TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA v XVII Nr 5, 2011 (239)

Streszczenie

Odporność polietylenu na zużycie i deformację trwałą wpływa na trwałość polimerowo-metalowych układów kinematycznych. Z myślą o zwiększeniu trwałości zabiegów alloplastyki został wprowadzony polimer GUR 1050 o ciężarze cząsteczkowym 9,2·106 g/mol, który przeznaczony jest zwłaszcza na implanty medyczne. Uzasadnia to celowość oceny odporności tego materiału na zużycie i odkształcenie, a także stwierdzenie, czy jego właściwości użytkowe można podwyższyć poprzez modyfikację radiacyjną. Próbki polimeru wyjściowego (bazowego) napromieniowano elektronami, stosując krotność napromieniowania i = 1–6 dawką 26 kGy. Analiza zmian wartości odkształcenia pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych wykazała wzrost odporności polietylenu na deformację trwałą w wyniku zastosowanego napromieniowania.
Poprawa właściwości mechanicznych została potwierdzona badaniami mikroindentacyjnymi. Stwierdzono wzrost twardości i modułu Younga. Efekt ten jest zachowany mimo przeciwnego trendu, który wywołuje rosnący stopień deformacji plastycznej polimeru pod wpływem obciążenia.
Badania tribologiczne wykazały znaczący wzrost (ok. 4 razy) odporności na zużycie ścierne polietylenu modyfikowanego radiacyjnie. Znaczne ograniczenie zużycia rokuje dłuższy okres współpracy węzła tarcia, co wydłuży czas użytkowania panewki w ludzkim organizmie.
Przedstawione w pracy wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która podwyższa badane właściwości funkcjonalne proporcjonalnie do zastosowanej dawki napromieniowania elektronami.

Summary

The resistance of polyethylene to wear and permanent deformation influences the durability of polymer-metal kinematic systems. The recently introduced polyethylene, GUR 1050, of a molecular weight of 9.2 • 106 g/mole is intended especially for medical implants. This justifies the need for evaluating the resistance of this material to wear and deformation and for determining if its functional properties can be improved by radiation modification. Samples of the initial (base) polymer were electron-irradiated with applying an irradiation multiplication factor I = 1–6 and a dose of 26 kGy. An analysis of changes in the deformation value under the influence of operational loads has shown an increase in the polyethylene resistance to permanent deformation as a result of the irradiation applied.
The improvement of mechanical properties has been confirmed in micro-indentation tests. An increase in the hardness and Young’s modulus was identified. This effect has been preserved despite an opposite trend that causes a growing level of plastic deformation of the polymer under the influence of load.
Tribological tests have shown a significant increase (by ca. 4 times) in the resistance to abrasive wear of the polyethylene modified through irradiation. The significant wear reduction prognosticates a longer life of the friction couple, which will prolong the durability of acetabular cups in the human organism.
The test results presented in the paper prove the effectiveness of modification through irradiation that enhances the tested functional properties proportionally to the applied dose of electron irradiation.
① Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Katedra Materiałoznawstwa, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, fax. +48323689572, e-mail:
Tribo-11v42n5_p011.pdf (320090 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki tribologicznych badań porównawczych kompozytów na osnowie polioksymetylenu (POM), o nazwie handlowej Tarnoform, z ciętymi włóknami aramidowymi oraz z proszkiem PTFE. Wymienione napełniacze występowały w kompozytach w różnych zestawieniach – pojedynczo i łącznie. Kompozyty wzmacniane włóknami aramidowymi, a także włóknami aramidowymi z jednoczesnym dodat kiem PTFE są nowymi materiałami, których właściwości tribologiczne nie zostały jeszcze szerzej zbadane. Do oceny właściwości tribologicznych badanych kompozytów podczas tarcia technicznie suchego ze stalą przyjęto także niemodyfikowany POM oraz POM z dodatkiem proszku PTFE, które stanowiły materiały odniesienia. Badania mikroskopowe SEM umożliwiły określenie wpływu stosowanych napełniaczy na zmiany zachodzące w budowie warstwy wierzchniej kompozytów POM po procesie tarcia. Na podstawie tych badań sformułowano hipotezę dotyczącą występujących rodzajów tarcia i zachodzących procesów zużywania podczas ślizgowej współpracy badanych kompozytów POM ze stalą w warunkach tarcia technicznie suchego.

Summary

The article presents the results of comparative tribological studies of composites based on polyoxymethylene (POM), with the trade name Tarnoform, with cut aramid fibres and PTFE powder. These fillers have occurred in the composites in different combinations - individually and together. Composites reinforced with aramid fibres and aramid fibres with the addition of PTFE are new materials, whose tribological properties have not yet been widely explored. To evaluate the tribological properties of the tested composites during technically dry friction on steel, an unmodified POM and POM with the addition of PTFE powder was also used, which were the reference materials. SEM microscopic examination allowed the researchers to determine the effect of fillers used on changes in the structure of the surface layer of POM composites after the process of friction. Based on these studies, a hypothesis concerning the types of friction and wear processes occurring during the sliding test of tested POM composites with steel in technically dry friction conditions was formulated.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-11v42n5_p021.pdf (221705 bajtów)

Streszczenie

W niniejszej pracy autorzy przedstawiają wyniki pomiaru topografii powierzchni współpracujących elementów w łożyskach tocznych przeprowadzone na mikroskopie sił atomowych (AFM).
Badaniu topografii powierzchni poddano elementy toczne (kulki, rolki) oraz bieżnie łożysk tocznych przepracowanych i nowych. Badania zostały przeprowadzone na mikroskopie sił atomowych typu NT-206 firmy MTM z Białorusi.
Zaprezentowane w pracy wyniki topografii powierzchni zawierają również wyliczone wartości chropowatości Ra i Rq oraz wartość maksymalnej odległości pomiędzy najniższą a najwyższą nierównością. Dzięki programowi komputerowemu SurfaceXplorer topografię powierzchni przedstawiono w pracy w trzech postaciach: mapy powierzchni, trójwymiarowego obrazu chropowatości powierzchni i profilu przez wybrany przekrój powierzchni. Dodatkowo zaprezentowano również rozkłady wysokości chropowatości.
Uzyskane wyniki pozwalają na dokonanie oceny stopnia i rodzaju zużycia badanych elementów w skali mikro, pomogą również w projektowaniu takiej warstwy wierzchniej elementów współpracujących, aby uzyskiwać jak najlepsze efekty tribologiczne.

Summary

In this paper authors present measurements results of the surface topography of the cooperating surfaces of rolling bearings conducted with an atomic force microscope (AFM).
Measurements of surface topography were made for rolling elements (balls, rollers) and races of non-used and used rolling bearings. In the investigations, the authors used the Atomic Force Microscope NT-206 produced in MTM in Minsk, Republic of Belarus.
The presented results of surface topography measurements include calculated values of profile roughness parameters Ra and Rq and the distance between maximum peak height and maximum valley depth. The application SurfaceXplorer was used for processing obtained data and the visualization of surface topography in the three forms: a surface roughness map, a three-dimensional surface topography plot and a profile graph in selected cross-section. Furthermore distribution functions graphs of peaks and valleys heights, tilt and orientation are presented.
The results and information about surface topography allows one to evaluate the degree and type of wear in microscale and will help to design surface layers with improved tribological properties.
① Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Techniki, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia.
Tribo-11v42n5_p031.pdf (372786 bajtów)

Summary

In this paper, the results of EPR measuring of free radicals for two types of polyethylene of ultra high molecular weight: GUR 1020 and GUR 1050 are presented. Samples were irradiated by electron beam energy of 10 MeV and dose 26 kGy a number of times (i = 1, 2, 3, 4, or 6). With the increase of radiation, the amount of free radicals increases as well. In both cases of polyethylene GUR 1020 and GUR 1050, the effect of saturation at the maximum dose of radiation equal 156 kGy was not observed. This proves that both types of material show similar radiation resistance.
① Uniwersytet Śląski, Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, e-mail: .
② Politechnika Częstochowska, Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa.

Streszczenie

Do oceny wpływu wymuszeń cieplnych węzła tarcia na zmiany jakościowe zachodzące w olejach bazowych zastosowano skaningową analizę różnicową (DSC). Badania tribologiczne prowadzono wykorzystując tester kula–tarcza w warunkach kontrolowanego grzania węzła tarcia, w skojarzeniu stal–stal w obecności ocenianych olejów. W pracy przedstawiono charakterystyki tribologiczne uzyskane dla badanych olejów w zależności od temperatury, w której prowadzono test. Przedstawiono zależność pomiędzy temperaturą testu tribologicznego a odpornością oksydacyjną badanych olejów, co skutkowało zmianą współczynnika tarcia stalowego skojarzenia typu kula–tarcza.

Summary

The experimentally determined oxidation stability of the compositions based on vegetable oils are presented. Analysed oxidation onset temperature was obtained from the Different Scanning Calorimetry (DSC) curves, which provide the rapid prediction of the oxidative stability of lubricants.
Several oils have been tested using a ball-disk testing machine. The tribological tests were done at the temperatures of 20°C, 60°C and 120°C. The influence of the temperature of tribological tests on the change of the resistance oxidation of oil compositions is introduced in the article.
The profitable influence of applied inhibitors was affirmed on the stability of the propriety of studied oil compositions after the tribological test.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p049.pdf (291848 bajtów)

Streszczenie

Olej chłodniczy mający za zadanie smarowanie sprężarek oprócz podstawowych funkcji, czyli odprowadzania ciepła powstającego w szczelinach smarowniczych, przeciwdziałania zużywaniu się współpracujących elementów i uszczelniania przestrzeni roboczej sprężarki, powinien w odpowiedni sposób zachowywać się w kontakcie z czynnikiem chłodniczym.
W węzłach tarcia sprężarek chłodniczych najczęściej znajduje się mieszanina oleju smarowego i czynnika chłodniczego, która w zależności od zmiennych parametrów roboczych (ciśnienie, temperatura i skład mieszaniny) może przyjmować postać: dwóch cieczy wzajemnie mieszalnych, dwóch cieczy stanowiących niemieszalne fazy (rozwarstwionych) oraz oleju w fazie ciekłej i czynnika chłodniczego w postaci pary nasyconej.
Zużywanie elementów sprężarek zależy od rodzaju mieszaniny smarującej węzły tarcia. W artykule przedstawiono problematykę wpływu zmienności parametrów roboczych w węzłach tarcia na rodzaj mieszaniny smarującej oraz przegląd sporządzanych charakterystyk stanowiących podstawę do określania jakości mieszaniny smarującej.

Summary

Lubricant oil in refrigeration installation should fulfil some basic requirements (lubrication, sealing, cooling parts). Moreover, lubricant oil should behave in an appropriate way to in contact with the refrigerant. In friction nodes of refrigeration compressors is almost always the mixture of lubricant oil with refrigerant. The form of this mixture depends on a few parameters like temperature pressure and mixture composition. The mixture can consist of two miscible liquid phases, two immiscible liquid phases, or gas refrigerant dissolved in liquid lubricant oil.
The wear value of moving parts in refrigeration compressors depends on the type of mixture that lubricates friction nodes. This paper presents the influence of changing parameters on the type of refrigerant with lubricant oil mixture as well as different charts to define the quality of this mixture.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. (61)665 22 37.
Tribo-11v42n5_p059.pdf (572942 bajtów)

Streszczenie

Zastosowanie modyfikacji procesu oksypolimeryzacji oleju roślinnego z wykorzystaniem inhibitora Irgaoxu i/lub przedmuchu mieszaniny reakcyjnej gazem inertnym miało na celu uzyskanie stabilizacji właściwości otrzymanych olejów. Stwierdzono, że modyfikacja procesu oksypolimeryzacji ma wpływ na stabilność oksydacyjną oraz właściwości smarne uzyskanych olejów. Wyznaczono odporność i stabilność uzyskanych olejów na proces utleniania na podstawie analizy termicznej określając temperaturę początku utleniania i czas indukcji utleniania. Odporność olejów na przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe oddziaływania oceniono stosując standardowe testy tribologiczne rozszerzone o badania w warunkach zacierania.
Modyfikacja procesu oksypolimeryzacji oleju roślinnego, w którym otrzymano oleje o wyższych klasach lepkości wpłynęła na wzrost odporności na utlenianie oraz zwiększenie trwałości filmu smarowego.

Summary

The oxypolymerization process of plant oil was modified with application of antioxidant (Irganox, BASF) and/or with infusion of an inert gas through the reaction mixture in order to obtain stabilised lubricating properties of lubricating oils. It was concluded that the modification of the oxypolymerization process influenced both the oxidative stability and the lubricating properties of the obtained oils. Based on Oxidation Induction Time (OIT) and the temperature at which oxidation begins (OOT), the resistance and stability of obtained oils were determined by means of thermal analysis. Using standard tribological tests, supplemented by additional tests under seizing conditions, the oil’s resistance to seizing and wearing was also tested.
Modification of oxypolimnerization process of plant oil in which oils of a higher viscosity class have been obtained and lead to the improvement of oxidative stability of oils and an increase in the life-time of the lubricant film.
① Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej „Blachownia”, ul. Energetyków 9, Kędzierzyn-Koźle.
② Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p069.pdf (415332 bajtów)

Streszczenie

W pracy omówiono wyniki badań dotyczących właściwości tribologicznych warstw hybrydowych typu CrC+CrN wytwarzanych na powierzchni stali narzędziowej X210Cr12 w procesach chromowania próżniowego połączonych z obróbką PVD, wykonywaną metodą łukowo-próżniową.
Przeprowadzono porównanie warstw hybrydowych typu CrC+CrN z pojedynczymi warstwami węglikowymi typu CrC, wytwarzanymi na powierzchni stali, bez powłoki CrN. Właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) otrzymanych warstw oceniano z wykorzystaniem metody trzy wałeczki–stożek. Wykazano, że odporność na zużycie przez tarcie warstw hybrydowych typu CrC+CrN jest ponad dwa razy większa od odporności pojedynczych warstw węglikowych typu CrC.

SSummary

Tribological properties of the CrC+CrN type hybrid layers, produced on X210Cr12 steel in vacuum chromizing process combined with arc evaporation PVD treatment, have been investigated. A comparison of the CrC+CrN type hybrid layers with the CrC single carbide layers, produced on steel surface without CrN coating, has been performed. Tribological properties of the layers were performed by means of taper-three rolls test. It has been proved, that the wear resistance by friction of hybrid CrC+CrN type layers is above two times higher, than that for the single CrC carbide layers.
① Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17; Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel.: (22) 5602911, fax (22) 663 43 32, e-mail: .
② Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa.
③ Politechnika Warszawska, Studia Doktoranckie na Wydziale BMiP w Płocku, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17, e-mail:
④ Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Wydział Nauk Technicznych, Olsztyn.
Tribo-11v42n5_p081.pdf (293895 bajtów)

Streszczenie

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań nad modyfikacją żywicy epoksydowej przez dodatek zsyntezowanych poliuretanów, które będą mogły być zastosowane jako matryce polimerowe w nanokompozytach. Poliuretany (PUR) zastosowane do modyfikacji żywicy epoksydowej były otrzymane z 1,6-diizocyjanianoheksanu (HDI) oraz glikolu polietylenowego o masie cząsteczkowej 400 (PUR 400 HDI) i 600 g/mol (PUR 600 HDI). Zbadano wpływ dodatku (5–15% wag.) poliuretanu na właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej, takie jak: udarność, zginanie trójpunktowe, współczynnik intensywności naprężeń (KC) oraz określono budowę chemiczną otrzymanych kompozycji za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR).
Analiza wyników wskazuje, że dodatek otrzymanych poliuretanów, a szczególnie na bazie glikolu polietylenowego o masie cząsteczkowej 400 g/mol (PUR 400 HDI), znacząco poprawia właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej, co może być spowodowane utworzeniem struktury przenikającej się sieci polimerowej (IPN).

Summary

The present work deals with the preparation and properties evaluation of epoxy resin modified with polyurethane. These latter were obtained with hexane 1.6-diisocyanate (HDI) and polyethylene glycol of molecular weight 400 (PUR 400HDI) and 600 g/mol (PUR 600HDI). Impact strength, flexural strength and strain, critical stress intensity factor (KC) as well as energy at break were evaluated as function of PUR content. The structures of obtained composites were examined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).
The analysis of the obtained results indicated that the addition of PUR 400HDI, significantly improved the mechanical properties of epoxy resin by the formation of interpenetrating polymer network.
① Politechnika Radomska, Katedra Technologii Materiałów Organicznych, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
② Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy (ITeE – PIB), ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p089.pdf (181970 bajtów)

Streszczenie

Praca zawiera analizę deformacji i naprężeń prowadzących do niszczenia układów powłoka–podłoże przez odkształcenia plastyczne podłoża i pękanie twardych powłok. Do analizy wykorzystano obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych oraz wyniki testów indentacyjnych. Badano powłoki ceramiczne TiN oraz węglowe a-C:H nałożone na stalowe podłoża. Określono obciążenia prowadzące do powstawania charakterystycznych form niszczenia oraz towarzyszący im stan naprężeń. Wpływ mikrostruktury powłok na powstawanie i propagację pęknięć badano z użyciem mikroskopii SEM i TEM.

Summary

In article consideration about deformations and failure of coating-substrate system by plastic deformation of substrate and coatings fracture were presented. Analysis were based on FEM modelling and spherical microindentation results. Such complex analysis allow to determine critical loads and corresponding stress distribution leading to coatings fracture. Ceramic TiN and carbon a-C:H coatings deposited on X10CrNi 18-8 steel substrates were under consideration. It was found that tensile stress on the coatings surfaces, caused formation of first annular cracks, is σR = 6.5 i 2.4 GPa for TiN and a-C:H coatings respectively. SEM and TEM microscopic investigations have shown great impact of coating microstructure on trough thickness crack propagation.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
② Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków 30-059, ul. Reymonta 25.
Tribo-11v42n5_p101.pdf (423931 bajtów)

Streszczenie

Wpływ tarcia na zmiany warstwy wierzchniej powierzchni trących jest faktem znanym i oczywistym. Niezbędne jest dokładne poznanie zjawisk i mechanizmów zmieniających w trakcie procesu tarcia własności warstwy wierzchniej.
W pracy opisane zostały wyniki badań mikrotwardości wybranych polimerów ślizgowych. Badania prowadzono dla próbek polimerowych poddanych tarciu ślizgowemu po stali. W pracy opisane zostały zmiany mikrotwardości, mierzonej metodą Vickersa, na skutek tarcia przy różnych parametrach ruchowych. Zmieniane były wartości prędkości poślizgu, nacisku jednostkowego oraz charakteru ruchu (ruch ciągły i przemienny). Badaniom poddano cztery materiały z grupy termoplastów: polioksymetylen (POM), polietylen o ultrawysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW), poliamid (PA) oraz politetrafluoroetylen (PTFE).
Badania tribologiczne prowadzone były w styku rozłożonym na stanowiskach typu tarcza–trzpień oraz płytka–trzpień.

Summary

It is know that friction changes the microstructure of surface layer of the material. This modification follows as a result of interactions between contacting surfaces. There is a need to investigate the modification mechanism of the surface layer during friction.
A subject of the investigation was the microhardness variation of some polymers after friction against steel. The experiment was done in surface-surface, sliding friction conditions. Vicker’s microhardness measuring method was used. The influence of some friction parameters (unite pressure p, sliding velocity vs, character of friction) on the microhardness of polymers is also described in the paper.
The polymers used in the experiment were polyoksymethylene (POM), ultra high molecular weight polyethylene (PE-UHMW), polyamide (PA), and polytetrafluoroethylene (PTFE).
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-11v42n5_p109.pdf (149133 bajtów)

Streszczenie

Przedstawiono badania wpływu rodzaju zagęszczacza w smarze plastycznym, który zmodyfikowano (napełniono) smarem stałym, na efektywność smarowania stalowych węzłów ślizgowych pracujących w obszarze tarcia mieszanego. W wyniku badań wstępnych do analizy przyjęto dwa smary handlowe, tj. smar samochodowy 1S z zagęszczaczem litowym oraz Maszynowy 2 z zagęszczaczem wapniowym. Kompozycje do badań otrzymywano przez napełnienie przyjętych smarów proszkiem smaru stałego w ilości 4% wagowo. Napełniaczami były powszechnie stosowane smary stałe, tj. dwusiarczek molibdenu, grafit, PTFE i miedź. Własności smarne przyjętych kompozycji oceniano na podstawie eksperymentu tribologicznego przeprowadzonego na aparacie czterokulowym zgodnie z wytycznymi normy PN-76/M04147. Efektywność analizowanych smarów oceniano według trzech wielkości kryterialnych, tj. zużycia kulek d, obciążenia zespawania Fz oraz granicznego obciążenia zużycia Goz. Wyniki eksperymentu zostały opracowane statystycznie przy poziomie ufności 95%, stosując test t-Studenta. Opracowane wyniki badań przedstawiono graficznie. Pozwalają one dokonać oceny jakościowej wpływu zagęszczacza litowego i wapniowego na poprawę efektywności smarowania kompozycji smar plastyczny–napełniacz w zastosowaniu do stalowych węzłów ślizgowych działających przy tarciu mieszanym. Podano stosowne wnioski.

① Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.

② Uniwersytet Ekonomiczny, Instytut Chemii i Technologii Żywności, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław.
Tribo-11v42n5_p117.pdf (142147 bajtów)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono syntetycznie uzyskane w ostatnich latach w Instytucie Mechanizacji Górnictwa Politechniki Śląskiej wyniki badań w zakresie identyfikacji procesów tarcia i zużycia na poziomie badań elementarnych przeprowadzanych na tribometrze Amslera. Na tym tribometrze realizowane są badania skojarzenia dwóch próbek walcowych toczących się po sobie z określonym poślizgiem. Skojarzenie takie jest modelem kinematycznym współpracy kół przekładni z ewolwentowym zarysem zębów. Uzyskane w badaniach doświadczalnych wyniki (ujęte w tablicy oraz na zamieszczonych w pracy rysunkach) wskazują, że w czasie kolejnych, następujących po sobie odcinków testu zatarciowego wraz ze wzrostem stopnia obciążenia rośnie wartość skuteczna amplitudy drgań rejestrowanych na głowicy tribometru. Wzrosty te najsilniej występują w charakterystycznym paśmie o częstotliwości środkowej wynoszącej około 440 Hz. Uogólnienie tych interesujących wyników wymaga dalszych badań, prowadzonych przez autorów.

Summary

The paper presents synthetically obtained research in recent years at the Mining Mechanisation Institute of Silesian University of Technology on the identification of processes of friction and wear on the level of elementary tests conducted on an Amsler tribometer.
Two samples of cylindrical rolling behind a particular slip were investigated. The combination of this cooperation is a model of a kinematic wheel with involute gear tooth outline. The experimental results (listed in the table and placed in the work of figures) show that, during the subsequent and consecutive sections, seizure test with increasing load are recorded with increasing rms amplitude for the head of tribometer. These increases are the most characteristic band with a centre frequency of approximately 440 Hz. Interesting generalisation of these results requires further study, conducted by the authors.
① Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Instytut Mechanizacji Górnictwa, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, tel./fax.: (32) 237 15 84, e-mail: , e-mail:
Tribo-11v42n5_p129.pdf (150566 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono rezultaty badań stosowania w czasie eksploatacji dodatków na bazie środków smarnych stałych miedzi i ołowiu oraz dwusiarczku molibdenu do oleju smarowego AN68 i CE/SF SAE 15W/40. Rezultaty badań wyznaczono za pomocą aparatu czterokulowego testera T-02 poprzez następujące wskaźniki własności smarnych: obciążenie zespawania Pz, obciążenie niezacierające Pn, wskaźnik zużycia pod obciążeniem Ih oraz obciążenie niezacierające Pt. Wskaźniki pozwoliły na określenie pozytywnego lub negatywnego wpływu dodatków eksploatacyjnych na właściwości przeciwzatarciowe i przeciwzużyciowe.

Summary

The article presents the results of tests into the application of additives based on solid lubricants of copper, lead, and molybdenum disulphide to AN68 and CE / SF SAE 15W/40 lubricating oils. The test results were collected with a four-ball T-02 tester, which determined the following indicators of lubricating properties: weld load Pz, non-seizure load Pn, load wear index Ih and seizure load Pt. The indicators were used to determine a positive or negative effect of additives on anti-seizure and anti-wear properties.
① Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, ul. Prof. Szafrana 4, 65-246 Zielona Góra.
Tribo-11v42n5_p137.pdf (136150 bajtów)

Streszczenie

Łożyska toczne występują we wszelkiego rodzaju maszynach, których elementy przemieszczają się względem siebie. Często decydują one o trwałości maszyn, w których je zastosowano, przy czym istotną (często niedocenianą) rolę odgrywa tutaj czynnik smarujący. Efektem oddziaływania medium smarującego (oleju lub smaru plastycznego) jest zmniejszenie oporów ruchu przemieszczających się względem siebie elementów oraz zmniejszenie ich zużycia. W większości przypadków łożyska toczne smarowane są smarami plastycznymi, co znacznie ułatwia lub całkowicie eliminuje obsługę, upraszcza konstrukcję i w konsekwencji obniża koszty eksploatacji. W praktyce przemysłowej stosowane są smary plastyczne różnych producentów. O ich przydatności w określonych warunkach pracy decydują takie cechy jak: konsystencja, zakres temperatur pracy, odporność na działanie wody oraz smarność.
W artykule przedstawiono ogólną charakterystykę smarów plastycznych oraz porównawcze wyniki badań własności smarnych wybranych smarów stosowanych w łożyskach tocznych. Badania wykazały, że smary plastyczne Motor Life zdecydowanie polepszają własności smarne węzła tarcia, który tym samym jest zdolny przenosić większe obciążenia i temperatury. Zastosowanie smaru plastycznego o lepszych własnościach przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych może w trudnych warunkach pracy łożyska uchronić je przed zatarciem, a tym samym zwiększyć trwałość maszyny, w której łożysko to zostało zamontowane.

Summary

Rolling bearings exist practically in all machines where elements are interacting. They often determine the machine’s reliability, and the essential role (quite often unappreciated) is played by lubricant. The lubricant (lubricating oil or grease) decreases the frictional resistance and wear of the mating elements. In a majority of cases, the rolling bearings are greased, which considerably simplifies or fully eliminates its maintenance, and it also simplifies construction and consequently reduces operating costs. In industrial practice, greases of various types are applied. The suitability of a grease for specified working conditions is determined by the following characteristics: consistence, operating temperatures range, water resistance, and oiliness.
The paper presents overall characteristics of the greases as well as comparative research results of the lubricating properties of the tested greases applied in rolling bearings. Research results show that Motor Life greases strongly improve lubricating properties of the tribological system, which is consequently able to stand higher loads and temperatures. Application of the grease which is characterised by better antiwear and antiseizure properties can, in difficult operating conditions, protect the rolling bearings against seizing and increase the reliability of the machine in which these bearings are applied.
① Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81/87, 81-225 Gdynia, e-mail: .
Tribo-11v42n5_p147.pdf (510092 bajtów)

Streszczenie

Celem pracy był dobór metod badawczych i ocena informatywności otrzymanych wyników badania oddziaływań występujących pomiędzy opracowanym smarem plastycznym a roboczymi powierzchniami węzła tarcia wykonanymi ze stali. Przeprowadzone prace wstępne wykazały, że do oceny może być zastosowany pomiar siły rozrywania, penetracji i obciążenia zacierającego, które to parametry wykazują liniową zależność pomiędzy sobą. Uzyskane wyniki wskazują, że istnieje możliwość wykorzystania opracowanych metodyk do oceny porównawczej stopnia adhezji smarów do podłoża.

Summary

The aim of this study was the selection of research methods and the evaluation of the suitability of the results of the investigation of interactions between a designed lubricant and the working surfaces of tribosystem steel elements. The research indicated that measuring tear forces, penetration and scuffing load could be used to evaluate these interactions, because there is a linear relationship between these parameters. The obtained results show that the research method can be used for comparative evaluation of grease adhesion to the surface.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p157.pdf (184622 bajtów)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i morfologii nanokompozytów polimerowych z osnową epoksydową i glinokrzemianem. Jako napełniacz zastosowano montmorylonit (MMT) Closite 30B. Stwierdzono, że jego obecność korzystnie wpływa na właściwości mechaniczne żywicy epoksydowej. Zastosowano kilka sposobów dyspergowania MMT w żywicy epoksydowej: dyspergowanie mechaniczne, (prędkość obrotowa 9500 i 20500 obr./min), dyspergowanie ultradźwiękowe (amplituda 50 i 100%) oraz metodę skojarzoną łączącą dyspergowanie mechaniczne i ultradźwiękowe (prędkość 9500 obr./min, amplituda 100%). Czas dyspergowania był jednakowy dla wszystkich metod (10 min). Właściwości wytrzymałościowe nanokompozytów zależą istotnie od sposobu dyspergowania napełniacza. Wyniki badań otrzymane za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i szerokokątowej dyfraktometrii rentgenowskiej (WAXS) wskazują, że uzyskano równomierne zdyspergowanie napełniacza i exfoliację warstw glinokrzemianu.

Summary

The paper presents of the investigation of mechanical properties and morphology of epoxy matrix nanocomposites. Montmorylonite (MMT) Closite 30B was used as aluminosilicate nanofiller. It has been found that presence of nanofiller has a beneficial effect on the mechanical properties of epoxy resin. Some methods of dispegation of MMT in epoxy resin were used: mechanical dispergation (9500 and 20500 rpm), ultrasonic dispergation (amplitude of 50 and 100%). Dispergation time (10 min) was the for all used methods. The mechanical strength of nanocomposites depends significantly on the method of dispergation. Results os Scanning Elektron Microscopy (SEM) and Wide Angle X-ray Scattering (WAXS) investtigations show that the nanofiller has been uniforly dispergated and the exfoliation of aluminosilicate layers has taken place.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
② Politechnika Radomska, Katedra Technologii Materiałów Organicznych, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p169.pdf (647235 bajtów)

Streszczenie

Warunki otoczenia występujące podczas współpracy elementów nie pozostają bez wpływu na wartość współczynnika tarcia statycznego. W literaturze można znaleźć przede wszystkim opracowania dotyczące wpływu temperatury na procesy tarcia materiałów polimerowych. Wciąż jednak niewiele jest informacji na temat wpływu wilgotności na te procesy. W niniejszej pracy podjęto próbę analizy wpływu temperatury i wilgotności powietrza na współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych typu metal–polimer. Przedstawiono wyniki badań dla wybranych par ślizgowych typu metal–polimer w warunkach tarcia technicznie suchego. Badania przeprowadzono na stanowisku typu „pin-on-disc” w komorze klimatycznej w zakresie temperatury od 10°C do 90°C oraz wilgotności względnej od 35% do 95%.

Summary

Environmental conditions significantly affect the value of the coefficient of static friction during co-operation of sliding machine elements.
The studies about the influence of temperature on the friction processes can be found in the literature, but there is little information about the effect of humidity on these processes. The authors have attempted to analyse the influence of temperature and humidity on the coefficient of static friction of chosen sliding couples (a polymeric material on metal) under dry friction conditions in a climate chamber at temperatures ranging from +10°C to +90°C and relative humidity from 35% to 95%. Tribological investigations in the static friction were carried out on the rig “pin-on-disk.”
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-11v42n5_p181.pdf (258093 bajtów)

Streszczenie

Autorzy wyjaśnili, kiedy zachodzi tarcie suche i jaki wpływ ma wartość obciążenia na współczynnik tarcia oraz przedstawili, w jakich technicznych warunkach zachodzi tacie płynne. Tarcie płynne, jak wiemy, jest wtedy, kiedy pomiędzy elementami tworzy się warstwa smarna.
W pracy przedstawiono warunki występowania tarcia granicznego zachodzącego po przerwaniu filmu smarowego oraz omówiono doniesienia literaturowe związane z badanym tematem. Podano, jak powstaje graniczna warstwa w czasie smarowania elementów maszyn oraz jakie warstwy powstają po zadziałaniu dodatków przeciwzatarciowych typu EP na bazie siarki.
W oparciu o wyniki badań własności dodatków przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych otrzymane przez innych autorów wyjaśniono, w jakich warunkach zachodzi przejście tarcia płynnego w graniczne. W pracy przedstawiono wykresy wpływu obciążenia i prędkości poślizgu na współczynnik tarcia.

Summary

After explaining the occurrence of dry friction conditions and how loads influence the friction coefficient, the authors described the technical conditions under which the liquid lubrication takes place.
Liquid friction occurs when the lubricant film is formed between the machine elements. In the paper, the conditions of lubricant film disruption leading to boundary lubrication are presented with a discussion of the standpoints in literature concerning the aspect of boundary lubrication. The mechanism of boundary layer creation between the friction joint elements is described. The formation of the layers being an effect of EP sulphur based additives action is also presented.
Based on other research results concerning the properties of antiwear and (antiseizure) extreme pressure oils additives, the conditions of boundary friction occurrence are explained. In the paper, the diagrams showing the load and sliding speed influence on the coefficient of friction are also presented.
① Akademia Górniczo-Hutnicza. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki. al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: .
Tribo-11v42n5_p189.pdf (825513 bajtów)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono zagadnienie wspomagania doboru optymalnej klasy lepkościowej oleju smarującego do walcowej przekładni zębatej poprzez zastosowanie analizy drganiowej. Dla pracującej w elektrociepłowni w układzie napędowym przenośnika taśmowego przekładni smarowanej olejem maszynowym o zbyt niskiej klasie lepkości (VG ISO 46) dokonano w wybranych punktach obudowy pomiaru drgań, stwierdzając ich podwyższony poziom. Zaproponowano więc zastosowanie oleju przekładniowego o klasie lepkości VG 150, co jak wykazały wyniki badań spowodowało obniżenie amplitudy drgań (a zatem i hałasu) generowanych przez przekładnię oraz obniżenie ustalonej temperatury roboczej oleju o około 15%. Zaprezentowany w artykule praktyczny przykład dokumentuje możliwość zastosowania diagnostyki drganiowej jako metody wspomagania w procesie optymalizacji doboru oleju do smarowania przemysłowych przekładni zębatych.

Summary

The paper presents the problem of supporting the selection of optimum viscosity grade lubricating oil to the cylindrical gear by using vibration analysis. For power plants operating with a conveyor belt drive system with a hine oil lubricated gearbox with too low viscosity grade (ISO VG 46) casing vibration measurements by stating their elevated levels were made at selected points. Therefore the use of gear oil of viscosity grade VG 150 was proposed, that as research results showed, reduced the amplitude (and therefore the noise) generated by the transmission, and reduced the oil temperature about 15%. Presented a practical example documents the possibility of using vibration diagnosis as a method of support in the process of optimising the selection of oil for the lubrication industrial toothed gears.
① Politechnika Śląska, Wydział Organizacji i Zarządzania, Instytut Ekonomii i Informatyki, ul. Roosevelta 26, 41-800 Zabrze, Polska, tel.: (32) 277 73 59, e-mail:
② Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Instytut Mechanizacji Górnictwa, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Polska, tel./fax.: (32) 237 15 84, e-mail: , e-mail:
Tribo-11v42n5_p205.pdf (242865 bajtów)

Streszczenie

Głównie ze względu na aspekty ekologiczne prowadzone są badania nad zastosowaniem wody jako bazy substancji smarowych. Trwają próby poprawy jej niekorzystnych właściwości tribologicznych i fizykochemicznych (np. działania korodującego) przez wprowadzanie dodatków. W prezentowanej pracy jako komponenty roztworów zaproponowano kationowe polimery wykazujące aktywność powierzchniową. Są nimi Polyquaternium-7 (PQ7, kopolimer chlorku diallilo dimetyloamoniowego i akryloamidu) i Polyquaternium-47 (PQ47, kopolimer kwasu akrylowego, chlorku metakryloamidopropylotrimetylo amoniowego oraz akrylanu metylu). Podjęta problematyka badawcza jest zgodna z aktualnymi tendencjami prezentowanymi w przedmiotowej literaturze. Postuluje się w niej nawet zastosowanie kationowych polimerów do smarowania ruchomych elementów w żywych organizmach.
Przeprowadzono pomiary właściwości fizykochemicznych (napięcie powierzchniowe, lepkość) i tribologicznych (współczynnik tarcia, średnica skazy zużycia) w funkcji stężenia (1–5%) i obciążenia (10, 30 i 50 N). W tym celu wykorzystano Tribometr T-11 produkcji Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu. Stwierdzono wysoką efektywność działania obydwu kationowych polimerów na obniżanie oporów ruchu i zużycia. Stwierdzono nawet 3-krotne zmniejszenie współczynnika tarcia i 2,5-krotne obniżenie średnicy skazy. Dyskutowano wpływ rodzaju związku i jego stężenia oraz wartości stosowanych obciążeń na zmierzone wielkości.

Summary

Studies on water as a lubricant base are being carried out primarily because of ecological considerations. Attempts are being made to improve its unfavourable tribological and physicochemical properties (e.g. corrosive action) by incorporating additives. In this paper, surface-active cationic polymers have been suggested as solution components. The polymers are Polyquaternium-7 (PQ7, a copolymer of diallyldimethylammonium chloride and acrylamide) and Polyquaternium-47 (PQ47, a terpolymer of acrylic acid, methacrylamidopropyl trimethyl ammonium chloride and methyl acrylate). This subject of study is consistent with current tendencies found in the literature on the subject. The application of cationic polymers to the lubrication of movable elements of living organisms has even been suggested.
Physicochemical properties (surface tension, viscosity) and tribological properties (friction coefficient, wear scar diameter) were measured as a function of concentration (1-5%) and load (10, 30 and 50 N). The measurements were carried out using a T-11 tribometer produced at the Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute in Radom. It was found that the two cationic polymers were highly effective in reducing motion resistance and wear. A threefold decrease in the coefficient of friction and a 2.5-fold reduction in wear scar diameter were found. The effects of the kind of compound and its concentration as well as the applied loads on the quantities measured are discussed.
① Politechnika Radomska, Katedra Chemii, Zakład Chemii Fizycznej i Nieorganicznej, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p213.pdf (261147 bajtów)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań lepkości próbek mineralnego oleju bazowego, oleju bazowego z dodatkiem typu wiskozatora oraz oleju silnikowego po ich naświetleniu promieniowaniem ultrafiletowym UV-C w różnych sekwencjach czasowych.
Wykazano, że istnieje wpływ czasu naświetlania tych próbek na zmiany ich lepkości kinematycznej oraz na wskaźnik lepkości. Uznano, że prezentowana metoda nadaje się do badań porównawczych stabilności lepkości olejów smarowych.

Summary

The article presents the study of viscosity changes of samples of mineral base oil, base oil with viscosity additive and engine oil after they have been exposed to UV-C radiation at different time sequences.
The research indicates that exposure time changes the viscosity and viscosity index of the samples. It was considered that the presented method is suitable for comparative studies of the viscosity stability of lubricating oils.
∗ Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
Tribo-11v42n5_p225.pdf (117086 bajtów)

Streszczenie

Specyficzne właściwości wody znajdującej sie w fazie stałej (lodu) umożliwiają ślizganie sie po niej innych ciał stałych przy niewielkim współczynniku tarcia. Podczas ślizgania materiału polimerowego po powierzchni lodu zachodzi wiele różnych zjawisk, które wpływają na opory tarcia. Autorzy przedstawili wyniki badań wpływu temperatury otoczenia w zakresie od- 30 do -5°C na wartość współczynnika tarcia (statycznego i kinetycznego) wybranych tworzyw sztucznych (termoplastycznych: PTFE, POM PE-HD oraz elastomerów: NBR, PUR, SI) po lodzie. Badania przeprowadzono na stanowisku typu pin-on-disk, które umieszczono w komorze klimatycznej. Umożliwiło to kontrolowanie warunków otoczenia. Uzyskane wyniki wykazały, że współczynnik tarcia badanych materiałów maleje wraz ze wzrostem temperatury. Wyjątkiem były materiały elastomerowe (NBR, PUR), dla których zaobserwowano obniżenie współczynnika tarcia w temperaturze poniżej -20°C. Przyczyniła się do tego zmiana elastyczności (sztywności) tych materiałów wraz z obniżeniem temperatury.

Summary

Specific properties of the water in the solid state (ice) allow sliding other solids on ice with low friction. There are some different phenomena that affect the friction during sliding polymer materials on ice. The authors present the results of the influence of ambient temperature (from -30 to -5°C) on the friction coefficient (static and kinetic) of selected plastics (thermoplastics: PTFE, POM PE-HD and elastomers: NBR, PUR, SI) during sliding on ice.
Tribological investigations were carried out on the rig “pin-on-disk” which was placed in a climatic chamber. It enabled us to control the environment conditions. The results showed that the frictional coefficients of investigated materials decreases with temperature increase. The exceptions were the elastomeric materials (NBR, PUR), for which the reduction in the frictional coefficient was observed at temperatures below -20°C. The reason was the change in the elasticity (stiffness) of these materials together with the temperature decrease.
① Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
Tribo-11v42n5_p231.pdf (589349 bajtów)

Summary

Cold forging tools are known to be exposed to extremely high loads due to the high forming stresses and the strain hardening of the workpiece material. This paper deals with the study of the influence of laser texturing of hard-coated tool surfaces and micro-channels filled with solid lubricants on tool tribological behaviour in cold forging processes. The results of a study of the combination of hard coating with and solid lubricant layers for forging tools show the beneficial effect of nano- and micro-particle solid lubrication in the case of the storage of nanoparticles in the micro-reservoirs at the sliding interface. The use of nanolayered coatings (like nACVIc) seems to be more effective for areas of high contact stresses than a combination of coatings. The use of microchannels filled with MoS2 nanoparticles seems to be more effective for areas of abrasive wear.

Streszczenie

Narzędzia do kucia na zimno poddawane są bardzo dużym obciążeniom ze względu na wysokie naprężenia oraz umocnienie podczas kształtowania. W niniejszym artykule przedstawiono analizę wpływu zmiany powierzchni narzędzi z twardymi powłokami oraz mikrokanalikami wypełnionymi nanocząstkami smarów stałych na właściwości tribologiczne narzędzi dla procesów kucia na zimno. Analiza otrzymanych wyników zastosowania powyższej kompozycji powłok dla narzędzi kuźniczych wykazuje korzystny efekt zastosowania nano- i mikrocząstek smarów stałych w mikrokanalikach na powierzchniach trących. W przypadku obszarów o wysokim naprężeniu stykowym bardziej efektywne od zastosowania kompozycji powłok wydaje się być zastosowanie powłok nanowarstwowych (takich jak nACVIc). Zastosowanie mikrokanalików wypełnionych nanocząstkami MoS2 jest bardziej efektywne dla obszarów charakteryzujących się zużyciem ściernym.
① Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II nr 14, 61-139 Poznań.
Tribo-11v42n5_p239.pdf (590958 bajtów)

Streszczenie

Produkty pochodzenia roślinnego stanowią bogate źródło związków o właściwościach przeciwutleniających. Przeprowadzono badania dotyczące składu i możliwości zastosowań tych produktów w technologii otrzymywania środków smarowych. Zbadano skutki przemian kompozycji opartych na surowcach naturalnych zachodzące podczas procesu utleniania. Ocenę składu chemicznego badanych kompozycji przeprowadzono metodą spektrofotometrii FTIR.

Summary

Products of natural origin represent a rich source of compounds with antioxidant properties. Investigations concerning chemical composition and possible applications of these products in lubricating materials technology were conducted. The transformations of the compositions based on natural materials arising during the oxidation process were studied. The assessment of the chemical composition of base oils with plant products was carried out by the FTIR spectrophotometric method.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n5_p249.pdf (212502 bajtów)