TRIBOLOGIA 2012, V43, nr 4: Streszczenia Artykułów

Streszczenie

W artykule podjęto zagadnienie eksploatacyjnej warstwy wierzchniej węzłów tocznych. Przedstawiono badania zmian struktury geometrycznej powierzchni elementów łożysk tocznych, w efekcie pracy na stanowisku, na którym węzeł trący jest modelem walcowego łożyska tocznego (STBL-02). Badania przeprowadzono na trzech grupach wałeczków łożyskowych, które pracowały w odmiennych warunkach smarowania. W konsekwencji stwierdzono istotny wpływ warunków smarowania na przebieg zmian wartości parametrów struktury geometrycznej powierzchni.

Summary

The paper considers the problem of surface layer change during work. The recent studies of changes in roughness structure of bearing elements surface are the result of work on the STBL-02 tester (where the friction pair is a model of a cylindrical roller bearings). The study was conducted on three groups of roller bearings, which worked in different conditions of lubrication. It was therefore considered an important influence of lubrication on the changes of the surface roughness parameters. Analysing the test results, it can be stated that, for the rollers working in conditions of fluid friction, the Rvk and Rpk parameters increase with time, and for the rollers working in boundary friction, the initial value of these parameters decreased in the formation of the equilibrium roughness.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, 60-965 Poznań, ul. Piotrowo 3.
Tribo-12v43n4_p011-016.pdf (333K)

Streszczenie

W celu zwiększenia odporności polietylenu GUR 1020 i GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne przeprowadzono modyfikację radiacyjną. Stosowano napromieniowanie elektronami o dawce 26-156 kGy.
Wraz ze wzrostem dawki napromieniowania odnotowano zwiększenie twardości i modułu sprężystości podłużnej. Stwierdzono również, że GUR 1050 (o ciężarze cząsteczkowym 9,2·106 g/mol) cechuje się 1,86 razy większą odpornością na trwałą deformację. Wskazuje to na ścisły związek właściwości polimerów z ciężarem cząsteczkowym, który dla GUR 1020 wynosi 5·106 g/mol. Potwierdzenie stanowi mniejsza wartość zużycia tribologicznego GUR 1050 niż GUR 1020, która już w stanie wyjściowym polimerów przekracza 20%.
Testy tribologiczne przeprowadzone na testerach T-05 i T-01 dowodzą, że napromieniowanie elektronami (6×26 kGy) obu polimerów powoduje 4-krotne zmniejszenie zużycia w stosunku do polietylenów niemodyfikowanych.
Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która rokuje możliwość wydłużenia czasu użytkowania panewek endoprotez.

Summary

① Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Katedra Materiałoznawstwa, 41-200 Sosnowiec, ul. Śnieżna 2, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p017-024.pdf (368K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki tribologicznych badań porównawczych odporności na zużywanie ścierne wybranych polimerów inżynieryjnych: PA6, PEEK, PEI, PET, PSU. Do badań wykorzystano stanowisko badawcze Tester T-07. Badania prowadzono w obecności luźnego ścierniwa, którym był elektrokorund F90, przy zachowaniu jednakowych warunków tarcia dla wszystkich badanych materiałów. W celu wyjaśnienia przyczyn różnej odporności na zużycie ścierne badanych polimerów przeprowadzono badania mikrotwardości ich powierzchni trących przed i po procesie ścierania oraz dokonano próby powiązania odporności na zużywanie ścierne poszczególnych polimerów z ich podstawowymi własnościami wytrzymałościowymi.

Summary

The paper presents the results of comparative studies of abrasive wear resistance of selected engineering polymers: PA6, PEEK, PEI, PET, PSU. The study used a research position Tester T-07. The research testing stand Tester T-07 was used for a study. The study was conducted in the presence of loose abrasive, which was the F90 corundum, while maintaining the same friction conditions for all tested materials. In order to clarify the causes of various abrasive wear resistance of investigated polymers, the testing of microhardness of friction surfaces before and after abrasion was conducted, and the attempt to link abrasive wear resistance of various polymers with their fundamental strength properties was also done.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. Ignacego Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-12v43n4_p025-032.pdf (455K)

Streszczenie

Do analizy hydrodynamicznego smarowania łożysk ślizgowych olejami nienewtonowskimi o właściwościach lepkosprężystych często stosuje się równanie konstytutywne typu Rivlina-Ericksena. Podczas analizy oleju o modelu Rivlina-Ericksena niezbędna jest znajomość współczynnika lepkości η oraz współczynników pseudolepkości α, β, γ.
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań współczynnika lepkości dynamicznej i współczynników pseudolepkości dla kilku olejów silnikowych. Współczynniki pseudolepkości oszacowano metodą prezentowaną przez prof. K. Wierzcholskiego w publikacjach naukowych. Metoda ta polega na wyznaczeniu eksperymentalnym krzywych lepkości w szerokim zakresie prędkości ścinania. Kolejnym etapem jest opisanie tych krzywych formułą matematyczną i obliczenie pomocniczych współczynników. Ostatnim etapem jest wyznaczenie współczynników pseudolepkości z wykorzystaniem formuł podanych w literaturze przy znajomości wcześniej wyznaczonych współczynników i lepkości dynamicznej dla bardzo małych i bardzo dużych prędkości deformacji.

Summary

During the operation of the internal combustion engines, lubricating oils wear out. The following has a significant impact on that process wear of engine parts and contact of wearing elements with working oil, the destruction of bonds in the polymer chains of oil and oil additives, contaminants from the environment, and combustion products. This causes the lubricant to become a non-Newtonian viscoelastic fluid.
A Rivlin-Ericksen constitutive relation can by used in the analysis of slide bearings hydrodynamic lubrication by non-Newtonian viscoelastic oils. In a specific case that relation becomes a Newtonian model. The analysis makes it necessary to know the values of the viscosity coefficient η and also the values of pseudo-viscosity coefficients α, β, γ.
The obtained values of viscosity and pseudo-viscosity coefficients will be used in further studies and analytical and numerical calculations of slide bearings hydrodynamic lubrication by non-Newtonian viscoelastic oils.
Determining the viscosity and pseudo-viscosity coefficients is based on a method suggested by Prof. K. Wierzcholski and involves measuring a viscosity values in wide range of shear rates. The next step in that method is to describe the obtained curves by a mathematical formulae and calculate some required parameters. Finally, taking into account measured values of viscosity for low and high shear rates, pseudo-viscosity coefficients can be calculated.
① Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81/87, 81-225 Gdynia.
Tribo-12v43n4_p033-040.pdf (398K)

Streszczenie

Przedstawiono metodykę tworzenia modelu powierzchni rzeczywistych i prowadzenia symulacji ich współpracy. Przedstawiono poszczególne etapy od pomiaru i zobrazowania w układzie 3D struktury geometrycznej powierzchni poprzez zamianę otrzymanej chmury punktów ją opisującą na jej widok w programie CATIA. Następnie model ten poddano analizie w programie Abaqus dla powierzchni wzajemnie się przemieszczających. Otrzymano przykładowe rozkłady naprężeń na nierównościach wchodzących we wzajemny kontakt w procesie tarcia suchego.

Summary

The paper presents a methodology of actual surface model creation and cooperation simulations. Various stages of research are presented, including the measurement in 3D of surface geometrical structures by converting the received points cloud into a solid in CATIA, to an FEM simulation of mutual surface displacement in Abaqus. Sample stress distributions were obtained on irregularities included in mutual contact during the dry friction process.
① Politechnika Częstochowska; Instytut Technologii Mechanicznych; ul. Akademicka 5, 42-201 Częstochowa, tel. 34 32-50-509, e-mail: , .
Tribo-12v43n4_p041-048.pdf (1.4M)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono ocenę wpływu temperatury otoczenia na charakterystyki tribologiczne skojarzenia ciernego pracującego w obecności nietoksycznych smarów plastycznych. Oceniono stan powierzchni elementów trących skojarzenia typu kula–tarcza po testach prowadzonych przy zadanej, stałej temperaturze (20°C, 60°C, 120°C). Poza zmienną temperaturą testu pozostałe parametry były jednakowe dla wszystkich ocenianych kompozycji smarnych. Przedstawiono zależność pomiędzy temperaturą testu a współczynnika tarcia i zużycia stalowego modelowego skojarzenia typu kula–tarcza smarowanego badanymi smarami. Po testach tribologicznych oceniono wpływ wymuszeń cieplnych na zmianę odporności oksydacyjnej badanych smarów, wykorzystując różnicową kalorymetrię skaningową DSC. Na podstawie uzyskanych rezultatów oceniono skuteczność działania zastosowanych smarów plastycznych narażonych na działanie wymuszeń cieplnych w węzłach tarcia.

Summary

This article presents an assessment of the heat influence on the tribological characteristics of the friction couple that was lubricated by the grease. After the tribological tests, the states of the surface of the frictional elements were assessed. The tests were conducted with an assigned and stable temperatures (20°C, 60°C, 120°C) with the use of the ball-on-disc couple. Beyond the variable heat factor, the other parameters of the test, such as: load, speed, and the role of friction were the same for all of the assessed lubricating compositions. The relationships between temperature and the fiction coefficients, as well as wear of the steel elements of the friction couple that were lubricated with the use of the tested greases were presented. After tribological tests, the influences of the thermal load on oxidation stability of greases were tested with the use of Differential Scanning Calorimetry (DSC). Based on the research results, the efficacy of each of the greases applied was analysed. The research results revealed good lubricating properties and thermal stability of the lubricants, and proved the usefulness of the greases in the frictional contacts that are exposed to heat load.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-12v43n4_p049-058.pdf (457K)

Streszczenie

Przedmiotem zainteresowania autora i prowadzonych przezeń badań przedstawionych w niniejszej pracy są wybrane właściwości ferrocieczy.
Autor zakłada, iż stężenie cząstek magnetycznych w ferrocieczy może w istotny sposób wpływać na podstawowe własności samej ferrocieczy (gęstość, lepkość dynamiczną, smarność), jak również na parametry przepływowe oraz eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych smarowanych ferrocieczą.
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie wpływu stężenia cząstek magnetycznych na wartości smarności ferrocieczy. Badania przeprowadzone zostały na aparacie czterokulowym T-02U, a badaną ferrociecz stanowiła koloidalna mieszanina mineralnego oleju silnikowego o klasie lepkości SAE 15W-40 z cząstkami magnetycznymi Fe3O4 oraz surfaktantem.

Summary

The subject of the author’s research, whose results are presented in this article, are the chosen properties of ferrofluid.
The author assumes that the concentration of magnetic particles in ferrofluid may significantly affect the basic properties of the ferrofluid like: density, dynamic viscosity, or lubricity, as well as flow and operating parameters of journal bearings lubricated with ferrofluids.
The purpose of this paper is to present the impact of the concentration of magnetic particles in the ferrofluid on its lubricity. Experimental investigations were performed on the four-ball T-02U tester, and the tested ferrofluid was a mixture of colloidal mineral motor oil SAE 15W-40 with Fe3O4 magnetic particles and the surfactant. This work is part of a wider study on the analysis of changes in operating parameters of journal bearings lubricated with ferrofluids.
① Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81–87, 81-225 Gdynia, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p059-066.pdf (376K)

Summary

The nanoindentation method is widely used to study the mechanical properties of thin films and surface layers. But the results of such a tests are difficult to interpret, especially for coatings with a thickness less than 1 μm. A new method of analysis of nanoindentation results are presented in this paper. It is based on simultaneous studies of experimental results by transformation indentation curves into stress-strain curves and FEM modelling. This method was compared with a few models provided in published literature. The influence of substrate properties and coating thickness on the deformation of the system and the critical depth of penetration to onset substrate yield are analysed.

Streszczenie

Metoda instrumentalnej indentacji jest powszechnie stosowana do badania właściwości mechanicznych cienkich powłok i warstw wierzchnich. Wciąż jednak wyniki testów nanoindentacyjnych są trudne do interpretacji zwłaszcza dla powłok o grubości poniżej 1 µm. W pracy przedstawiono metodę analizy wyników badań indentacyjnych w oparciu o badania rzeczywistych układów powłoka–podłoże oraz wyniki modelowania MES. Badano wpływ właściwości podłoża i grubości powłoki na deformacje układu i krytyczną głębokość penetracji, przy której podłoże nie ma wpływu na pomiar. Do analizy wyników eksperymentów zaproponowano metodę transformacji krzywych indentacyjnych do układu naprężenie–odkształcenie. Metodę tę porównano z modelami podawanymi w literaturze.
① AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, 30 Mickiewicza Avenue, 30-065 Cracow, e-mail: .
② Częstochowa University of Technology, 45 Dąbrowskiego Street, 42-201 Częstochowa.
Tribo-12v43n4_p067-074.pdf (376K)

Streszczenie

W publikacji przedstawiono wyniki badań wpływu dodatków ceramicznych na właściwości tribologiczne wybranych kompozycji smarowych. Do modyfikacji smarów plastycznych wytworzonych na bazie mineralnej, syntetycznej oraz roślinnej i zagęszczonych stearynianem litu zastosowano płomieniową krzemionkę amorficzną Aerosil® oraz montmorylonit jako przedstawiciel krzemianów warstwowych.
Za pomocą aparatu czterokulowego wykonano testy tribologiczne dla smarów bazowych, tzn. niezawierających dodatków modyfikujących, i porównano je z wynikami uzyskanymi dla smarów plastycznych zmodyfikowanych wyżej wymienionymi dodatkami. Do oceny tych właściwości wykorzystano wyniki badań granicznego obciążenia zużycia, obciążenia zespawania, obciążenia zacierającego, granicznego obciążenia zatarcia oraz granicznego nacisku zatarcia. Na podstawie wyników badań tribologicznych wybranych kompozycji smarowych stwierdzono, że zastosowane dodatki modyfikujące w postaci krzemionki amorficznej oraz montmorylonitu korzystnie wpływają na zmianę wartości poszczególnych parametrów określających poziom właściwości smarnych badanych kompozycji smarowych.

Summary

The paper presents the results of research of ceramic additives on the change of the tribological properties of selected lubricating compositions. The study used of greases based on paraffin oil of pharmaceutical purity, rapeseed oil, and synthetic oil Priolube 3970. As a thickener of lubricating greases, lithium stearate was used. The lubricating compositions were produced using modified ceramic additives in the form of flame amorphous silica Aerosil and laminated silicates in the form of montmorillonite. These additives in amount of 8% m/m were introduced to the structure of each grease. In the early phase of the experiment, tribological tests of compositions containing from 1 to 10% additives were carried out to determine the optimum amount of lubricating compositions. The tribological tests were carried out using four-balls apparatus for lubricating greases not containing the modified additive, and the results were compared to the results obtained for lubricating greases modified with additives mentioned above. The tribological properties of the tested compositions were determined by measurement of the limiting load of wear (Goz/40), welding load (Fz), scuffing load (Ft), limiting load of scuffing (Foz), and the limiting pressure of seizure (Foz). The research affirmed, that the flame amorphous silica is a less effective modifier for reducing anti-scuffingly by stepwise increasing load of the friction, under conditions of linearly increasing load, seizure, and anti-wear under constant load of the friction than
montmorillonite regardless of the base oil. However, the flame amorphous silica improves the resistance to scuffing of the surface layer and wear in relation the basic lubricating compositions.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, tel. 48 364-42-41, fax 48 364-47-65, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p075-088.pdf (1.5M)

Streszczenie

Kształtowanie plastyczne stali na gorąco (w tym kucie) odbywa się najczęściej w temperaturze występowania austenitu. Dlatego własności tribologiczne narzędzi stosowanych w przeróbce plastycznej na gorąco powinny odnosić się do warunków, w których mają one kontakt z nagrzaną do zakresu austenitu stalą. W pracy przedstawiono zjawiska występujące na powierzchni materiałów narzędziowych w wyniku ww. kontaktu tribologicznego, które mają wpływ na mikrostrukturę w ich warstwie wierzchniej. Określono wpływ mikrostruktury materiałów narzędziowych na osnowie żelaza na: tworzenie i utrzymywanie się na powierzchni tzw. białej warstwy oraz nalepień, występowanie pęknięć zmęczeniowo-cieplnych, podatność na odkształcenie plastyczne, wykruszanie materiału narzędzia (w tym węglików) jak i zmian w mikrostrukturze warstwy wierzchniej wywołanych oddziaływaniem cieplnym.

Summary

Hot forming of steel (including forging) is most often performed in the austenite region. Because of that, tribological properties of tools used in hot processing should be related to the conditions of their contact with steel heated up into the austenite region. This work is focused on the phenomena occurring on the surface of tool materials during tribological contact. The influence of the microstructure of iron based tools on: white layer formation, white layer and sticking presence on the tools surface, thermal and fatigue cracks, tool material formability, spalling of tool materials (including spalling of carbides) as well as the changes in the microstructure of the white layer induced by the temperature gradients.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel 12 617-26-19.
Tribo-12v43n4_p089-098.pdf (846K)

Streszczenie

W publikacji przedstawiono wyniki badań rozpoznawczych nad wpływem różnych napełniaczy (Bi2O3, Sb2O3, CuO, ZnO, TiO2) w wapniowym smarze plastycznym (Maszynowy 2) na efektywność smarowania stalowych skojarzeń ślizgowych. Badania tribologiczne przeprowadzono na aparacie czterokulowym. Analizie poddano kompozycje smarowe mające 4 i 10% wagowo każdego z przyjętych napełniaczy. Dla celów porównawczych wyznaczono charakterystyki tribologiczne Smaru Maszynowego 2 bez napełniacza. Efektywność analizowanych smarów oceniono według dwóch wielkości kryterialnych, tj.: granicznego obciążenia zatarcia Foz oraz granicznego nacisku zatarcia poz. Wyniki eksperymentu opracowano statystycznie na poziomie ufności 95%, stosując test t-Studenta. Stwierdzono, że dwutlenek tytanu, tlenek cynku i trójtlenek bizmutu są mało efektywnymi napełniaczami Smaru Maszynowego 2. Ponadto zaobserwowano, że zmiana stężenia tlenku miedzi lub trójtlenku antymonu z 4% do 10% powoduje zwiększenie efektywności smarowania.

Summary

Summary
The paper presents the results of preliminary studies into the effect of different fillers (Bi2O3, Sb2O3, CuO, ZnO, TiO2) in calcium grease (Machine Grease 2) on the efficiency of the lubrication of steel sliding pairs.
Tribological tests were carried out using a four-ball tester. Grease mixtures containing 4% and 10% by wt. of one of the fillers were tested. For purposes of comparison, the tribological characteristics of Machine 2 grease without any filler were determined. The efficiency of the greases was evaluated according to two criteria: limit seizure load Foz and limit seizure pressure poz. The experimental results were statistically processed at a confidence level of 95% using Student’s t-test. Titanium dioxide, zinc oxide, and bismuth trioxide were found to be poorly effective fillers of Machine Grease 2. Moreover, it was found that a change in the concentration of copper oxide or antimony trioxide from 4% to 10% results in an increase in lubrication efficiency.
① Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny, Katedra Aparatury i Inżynierii Procesowej, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław, tel. 71 388-02-90, 71 368-02-91, e-mail: , .
Tribo-12v43n4_p099-106.pdf (346K)

Streszczenie

Przedstawiono badania wpływu rodzaju styku w węźle ślizgowym na ocenę efektywności smarowania smarami plastycznymi stalowych węzłów ślizgowych pracujących przy tarciu mieszanym. Badania tribologiczne prowadzono na dwóch tribometrach: aparacie czterokulowym (styk punktowy) oraz na maszynie wahadłowej z łożyskiem ślizgowym (styk rozłożony). Badane skojarzenia smarowano czterema rodzajami smaru: smarem Litomos EP-25, samochodowym 1S oraz dwiema kompozycjami sporządzonymi na bazie smaru 1S, tj. zawierającymi 6% proszku miedzi lub 6% proszku PTFE. W testach realizowanych na aparacie czterokulowym, efektywność smarowania oceniano według dwóch kryteriów – zużycia kulek d i obciążenia granicznego Fg. W badaniach przy styku rozłożonym (maszyna wahadłowa) kryteriami oceny efektywności smarowania było obciążenie graniczne Fg oraz sumaryczne zużycie (liniowe) czopa i panwi. Wyniki eksperymentu zostały opracowane statystycznie dla poziomu ufności 95%, stosując test t-Studenta.

Summary

The paper presents experimental work on the influence of the type of contact in a sliding node related to the estimation of lubrication efficiency using greases working in a mixed lubrication area. Investigations were carried out using two testers: a standard four-ball extreme pressure tester (point contact) and an oscillatory machine with sliding bearing (splitting contact). Investigated nodes were lubricated with four kinds of greases: Litomos EP-25 grease, automobile grease 1S, and two compositions based on grease 1S containing 6 wt% powder of cooper or 6 wt% powder of PTFE. In tests carried out on four-ball tester, the effectiveness of the lubrication was evaluated according to two criteria: the ball wear, d, and the limiting load, Fg. In tests carried out on splitting contact (oscillatory machine), criterion of lubrication efficiency were the limiting load, Fg, and the total wear (linear) of pin and pan. The experimental results were statistically processed at a confidence level of 95% using Student’s t-test.
① Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
② Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu, Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny, Instytut Chemii i Technologii Żywności, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław.
Tribo-12v43n4_p107-116.pdf (346K)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości tribologicznych, tj. zużycia i współczynnika siły tarcia powłok uzyskanych na drodze metalizacji natryskowej. Badaniom poddano powłoki na bazie niklu, chromu, chromo-niklu, węglików spiekanych oraz kompozytu ceramicznego. Badania przeprowadzono w funkcji zmienności parametrów F, v, jak również przy stałej prędkości i obciążeniu. Wykazano, że najkorzystniejszymi właściwościami tribologicznymi spośród badanych powłok charakteryzuje się powłoka na bazie węglików spiekanych, a najgorszymi powłoka ceramiczna.

Summary

This paper presents the results of tribological properties such as wear and the coefficient of friction forces obtained by coating by metal spraying. The research was based on coatings of nickel, chromium, chromium-nickel, tungsten carbide, and ceramic composites. The study was conducted as a function of variation of parameters P, v, as well as at constant speed and load. It was shown that the most favourable tribological properties of the investigated coatings are characterised by a shell-based cemented carbide, and a ceramic coating was the least favourable.
① Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy i Eksploatacji Maszyn, ul. prof. Z. Szafrana 2, 65-016 Zielona Góra.
Tribo-12v43n4_p117-124.pdf (707K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania termowizji w odniesieniu do badań tarciowych łożysk ślizgowych. Wykorzystując kamerę termowizyjną, przedstawiono zjawiska cieplne, jakie zachodzą podczas pracy łożysk. Przedstawiono charakterystyki obrazujące rozkład geometryczny temperatury w łożysku oraz charakterystyki czasowe przedstawiające proces nagrzewania łożyska. Analiza tych zjawisk pozwoliła na stworzenie modelu cieplnego umożliwiającego między innymi wyznaczanie współczynnika tarcia w łożysku.

Summary

The paper presents the possibilities of the application of thermovision methods in studies of sliding bearings operating in friction conditions. Thermal phenomena can be observed in images produced by thermovision during bearing operation. The presented characteristics show the geometrical distribution of temperature in the bearing and the process of its heating during operation. The analysis of observed phenomena made it possible to work out a thermal model that allowed the author to determine the friction coefficient in the sliding bearing.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: , , .
Tribo-12v43n4_p125-132.pdf (734K)

Streszczenie

W opracowaniu przedstawiono wyniki badań doświadczalnych z zakresu modyfikowania warunków pracy węzłów tarcia trzema preparatami – dwoma wytwarzającymi na powierzchni elementów warstwę ceramiczną i jednym modyfikującym warstwę wierzchnią na drodze reakcji chemicznej. W ramach pracy przeprowadzono doświadczalne badania na standardowym aparacie czterokulowym próbek smarowanych olejem Castrol Magnatec Diesel 10W-40 bez dodatku (jako olej odniesienia) i z wymienionymi dodatkami w ilości 10% lub 0,1%. Do oceny skuteczności smarowania przyjęto trzy kryteria (obciążenie graniczne Fg, charakterystyka zużycia w funkcji obciążenia nadanego d = f(F), wskaźnik granicznego obciążenia zużycia Goz). Wielkości kryterialne zaczerpnięto z normy PN-76/C-04147 „Badania własności smarnych olejów i smarów”. Wyniki opracowano statystycznie przy poziomie ufności 95%, stosując test t-Studenta. Oceniając skuteczność działania badanych środków w oleju Castrol Magnatec Diesel 10W-40, stwierdzono ich pozytywne działanie, chociaż poprawa określanych wskaźników istotnie zależy od badanych materiałów, a uzyskany efekt nie zawsze wart jest poniesionych nakładów.

Summary

This paper presents the results of the experimental work on the modification of the operating conditions of working nodes using three preparations: two that create ceramic layers on the surfaces of elements and one modifying the surface layer by chemical reaction. Investigations were carried out using a standard four-ball extreme pressure tester. Specimens were lubricated with Castrol Magnatec Diesel 10W-40 without additives (as basic oil) and with Castrol Magnatec Diesel 10W-40 with the addition of preparations of 10% or 0.1% by volume. To assess the lubrication efficiency of the tested compositions, three criteria were used (limit load Fg, limit wear load index Goz, and wear characteristic as the function of load d = f(F)). Comparative quantities were taken from the Polish standard PN-76/C-04147 „The tests of properties of oils and greases”. The results were statistically handled at a confidence level of 95% using Student’s t-test. After assessing the working efficiency of tested additives in Castrol Magnatec Diesel 10W-40 oil, a favourable reaction was noticed but improvements of determined quantities fundamentally depends on test materials. It was found that the additives are not always cost effective.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
② Uniwersytet Ekonomiczny, Instytut Chemii i Technologii Żywności, ul. Komandorska 118/120, 53-345 Wrocław.
Tribo-12v43n4_p133-140.pdf (356K)

Streszczenie

W Zakładzie Zaawansowanych Technologii Kształtowania Instytutu Obróbki Plastycznej prowadzone są prace badawcze, których celem jest opracowanie nowej technologii wytwarzania łożysk samosmarujących.
W referacie przedstawiono opis technologii wytwarzania porowatych łożysk samosmarujących na osnowie proszku brązu (BROMIX) z modyfikowaną warstwą wierzchnią zawiesiną, oleju z cząstkami smaru stałego MoS2 o wielkości nanometrycznej. Modyfikacja warstwy wierzchniej przeprowadzona została z wykorzystaniem urządzenia PC-2, zgłoszonego do ochrony własności intelektualnej przez INOP. Zaprojektowane i wykonane w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu stanowisko do badań tribologicznych przeznaczone jest do pracy w wysokich temperaturach. Badania na tym urządzeniu mogą być realizowane przy obciążeniu normalnym do 500 N oraz temperaturze otoczenia i w temperaturze do 600°C. Przedstawione zostały wyniki badań tribologicznych wytworzonych łożysk samosmarujących z modyfikowaną warstwą wierzchnią. Najmniejszą wartość współczynnika tarcia uzyskano dla łożysk modyfikowanych zawiesiną nanocząstek MoS2 w oleju. Przedstawiono również wyniki symulacji obciążenia układu pary trącej L. 1, 2.

Summary

The Department of Advanced Forming Technology Metal Forming Institute conducted research aimed at developing a new technology of self-lubricated bearings. This paper describes the technology of porous self-lubricating bearings on the base of bronze powder (BROMIX) with a modified surface layer suspension in oil MoS2 solid lubricant particles of nanometric size. Modification of the surface layer was carried out using an PC-2, as notified to the protection of intellectual property rights by INOP. Designed and manufactured in the Metal Forming Institute in Poznan tribological test stand, designed for operation at high temperatures. Research in this device may be implemented with the normal charged to 500 N and at ambient temperature and temperatures up to 600°C. The paper presents the results of tribological tests produced self-lubricated bearings with a modified surface layer. The lowest friction coefficient was obtained for the bearing modified MoS2 nanoparticles suspension in oil. It also presents results of a simulation system load friction pair, using the developed material properties, which are made self-lubricating bushings L. 1, 2.
① Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań.
② AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej.
Tribo-12v43n4_p141-150.pdf (546K)

Streszczenie

W ostatnich latach coraz szersze zastosowanie zyskują niskowęglowe, niskostopowe stale z borem o zwiększonej odporności na zużywanie ścierne. Stale te przy zastosowaniu zaawansowanych technologii wytwarzania osiągają bardzo dobre własności mechaniczne, przy jednocześnie umiarkowanej cenie. Stosowanie ich może przedłużyć czas eksploatacji często drogich konstrukcji, na przykład w przemyśle rolniczym i górniczym L. 1, 2. Dla uzyskania wysokich wartości parametrów wytrzymałościowych i odporności na ścieranie typową obróbką cieplną tych stali jest hartowanie i niskie odpuszczanie. Stale te jednak mogą być dostarczane przez producentów w różnych stanach, nieraz nieobejmujących hartowania, z sugestią przeprowadzenia obróbki przez kupującego. W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużywanie ścierne oraz poddano analizie charakter zachodzącego mechanizmu zużywania na przykładzie stali B27 oraz 28MCB5 produkowanych przez liczące się w Europie koncerny hutnicze – Rautaruukki Corporation (Finlandia) i Zerneri Acciai Company (Włochy). Według producentów, stale te można stosować na okładziny, części maszyn i urządzeń, płyty krawędziowe, ostrza i łańcuchy, narzędzia, przenośniki śrubowe, płyty trudnościeralne, łopatki wentylatorów, a szczególnie w przemyśle maszyn rolniczych zarówno w częściach podlegających zużyciu, jak i elementach konstrukcyjnych L. 3, 4.

Summary

In recent years, steels with boron, which belonged to a group of abrasion resistant steels, have become increasingly popular. These steels are produced by using advanced technology of manufacturing and economically achieve very good mechanical properties. Applying these steels can extend the lifetime of expensive machining equipment in many industries, such as mining and the agriculture industry L. 1, 2. High values of mechanical strength and abrasion resistance are achieved after heat treatment (hardening and tempering). However, these steels are tailored to customer needs and supplied by the manufacturers. The article presents the results of abrasive wear resistance tests and analysis of the abrasive wear mechanism for two grades of steels, B27 and 28MCB5, for the delivery state and different stages of heat treatment. The steels are manufactured by two well-known European companies – Rautaruukki Corporation (Finland) and Zerneri Acciai Company (Italy). According to the manufacturers, these steels can be used for linings and wear parts for machines and equipment, edge plates, blades and chains, tools, screw conveyors, wear plates, fan blades, and especially in the agricultural machinery industry, both in parts subject to wear, as well as structural elements.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, ul. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław, tel. 71 320-23-51, e-mail: , , .
Tribo-12v43n4_p151-166.pdf (2.8M)

Streszczenie

W pracy przedstawiono metodę poprawy trwałości eksploatacyjnej UHMWPE przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej odporności oksydacyjnej polimeru. Materiał wyjściowy GUR 1050 (Poli Hi Solidur Medi TECH) został poddany sekwencyjnemu procesowi, który składał się z etapu modyfikacji radiacyjnej oraz obróbki termicznej. Ocenę skuteczności zastosowanej metody przeprowadzono za pomocą badań mikromechanicznych oraz testów tribologicznych na testerze T-01 (polimer/stop Vitalium). Stwierdzono nieznaczne zmniejszenie się charakterystyk mikromechanicznych (twardość i moduł Younga) wariantów poddanych sekwencyjnemu procesowi modyfikacji w stosunku do tylko napromieniowanych. Wyniki testów tribologicznych wykazują jednak wzrost odporności na zużycie w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym i jej niezmienioną wartość w stosunku do polimeru napromieniowanego.

Summary

This paper presents a method of improving the operational durability of UHMWPE, while ensuring high oxidation resistance of the polymer. The initial material, GUR 1050 (Poly Hi Solidur Medi TECH), underwent a sequential process consisting of a stage of modification through radiation, and a stage of thermal processing. The assessment of the effectiveness of the applied method was performed using micromechanical examination and tribological tests using a T-01 (polymer/Vitalium alloy) tester. It was found that there was a slight decrease in the micromechanical characteristics (hardness and Young's modulus) for the variants subjected to the sequential modification process compared to the variants only irradiated. However, the tribological test results show an increase in resistance to wear compared to unmodified material, and unchanged resistance to wear compared to the irradiated polymer.
① Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Katedra Materiałoznawstwa, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, fax 32 368-95-72, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p167-174.pdf (343K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań własności smarnych oleju handlowego silnikowego Marinol RG 1240 stosowanego w bezwodzikowych silnikach okrętowych oraz modyfikowanego preparatem eksploatacyjnym o działaniu chemicznym Motor Life Professional (MLP). Badania wykonano na aparacie czterokulowym T-02 zgodnie z PN-76/C-04147. Wyznaczono następujące wskaźniki własności smarnych: obciążenie zespawania Pz, obciążenie zacierające Pt, obciążenie niezacierające Pn, wskaźnik zużycia pod obciążeniem Ih oraz graniczne obciążenie zużycia Goz. Modyfikowanie oleju preparatem eksploatacyjnym Motor Life Professional w zdecydowany sposób wpłynęło na zwiększenie odporności na zużycie i poprawę własności przeciwzatarciowych środka smarowego (wzrost Goz oraz Ih). Pozostałe wskaźniki (Pz, Pt) pozostały na tym samym lub nieco niższym poziomie (Pn).

Summary

The paper presents the results of lubricating property tests on Marinol RG 1240 motor oil used in trunk piston marine diesel engines and modified by the Motor Life Professional surface active agent. The test results were collected by means of a four-ball extreme pressure tester T-02 according to PN-76/C-04147. The following lubricating properties parameters were determined: weld point Pz, non-seizure point Pn, seizure point Pt, load wear index Ih, and load limit of wear Goz. Investigations showed that the modification of lubricating oil by Motor Life Professional surface active agent considerably increases the wear resistance and antiseizure properties – increase of Goz and Ih parameters. The remaining parameters are unchanged (Pz, Pt) or a little lower (Pn).
① Akademia Morska w Gdyni, ul. Morska 81–87, 81-225 Gdynia, tel. 58 69-01-324, fax 58 620-67-01. e-mail: .
Tribo-12v43n4_p175-182.pdf (428K)

Streszczenie

W pracy zbadano wpływ udziału procentowego zagęszczacza litowego na właściwości reologiczne kompozycji smarowej w zakresie liniowej i nieliniowej lepkosprężystości. Podczas badań zastosowano dwa testy oscylacyjne: test przemiatania amplitudy odkształcenia oraz test przemiatania częstotliwości odkształcenia. Test przemiatania amplitudy umożliwia ocenę stabilności mikrostruktury zagęszczacza w smarze plastycznym z podziałem na obszary liniowej i nieliniowej lepkosprężystości pod wpływem siły ścinającej, przy stałej częstotliwości i zmiennej amplitudzie odkształcenia. Testu przemiatania częstotliwości używa się głównie przy małych częstotliwościach oscylacji i stałym odkształceniu w celu zbadania mikrostruktury w obszarze liniowej lepkosprężystości. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem reometru rotacyjnego Physica Anton-Paar MCR 101 pracującego w układzie stożek–płytka.

Summary

The effect of lithium thickener content on rheological properties of grease compounds in linear and non-linear viscoelastic regimes was investigated in this work. During the study, two oscillation tests were used: amplitude of strain sweep test, and frequency of strain sweep test. The amplitude sweep test allows one to assess the stability of the thickener microstructure in lithium grease in the linear and non-linear viscoelastic region under shear load at constant frequency and changeable strain amplitude. Sweep frequency tests are used mainly at low-frequency oscillation and constant strain to investigate the microstructure in the linear viscoelastic region. The study was carried out using a rotational rheometer, Physica Anton-Paar MCR 101m, with cone and plate geometry.
① Politechnika Wrocławska. Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, ul. I. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p183-194.pdf (585K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne regeneracyjnych termo- i chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych oraz klasycznego skojarzenia konstrukcyjnego stal–stop łożyskowy. W badaniach zastosowano dwa rodzaje regeneracyjnych kompozytów chemoutwardzalnych, do sieciowania których zastosowano związki aminowe o zróżnicowanej budowie chemicznej i reaktywności (trietylenotetraamina oraz addukt amin alifatycznych i aromatycznych), które umożliwiły uzyskanie kompozytów o zróżnicowanych właściwościach mechanicznych. Jako materiały ścierne zastosowano elektrokorund i krzemionkę o określonym składzie chemicznym i granulometrycznym. Kompozyty chemoutwardzalne nałożone na stalową rolkę i obrobione mechanicznie na żądany wymiar współpracowały z klockiem wykonanym z brązu oraz kompozytu metalopolimerowego na osnowie termoutwardzalnej żywicy fenolowo-formaldehydowej. Badania tarciowo-zużyciowe prowadzono na maszynie tribologicznej T-07 typu rolka–klocek w styku rozłożonym w obecności materiału ściernego. Testy tribologiczne prowadzono przy prędkości 0,1 m/s i naciskach 1 MPa, nie stosując przy tym środków smarnych. Wykazano, że testowane skojarzenia, w których oba współpracujące elementy wykonane są z kompozytów polimerowych chemo- i termoutwardzalnych, charakteryzują się dużą odpornością na zużycie i mogą być z powodzeniem wykorzystane do regeneracji elementów maszyn pracujących w środowisku, w którym występują substancje ścierne.

Summary

The article presents the results of abrasive wear resistance of metal–polymer thermo- and chemosetting composites in composite–composite tribological system. To make the comparison, some friction experiments were performed using a steel–bearing alloy system. During the research, two kinds of regenerative chemically setting composites were used. The cross-linking agents used were amine compounds with different chemical structure and reactivity (such as triethylenetetramine and adduct of aliphatic and aromatic amines). These cross-linking agents made it possible to obtain composites with very different mechanical properties. Electrocorundum and silica of defined chemical and granulometric composition were adopted as abrasive material. Chemosetting metal–polymer composites were applied to a steel roller and machined to the desired size to cooperate with a bronze block and metal-polymer composite based on thermosetting phenol-formaldehyde resin. The friction tests were performed using a T-07 block-on-ring tester in the presence of the selected abrasive material. Tribological tests were conducted at a speed of 0.1 m/s and 1 MPa pressure, without any lubricant. A high resistance to abrasive wear of the tested systems was proved, which means they can be used for machine element regeneration that are running in an abrasive environment.
① Instytut Technlogii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo-12v43n4_p195-204.pdf (779K)

Streszczenie

W pracy przedstawiono studium przypadku uszkodzenia węzła przekładni śrubowej tocznej pracującej w małogabarytowej maszynie roboczej. Skutkiem utraty przez ten mechanizm właściwości umożliwiających poprawną pracę była poważna awaria całego obiektu. W celu określenia przyczyn wystąpienia uszkodzenia zrealizowano szczegółowe badania materiałowe oraz podjęto próbę odtworzenia charakteru przebiegu pracy podzespołu.
W wyniku przeprowadzonych analiz struktury materiałowej oraz rozkładu twardości na przekroju elementów tocznych zidentyfikowano przegrzanie przekładni jako przyczynę zaistniałego uszkodzenia. Było ono wynikiem błędnego oszacowania intensywności zjawisk cieplnych w przekładni.

Summary

Summary
The paper presents a case study of a failure of a ball screw, operating in a small working machine. The result of the decrease of its operational properties was a major break-down of the entire structure. In order to determine the causes of the failure, detailed material tests were carried out. The attempt to reconstruct the character of the course of the work of this component was done as well.
The analyses of material structure and hardness distribution in the cross-section of the rolling elements enabled an identification of the occurred failure. The cause was an overheating of the transmission. It was the result of an underestimation of the intensity of thermal effects in the mechanism.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Zakład Podstaw Konstrukcji Maszyn i Tribologii, ul. I. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław.
Tribo-12v43n4_p205-210.pdf (488K)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych próbek wykonanych z czterech mieszanek gumowych, które stosowane są jako okładziny np. skipów w kopalniach. Próbki poddano procesowi ścierania przy zastosowaniu luźnego ścierniwa, które przesuwało się i uderzało w powierzchnię próbek przy obrocie bębna badawczego. Do oceny wielkości zużycia gumy zastosowano metodę wagową oraz przeprowadzono analizę wyglądu powierzchni próbek przy zastosowaniu mikroskopu.

Summary

The article presents the research results of the wear of rubber samples being applied as protective plates in mines. The samples were abraded by abrasive loose particles. The particles were both sliding and impacting the surface layer of rubber sample while in drum-tube rotation. The weight method was used to measure wear. The rubber surface was also analysed with the aid of a microscope. It was concluded that the hardness of rubber has influence for the its wear. EPDM and Silicone rubbers with 60Shore degree hardness, the maximal had Viton 75Shore has the lowest loosening of mass. Materials with vulcanised fibres had the higher wear than materials without fibres.
① Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych. Wybrzeże S. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław.
Tribo-12v43n4_p211-218.pdf (875K)

Streszczenie

Analizowano możliwość zastosowania teorii Hertza do przypadku styku skoncentrowanego elementów pokrytych powłoką osadzoną na sprężystym podłożu. Badano rozkład naprężeń w miejscu styku elementów, których powierzchnie zostały umocnione poprzez obróbkę powierzchniową. Gradient twardości i moduł sprężystości materiału w głąb warstwy wierzchniej wyznaczono w badaniach indentacyjnych. Na potrzeby analizy zostały wprowadzone założenia: powłoka idealnie przylega do podłoża, właściwości materiału powłoki w miejscach równo oddalonych od powierzchni są jednakowe, grubość powłoki na obydwu stykających się elementach jest jednakowa, styk odbywa się bez poślizgu. Wyniki badań dowodzą, że teorię Hertza można stosować do przypadku materiałów warstwowych poprzez połączenie rozwiązań analitycznych z eksperymentem numerycznym.

Summary

Due to the increased interest amongst teeth gear manufacturers for an adequate method of controlling the stress field, this paper presents an analysis of the applicability of the Hertz theory to the case of the contact of elements with coated material. The proposed method to determine the contact stress field in this case of contact was developed based on the classic Hertz theory and a specific numerical model. The gradient of hardness and elastic modulus in the material of the surface layer was measured by indentation. The following assumptions were made: the graded surface layer adheres perfectly to the substrate, the properties of surface layer material in the same distance from the surface are the same, the thickness of surface layer of the both surfaces in contact is the same, and the contact is without sliding. The results show that, by extending the combination of numerical experiments, the Hertz theory can be applied to the case of layered materials.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: , .
Tribo-12v43n4_p219-226.pdf (627K)


eksploational preparation, tribological properties, lubricant properties, surface geometrical structure

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu preparatu eksploatacyjnego, stanowiącego kompleks weglowodorowy tworzący jednocząsteczkową odporną na zużycie warstwę na zmianę własności smarnych oleju bazowego SN-150. Do przeprowadzania badań tribologicznych wykorzystano stanowisko badawcze zaprojektowane i wykonane na Wydziale Inżynierii Mechanicznej UTP w Bydgoszczy. Rodzaj skojarzenia próbka–przeciwpróbka: konforemne. Uzyskane wyniki wykazują niewielki wpływ dodatku eksploatacyjnego stanowiącego kompleks węglowodorowy zawartego w oleju bazowym SN-150, w badanych warunkach pracy, na zmianę parametrów Ra, Rq oraz Rpk dla prędkości obrotowej wrzeciona 500 i 1000 obr./min.

Summary

The paper presents an investigation upon the influence of the exploration of preparation M-M on changes in the lubrication properties of base oil SN-150. During tribological research, a special laboratory stand designed by UTP in Bydgoszcz was used. The pairing type was conformational sample – co-sample. Observations show little impact of exploitation additive complex hydrocarbon contained in the base oil SN-150 on the following parameters: Ra, Rq, and Rpk under spindler velocities 500 and 1000 rotations per minute.
① Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy, Wydział Inżynierii Mechanicznej, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz.
② „Andrewex”, Cierpice, ul. Sosnowa 6, tel. 660-729-181, e-mail: .
Tribo-12v43n4_p227-232.pdf (932K)