów trących, transfer materiału powłoki na element stalowy i powstawanie produktów reakcji dodatków ze stalą, które tworzą warstewkę chroniącą przed inicjacją zacierania.
✲ Institute for Sustainable Technologies National Research Institute (ITeE – PIB), 6/10 K. Pulaskiego, 26-600 Radom, Poland.
✲✲ Tallinn University of Technology, 5 Ehitajate street, 19086 Tallinn, Estonia.
Tribo-10v41n6_p153.pdf (819K)

Streszczenie

Podczas transportu butelek szklanych na przenośnikach powierzchnie ich ulegają uszkodzeniu w miejscach styku. Powstają ślady zużycia w postaci pierścieni na obwodzie.
Przeciwdziałanie temu procesowi polega między innymi na stosowaniu cieczy antyscuffingowych.
W artykule przedstawiono oryginalną metodę badania skuteczności działania takich cieczy oraz zamieszczono wyniki badań porównawczych dla kilku z nich.
Wykazano przydatność zaprojektowanego stanowiska do badania zużycia. Stanowisko to nazwano „aparatem czterobutelkowym”.

Summary

During transport on conveyor, glass bottle surfaces are damaged on their surface of contact. Wear traces in the form of rings arise. Counteracting this process involves, in particular, the use of antiscuffing fluids. The paper presents an original method for testing the effectiveness of such fluids, and provides the results of comparative tests for several of them. The research also demonstrated the usefulness of designed test bench, which has been called “four-bottle test apparatus”.
Tribo-10v41n6_p169.pdf (180K)

Streszczenie

Kompozyty na osnowie stopów aluminium wzmacniane cząstkami ceramicznymi SiC znajdują zastosowanie w budowie węzłów tarcia wykorzystywanych w przemyśle maszynowym, lotniczym oraz samochodowym.
Rozmieszczenie cząstek zbrojących w osnowie, ich udział objętościowy, kształt oraz wielkość determinują strukturę, a zatem i właściwości materiału. W artykule przedstawiono możliwości kształtowania rozmieszczenia cząstek w odlewie poprzez zastosowanie odlewania ciśnieniowego. Badaniami objęto kompozyty na osnowie stopu AK12 zbrojonego cząstkami SiC o wielkości 10 µm, 25 µm, 50 µm oraz ich mieszaniną. Właściwości tribologiczne, w skojarzeniu żeliwo–kompozyt, badano w warunkach tarcia technicznie suchego, wykorzystując tester T-01. Na podstawie przeprowadzonych badań mikroskopowych i profilografometrycznych powierzchni kompozytów AK12–SiC po współpracy opisano zależność pomiędzy wielkością cząstek zbrojących a geometrią warstwy wierzchniej kompozytu. Przeprowadzone badania pozwoliły na opracowanie modelu zużycia tribologicznego kompozytu w zależności od wielkości cząstek zbrojących.
✲ Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii , tel. 326034367.
Tribo-10v41n6_p177.pdf (2.0M)

Streszczenie

Tarcie statyczne odgrywa istotną rolę przy wyznaczaniu podczas projektowania całkowitych oporów ruchu elementów maszyn pracujących cyklicznie, zwłaszcza tych, które realizują ruch posuwisto-zwrotny. Straty tarcia w tego typu elementach mogą znacznie obniżyć sprawność całego urządzenia podczas rozruchu. Można do nich zaliczyć między innymi uszczelnienia techniczne pracujące w ruchu posuwisto-zwrotnym oraz łożyska ślizgowe pracujące okresowo. Ślizgowe elementy maszyn, również pracujące cyklicznie, często wytwarzane są z materiałów polimerowych, które umożliwiają ich pracę praktycznie bez smarowania.
Badania tribologiczne wybranych par ślizgowych przeprowadzono na stanowisku do badania tarcia statycznego. Wybranymi materiałami były kompozyty polimerowe na osnowie politetrafluoroetylenu (PTFE) zawierające jako napełniacze proszek brązu, grafit oraz włókna szklane. Kompozyty te współpracowały ze stalą C45 w warunkach tarcia suchego. Wyniki badań wykazały istotny wpływ napełniaczy na wartość współczynnika tarcia statycznego. Najwyższą wartość współczynnika tarcia zaobserwowano dla kompozytów zawierających proszek brązu, a najniższą dla kompozytów zawierających grafit. Zwiększenie zawartości napełniacza w kompozycie PTFE prowadzi do wzrostu wartości współczynnika tarcia statycznego. Adhezja napełniaczy (proszek brązu, grafitu) do stali, a także ich oddziaływania mechaniczne (włókno szklane) odgrywają ważną rolę w oporach tarcia statycznego.

Summary

Determination of frictional resistance, apart from durability, is a significant issue during the designing of sliding machine elements, especially these that work in reciprocating motion. Friction losses in these elements may cause a significant decrease of the whole system efficiency during the start-up period.
Tribological investigations of selected sliding couples (PTFE composite on metal) in the static friction were carried out on the rig. The material of selected polymeric composites for tribological investigations was based on polytetrafluoroethylene (PTFE). The fillers were made of bronze powder, graphite, and glass fibre. These composites co-operated with steel C45 in dry friction conditions.
Test results demonstrated the significant influence of fillers on the value of the static friction coefficient. The highest value of the coefficient of friction was observed for composites containing bronze powder and the lowest value for the composites containing graphite.
Increasing the filler content in the composite leads to an increase in the value of the coefficient of static friction. Adhesion of fillers (bronze powder, graphite) to steel and their mechanical effects (glass fibre) play an important role in the resistance of static friction.
✲ Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-10v41n6_p187.pdf (1.7M)

Streszczenie

Bionika jest nauką wskazującą zasady działania systemów technicznych, których charakterystyka jest zbliżona do charakterystyki żywych organizmów. Niniejsza praca przedstawia tribologiczne aspekty bioniki. Uzasadnienie niniejszych rozważań bierze podstawę z następujących stwierdzeń:
– świat biologii jest częścią świata fizyki, dlatego prawa mechaniki oraz tribologii mogą być także stosowane w systemach żywych organizmów.
– w procesie ewolucji, żywe systemy znajdujące się w ruchu wykształciły narządy uzyskujące minimalną albo maksymalną wartość siły tarcia. W technice mamy łożyska (wymagana minimalna wartość siły tarcia) oraz sprzęgła, hamulce (pożądana maksymalna siła tarcia).

Summary

Bionics indicates the main principles of the technical systems that are similar to the characteristics of living organisms. This paper presents tribological aspects of bionics. The reason for such considerations is supported in following statements:
• The biological world is a part of the physical world; therefore, the rules of mechanics and tribology can also be applied to living systems.
• In the evolutionary process, living motion systems become optimised to minimise friction at one end of the system, while maximising it at the other end. For example in technical world, we have bearings (small frictions) and couplings (large friction desired).
• The biological diversity of technical applications is immense. Attachment structures are found in a great variety among animals and plants on the one hand, and technical devices, on the other hand, include various sorts of barbs, hooks, suction cups, and sticky pads. They operate by the use of various non-Newtonian liquids, elastic and hypo-elastic materials, and molecular adhesion forces.
• znajdujemy różnorodne powiązania budowy zespołu tkanek u zwierząt i roślin z jednej strony oraz technicznych urządzeń z drugiej strony do dyczących między innymi zawieszeń, podparć, spoin i tym podobnych.
Tribo-10v41n6_p199.pdf (1.8M)

Streszczenie

W niniejszej pracy autorzy przedstawiają plan badań mikro i nanotribologicznych chrząstki stawowej oraz chondrocytów podczas ich opływu oraz odżywiania cieczami biologicznymi w inkubatorze CO2.
Proponowane badania prowadzone będą między innymi we współpracy z Zakładem Hematologii Eksperymentalnej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. W zakładzie tym prowadzone będą badania dotyczące hodowli chondrocytów i badań histologicznych, natomiast pozostałe badania mikro- i nanotribologiczne wykonane będą w laboratoriach tribologicznych.
Badania zawarte w pracy dotyczą: wyznaczania mikrosił tarcia spoczynkowego pomiędzy powierzchnią chondrocytów a międzykomórkową macierzą białkową oraz wyznaczania prędkości przepływów cieczy o własnościach nienewtonowskich w supercienkich warstwach granicznych wokół chrząstki w inkubatorze CO2, a także wyznaczanie prędkości ścinania wpływającej na lepkość pożywki.

Summary

Vitreous cartilage is an important element of the human skeleton, because it makes bone growth possible and forms joint surfaces. The vitreous cartilage consists of cartilage cells and chondrocytes which produce an extra-cell matrix.
The commonly applied and effective method of therapy of developed degenerative changes in joints of human lower limbs (mainly of knee and hip joints) is mechanical reconstruction of a used joint by replacing it with a complete endoprosthesis.
Despite its unquestionable advantages, the alloplastics are not free of many shortcomings. An artificial joint does not precisely model the joint’s surfaces and detrimentally changes biomechanical processes in the part of pelvis in which the joint’s sleeve is located, as well as in the root closer to thigh bone. From clinical observations, it results in the “lifetimes” of endoprostheses range from 10 to 13-15 years after a correctly performed operation and the correct use of the implant. For this reason, more effective methods for the treatment of joint cartilage decrements are still being researched.
One method is to investigate cartilage and chondrocytes in an incubator of CO2.This paper presents a current view concerning the study process of cartilage and chondrocytes in an incubator, and it is presented from the side of mechanics, especially hydromechanics methods.
The research determined flow velocity fields of viscous, non-Newtonian biological nutrition liquid as well as friction forces generated within the boundary layer around surfaces of investigated cartilage or tissues. Additionally, were considered potential flows from the joint cavity of joint fluid which nourish joint cartilage after its implantation.
✲ Technical University of Koszalin, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, PL 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15-17, Poland; .
✲✲ Gdynia Maritime University, Morska Street 81-87, 81-225 Gdynia, Poland; .
Tribo-10v41n6_p209.pdf (157K)

Streszczenie

Niniejsza praca przedstawia tribologiczny opis mikrowęzłów tarciowych, o dużej wartość siły tarcia adhezyjnego pomiędzy stykającymi się powierzchniami dwóch elementów.
Rzepy syntetyczne są przykładem technicznym węzłów tarcia
w mikroskali, których charakterystyka jest zbliżona do charakterystyki rzepu naturalnego w postaci dużej ilości mikrohaczyków występujących w owocostanie łopianu. Rzep syntetyczny składa się z dwóch elementów, z tym że powierzchnia jednego jest pokryta dużą ilością mikrohaczyków, natomiast powierzchnia drugiego ma warstwę z licznymi mikropętelkami. Przy docisku obu takich elementów następuje ich zespolenie. Ponieważ mikrohaczyki i mikropętelki są mikroskopijnych wymiarów, stąd siły zaczepu pomiędzy nimi są porównywalne z siłami tarcia i adhezji. Opisany w pracy mechanizm węzłów tarcia ma zastosowanie przy produkcji rzepów syntetycznych odpornych na zużycie.

Summary

Present paper shows the tribological description of friction micro-nods where the largest adhesion friction forces between two cooperating surfaces ought to be produced. The presented development has applications during the production of fasteners with minimum wear.
In 1948, the Swiss engineer George de Mestral was cleaning his dog of burrs picked up on a walk when he realised how the hooks of the burrs clung to the fur. George de Mestral named his invention “Velcro”, which is a portmanteau of the two French words velours and crochet, or “hook”.
Velcro is a brand name of fabric hook-and-loop fasteners. It consists of two layers: a “hook” side, which is a piece of fabric covered with tiny hooks, and a "loop" side, which is covered with even smaller and “hairier” loops. When the two sides are pressed together, the hooks catch in the loops and hold the pieces together. When the layers are separated, the strips make a characteristic “ripping” sound. Velcro hook-and-loop fasteners can be made of many things. The first samples were made of cotton, which proved to be impractical. Nylon and polyester are the fibers most commonly used now. Velcro fasteners made of Teflon loops, polyester hooks, and glass backing are used on space shuttles.
The term Velcro is a registered trademark in most countries. Generic terminology for these fasteners include “hook and loop”, “burr” and “touch” fasteners.
✲ Technical University of Koszalin, Institute of Mechatronics, Nanotechnology and Vacuum Technique, PL 75-620 Koszalin, ul. Racławicka 15-17, Poland; .
✲✲ Gdynia Maritime University, Morska Street 81-87, 81-225 Gdynia, Poland; .
Tribo-10v41n6_p219.pdf (2.3M)

Summary

The family of the Pearson’s distributions of probability has been presented. These distributions have been defined as the functions of the asymmetry and concentration of the random variable, i.e. the dimensionless skewness parameter Sk and the dimensionless kurtosis parameter Ku. The probability distributions of the seven Pearson’s distributions have been given. The connecting point of these distributions is a normal one. The results of the measurements of the surface roughness of a number of the unworn and worn machine elements have been presented, for which the Pearson’s analysis has been applied.

Streszczenie

Przedstawiona została rodzina rozkładów Pearsona. Rozkłady te zostały zdefiniowane jako funkcje współczynników asymetrii i skupienia rozkładu zmiennej losowej, tj. bezwymiarowych parametrów skośności Sk oraz kurtozy Ku. Podano gęstości prawdopodobieństwa dla siedmiu typów rozkładów Pearsona z punktem łączącym, będącym rozkładem normalnym. Przedstawiono wyniki pomiarów chro
powatości powierzchni dla zestawu niezużytych i zużytych elementów maszyn, dla których przeprowadzono analizy zgodności według systemu Pearsona.
✲ Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom/Łódź, Łódź University of Technology Faculty of Mechanical Engineering.
Tribo-10v41n6_p229.pdf (266K)

Streszczenie

W eksploatacji obserwuje się przyspieszone zużywanie szyn kolejowych w miejscach, występowania ich współpracy z kołami przy zwiększonym poślizgu. Należą do nich ostre łuki, wzniesienia czy odcinki, na których występują częste rozruchy pojazdów szynowych. Zatem poślizg wywiera istotny wpływ na zużywanie szyn. W artykule przedstawiono wpływ poślizgu na zużycie oraz zmiany w mikrostrukturze warstwy wierzchniej pierwszej, polskiej bainitycznej stali szynowej. Próbki wykonane z tej stali poddano badaniom tribologicznym przy tarciu tocznym z poślizgiem. Parametrem tych badań był poślizg. Wyniki badań obejmowały zużycie i siłę tarcia w testowym skojarzeniu. W celu ustalenia mechanizmów zużywania przeprowadzono obserwacje mikroskopowe materiału warstwy wierzchniej próbek. Pozwoliły one na określenie wpływu, jaki wywiera poślizg na zmiany grubości warstwy odkształconej plastycznie oraz rodzaj i głębokość występowania pęknięć w tej warstwie.

Summary

During operating, more intense wear of rails is observed on curves, slopes, and places of frequent rail vehicle starting. In these places, a higher slippage between wheels and rails occurs. Thus, the slippage is a significant factor that influences the wear of rails. In the present work, the influence of the slippage on wear and microstructural changes of the first Polish bainitic rail steel is presented. Specimens made of that steel were subjected to rolling-sliding friction and wear tests. The slippage was the test parameter. To determine wear mechanisms, optical microscopic observations were carried out. Their results enabled the influence of the slippage on plastically de- formed layer thickness as well as crack length and depth determination.
✲ dr inż., Politechnika Śląska, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. (32) 603 41 52, fax (32) 603 42 92, e-mail: , .
✲✲ dr inż., Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617 26 19, fax (12) 617 31 90, e-mail: , .
Tribo-10v41n6_p237.pdf (7.9M)

Streszczenie

W referacie zaprezentowano przykładowe wyniki obliczeń uzyskane dzięki zastosowaniu rozwijanej w Politechnice Gdańskiej nowej metody oceny własności hydrodynamicznych łożysk wzdłużnych. Bazuje ona na wykorzystaniu techniki automatycznej wymiany informacji pomiędzy uwzględnianymi w analizach problemów obliczeń łożyskowych obszarami zadania, tj. płynowym i strukturalnym, wykorzystując w tym celu dostępne programy obliczeniowe MES (technika FSI – Fluid Solid Interaction). Analizy przeprowadzono dla łożyska wzdłużnego, dla którego uzyskano również wyniki badań doświadczalnych na stanowisku SON Politechniki Gdańskiej. Porównano wybrane wyniki analiz obliczeniowych oraz badań doświadczalnych, przeprowadzając w ten sposób weryfikację modelu obliczeniowego.

Summary

In this paper, some example results of calculations focused on the assessment of pivoted pad thrust bearing operation are presented. Results were obtained with the use of a calculation technique called FSI (Fluid Structure Interaction). This method utilises the automatic exchange of information between fluid (evaluated with CFD) and structural (evaluated with FEM) domains, which are necessary in bearing lubrication problem investigations.
Analysis was carried out for a hydrodynamic thrust bearing, for which experimental data had been collected at Gdansk University of Technology SON test stand. Selected results of theoretical investigations were compared to results of measurements, and on this basis, proposed model accuracy was determined.
✲ Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, tel.: (58) 347 25 84, fax.: (58) 347 27 42, e-mail: , e-mail: , e-mail: , e-mail: .
Tribo-10v41n6_p247.pdf (237K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ stanu energetycznego warstwy
wierzchniej stopu aluminium na jej zwilżalność aktywnymi i nieaktywnymi powierzchniowo substancjami smarującymi. Stan energetyczny oceniano na podstawie analizy zmian swobodnej energii powierzchniowej obliczanej (metodą zawartą w normie ASTM D5946) w oparciu o pomiary statycznego kąta zwilżania. Zwilżalność charakteryzowano na podstawie obserwacji zmian statycznego kąta zwilżania dla trzech substancji smarujących: oleju parafinowego, oleju Tranself EP (przeciwzatarciowe dodatki fosforowo-siarkowe) i oleju Total Azolla ZS100 (przeciwzużyciowy dodatek alkiloditiofosforanu cynku). Stwierdzono, że wzrost swobodnej energii powierzchniowej wpływa na zmianę zwilżalności powierzchni aluminium w przypadku smarowania olejem parafinowym (nieaktywnym powierzchniowo) i olejami z dodatkami AW/EP. Dla nieaktywnego środka smarowego wykonano także analizę zwilżalności na podstawie wykonanych pomiarów dynamicznego kąta zwilżania.

Summary

The influence of energy conditions of an aluminium alloy surface layer on its wettability by surface active and non-active lubricating mediums is presented in this article. Energy conditions were estimated based on the analysis of free surface energy changes calculated (by ASTM D5946 method) upon static wetting angle measurement. Wettability was characterised by the observation of static wetting angle for three lubricating mediums: paraffin oil, Tranself EP oil (EP phosphorus-sulphur additives), and Total Azolla ZS100 oil (AW zinc alkyldithiophoshate additive). It was found that the increase of free surface energy influences the improvement of wettability of the aluminium surface by inactive (paraffin oil) and active (with AW/EP additives) lubricating mediums. The analysis of wettability by inactive lubricating medium based on dynamic wetting angle observation was also carried out.
✲ Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-10v41n6_p257.pdf (222K)

Dalej: Uzupełnienie od: Andrzej Zaborski at.al. do Wojciech Żórawski ...