Streszczenie

W procesie eksploatacji ciągników rolniczych i kombajnów zbożowych zachodzi potrzeba okresowego wykonania obsługi technicznej w zakresie naprawy łożyskowań mechanizmu korbowego silników spalinowych. Stosowane rozwiązania techniczne w zakresie obróbki wykańczającej, regenerowanych szlifowaniem czopów wałów korbowych wymuszają jednak potrzebę ich docierania eksploatacyjnego, co jest efektem nieprzystosowania powierzchni roboczych do warunków użytkowania. W związku z tym podjęto badania zmierzające do ustalenia, czy uzyskiwany w naprawach stan chropowatości powierzchni roboczych czopów wałów korbowych może istotnie wpływać na ograniczenie trwałości węzła ślizgowego czop–panewka. Wykonano badania zużyciowe w układzie modelowym stanowiącym odwzorowanie materiałowe, a w przypadku czopów również geometryczne części rzeczywistych. Testy zużyciowe realizowano przy ustalonych wartościach prędkości ślizgania i obciążenia, przyjmując za zmienną chropowatość powierzchni rolek modelujących czopy wały korbowego. Na podstawie oceny statystycznej wyników badań wykazano, że istnieje istotna zależność między stanem początkowym mikrogeometrii rolek, opisanym wartościami średniego arytmetycznego odchylenia profilu od linii średniej (parametr Ra), a miarą liniowego zużycia materiału panewkowego próbki.
① Agrotechnical System Engineering; Szczecin University of Technology; Papieża Pawła VI 1 Street, 71-459 Szczecin, Poland; e-mail: .
spmom-10v45n4_p-007.pdf (410K)

Streszczenie

Opracowano metody laboratoryjne, które dotyczą wykorzystania trzech nowych testerów symulujących proces mielenia, jaki zachodzi w większości typów istniejących młynów węglowych. Wszystkie trzy testery łączą ścieranie i erozję z rozdrabnianiem. Przedmiotem tego badania było opracowanie procedury badań, która nadawałaby się do powszechnego stosowania w szacowaniu własności ściernych określonego węgla i do badania zużycia ściernego w różnych systemach mielących. Za pomocą nowej aparatury badano trzy odrębne problemy przemysłowe dotyczące kruszalności węgla. Wyniki z relatywnie prostych procedur laboratoryjnych, zaprojektowanych i przeprowadzonych zgodnie z zasadami podobieństwa, mogą być wykorzystane do prognozowania trwałości eksploatacyjnej elementów młynów węglowych. Tribologiczne procedury badawcze i aparatura mogą być wykorzystane do oceny własności ściernych dowolnego węgla i do badania odporności na zużycie dowolnego materiału konstrukcyjnego pracującego w warunkach dominującego procesu zużycia ściernego lub erozyjnego.
① Silesian University of Technology, Faculty of Mining and Geology, Institute of Mining Mechanisation, Akademicka 2A Street, 44-100 Gliwice, Poland; e-mail: .
spmom-10v45n4_p-019.pdf (1.1M)

Streszczenie

W niektórych elektrowniach opalanych węglem brunatnym pojawia się bardzo duże zużycie w młynach udarowych i związanych z nimi urządzeń, takich jak klapy sortownika, łupiarki i łuki przewodów paliwowych. W przemyśle energetycznym zużycie ścierne i erozyjne są ważnymi czynnikami generującymi koszty podczas transportu węgla surowego, podczas procesu kruszenia węgla, podczas podawania sproszkowanego paliwa do kotłów i podczas transportu popiołu. Opracowano trzy laboratoryjne metody badawcze oraz trzy odrębne testery: a) symulujący proces mielenia i zużycie erozyjne w węglowych młynach udarowych, b) symulujący zużycie erozyjne klap sortownika przez udar cząstek stałych paliwa węglowego, c) symulujący zużycie erozyjne na łukach przewodów paliwa węglowego oraz na rozdzielaczach.
① Silesian University of Technology, Faculty of Mining and Geology, Institute of Mining Mechanisation, Akademicka 2A Street, 44-100 Gliwice, Poland; e-mail: .
spmom-10v45n4_p-037.pdf (5.4M)

Streszczenie

Badania odporności na zużywanie opierają się na analizie przemian termodynamicznych zachodzących w systemie termodynamicznym otwartym. Celem opisanych w artykule badań jest stwierdzenie, w jakich warunkach układ trący uzyskuje największą odporność. Weryfikację rozważań teoretycznych umożliwia wykorzystanie odpowiednich stanowisk badawczych.
Wykonane zostało nowe urządzenie służące do badań odporności układów sprzęgających. W artykule omówiono jego konstrukcję oraz możliwości badawcze. Jest to zmodyfikowany układ typu trzpień-tarcza modelujący typowe warunki pracy tarczowego mechanizmu hamulcowego lub sprzęgłowego, ale z wymuszeniem temperatury strefy tarcia. Oprócz części mechanicznej stanowisko wyposażone jest w kriocyrkulator służący do ustalania i stabilizowania temperatury w strefie tarcia.
Założenia konstrukcyjne nowego testera opierają się na modelu fizycznym zakładającym, że system tribologiczny jest w stanie wymieniać energię i materię z otoczeniem, przy czym przyczyną wszelkich przemian zachodzących w systemie i na jego granicach jest praca tarcia. Wywołuje ona wzrost energii wewnętrznej układu, a także jej dyssypację na sposób ciepła kompensująca dyssypację mechaniczną, czyli zużywanie.
Dane zawarte w katalogach materiałowych dotyczące właściwości tribologicznych materiałów podawane są dla warunków pracy w temperaturach dodatnich, co może być błędne w przypadku ich wykorzystania przy doborze materiałów na pary tarciowe przeznaczone do pracy w niskich temperaturach. Urządzenie pozwala na sporządzenie niskotemperaturowych charakterystyk tribologicznych par tarciowych.
W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że istnieje temperatura, w której dane skojarzenie materiałowe wykazuje minimum zużycia, np. dla skojarzenia C80U/145Cr6 jest to 25°C.
① Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Radom, 29 Malczewskiego Street, 26-600 Radom, Poland; e-mail: .
spmom-10v45n4_p-055.pdf (2.6M)

Streszczenie

W artykule zaprezentowano sposób analitycznego wyznaczenia trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcyjnych dla przypadku obciążenia cyklami jednorodnymi oraz dla zmiennego widma obciążenia. Opis deterministyczny rozwoju pęknięcia oparto na zależności Parisa zawierającej współczynniki korekcyjne uwzględniające geometrię elementu oraz geometrię pęknięcia, a także zjawiska związane z oddziaływaniem zmiennego widma obciążenia. Zależności końcowe na trwałość zmęczeniową zostały wyznaczone dla dwóch przypadków szczególnych, gdy wykładnik równania Parisa m = 2 oraz m = 4. Przedstawiony przykład obliczeniowy pozwolił na przeprowadzenie weryfikacji liczbowej opracowanego modelu oraz zobrazował aplikacyjny charakter opracowanej metody.
① Air Force Institute of Technology, Księcia Bolesława 6 Street, 01-494 Warsaw, Poland.
② Military University of Technology, Kaliskiego 2 Street, 00-908 Warsaw, Poland, , tel. +48 22 683 77 89.
spmom-10v45n4_p-071.pdf (485K)


^

STANISŁAW MROZIŃSKI ①, JÓZEF SZALA ①

Problem of cyclic hardening or softening in metals under programmed loading

Zagadnienie cyklicznego umocnienia lub osłabienia metali w warunkach obciążenia programowanego

Key words

Fatigue life, cyclic properties, cyclic softening and hardening, fatigue tests.

Słowa kluczowe

Trwałość zmęczeniowa, cykliczne własności, cykliczne osłabienie lub umocnienie, testy zmęczeniowe.

Summary

Problem of cyclic hardening or softening in metals and their alloys has been known for over 40 years. Despite such a long period of time there is lack of the of universal models describing these processes. The basis of their valuation are experimental tests carried out under constant amplitude sinusoidal loadings. The tests can be performed under constant stress amplitude or constant strain amplitude. These conditions are not equivalent for the range of loadings, where the law of the linear relation of stress from strain is not valid. The problem of the cyclic hardening or softening in metals and their alloys becomes significantly complex in the case of variable amplitude loadings, typical for operating loadings of construction elements.
In the paper there was described the investigating of cyclic properties of three alloys: PA7 aluminium alloy strongly hardening cyclically, 30HGSA alloy steel strongly softening cyclically and C45 constructional steel which, depending on loading level, undergoes cyclic softening or cyclic hardening. The tests were carried out under programmed loadings with gradually increasing stress amplitude.

Streszczenie

Zjawisko cyklicznego umocnienia lub osłabienia metali i ich stopów jest znane od ponad 40 lat. Mimo tak długiego okresu badań brak jest ogólnego opisu uniwersalnych modeli tych zjawisk. Podstawą w ich ocenie są badania doświadczalne prowadzone w warunkach obciążeń sinusoidalnych stałoamplitudowych. Wyróżnia się badania ze stałą amplitudą naprężenia lub stałą amplitudą odkształcenia. Warunki te nie są równoważne w zakresie obciążeń, w których nie obowiązuje prawo liniowej zależności naprężenia od odkształcenia. Zagadnienie cyklicznego umocnienia lub osłabienia metali oraz ich stopów istotnie komplikuje się w przypadku zmiennoamplitudowych obciążeń, które są charakterystyczne dla obciążeń eksploatacyjnych elementów konstrukcyjnych.
W pracy opisano badania własności cyklicznych trzech stopów metali: stopu aluminium PA7 silnie umacniającego się cyklicznie, stali stopowej 30HGSA- podlegającej silnemu cyklicznemu osłabieniu oraz stali konstrukcyjnej C45, która w zależności od poziomu obciążenia ulega cyklicznemu osłabieniu lub cyklicznemu umocnieniu. Badania przeprowadzono w warunkach programowanych obciążeń ze stopniowo rosnącą amplitudą naprężenia.
① University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Poland.
spmom-10v45n4_p-083.pdf (631K)