TRIBOLOGIA 2013, V49, nr 3: Streszczenia Artykułów

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych procesu wyciskania współbieżnego wierteł krętych. Do badań wykorzystano oprogramowanie oparte na metodzie elementów skończonych DEFORM 3D. Symulacje numeryczne przeprowadzono dla różnych sił tarcia, których wielkość określano poprzez zmianę czynnika tarcia plastycznego. Na podstawie przeprowadzonych badań numerycznych prześledzono wpływ zmiennych parametrów tribologicznych na powierzchni kontaktu materiału kształtowanego i narzędzi na kinematykę płynięcia metalu podczas wyciskania elementów śrubowych. W wyniku wykonanych symulacji stwierdzono, że zwiększenie sił tarcia powoduje w przypadku wyciskania wierteł krętych wyrównanie gradientu prędkości płynięcia metalu. Ponadto przedstawiono uzyskane rozkłady odkształceń w wyrobach otrzymanych na drodze numerycznej symulacji oraz zestawiono parametry siłowe procesu dla rozpatrywanych przypadków.

Summary

The paper presents the results of numerical simulations of the twist drill backward extrusion process. In the simulations, the FEM-based software DEFORM 3D was used. The numerical simulations were performed for various friction forces whose values were determined by changing the plastic friction factor. Based on the conducted numerical simulations, the effect of the variable tribological parameters of the contact surface between the material being formed and the tools on the kinematics of material flow in the extrusion process were investigated. In the effect of the performed simulations, it has been found that increasing the friction forces in a twist drill extrusion leads to the uniformity of the metal flow velocity gradient. Additionally, the strain distributions obtained in the simulations are presented and the force parameters in the investigated cases are compared.
① Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej, ul. Nadbystrzycka 36, 20 – 618 Lublin, .
Tribo-13v44n3_p009-020.pdf (307097 B)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań żelaznych spieków zawierających różne ilości heksagonalnego azotku boru h-BN. Badania tribologiczne przeprowadzono za pomocą maszyn KEWAT-6 i KEWAT-1 w Zakładzie Tribologii, Inżynierii Powierzchni i Logistyki Płynów Eksploatacyjnych IPMiT WME WAT.
Stwierdzono, że zawartość do 3% wagowo azotku boru w żelaznym spieku proszku żelaza Höganas NC.100.24 poprawia skutecznie właściwości tribologiczne spieku, tj. zmniejsza wartość współczynnika tarcia, nie zwiększając zużycia spiekanych próbek mimo nieznacznego spadku ich twardości. Wyniki tych badań były podstawą do wykonania pełnogabarytowych tulei porowatych zawierających azotek boru h-BN w spieku, które następnie poddano badaniom stanowiskowym w ramach projektu badawczego rozwojowego PBR/15-249/2007/WAT-OR00002904 L. 1], finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w latach 2007–2011.

Summary

The results of research on the iron sinters containing various amounts hexagonal boron nitride h-BN are presented in this paper. The tribological research was realised with KEWAT-6 and KEWAT-1 machines at the Department of Tribology, Surface Engineering and Service Fluids Logistics of the Institute of Motor Vehicles and Transportation, FME, MUT. The paper concludes that boron nitride up to 3% by weight in the iron sinter of Höganas NC.100.24 iron powder efficiently increases tribological properties of the sinter, i.e. it lowers the value of the friction factor without increasing the wear of sintered samples. However, their hardness was slightly decreased. These results were the basis for making some full-size porous sleeves, which included boron nitride h-BN in the sinter. The sleeves were then subjected to stand tests within the framework of the development and research project number PBR/15-249/2007/WAT-OR00002904 L. 1], financed by the Ministry of Science and Higher Education, 2007–2011. Very advantageous results were obtained from these tests, which allowed us to make a patent claim L. 8].
∗ Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2, tel. (22) 683-95-65, e-mail: .
Tribo-13v44n3_p021-036.pdf (559162 B)

Streszczenie

Hydrodynamiczne smarowanie z rowkami na powierzchni panewki lub czopa w mikrołożyskach ślizgowych twardych dysków komputerowych oraz w mikrołożyskach wentylatorów komputerowych staje się coraz bardziej powszechne ze względu na fakt, że mikrołożyska ślizgowe są lepsze w eksploatacji niż łożyska toczne, a przede wszystkim rowki redukują pęcherze kawitacyjne, przez co zwiększają sztywność łożyska.
W przypadku mikrołożyska, a tym bardziej mikrołożyska z rowkami, klasyczne metody pomiaru luzu promieniowego o dokładności do 1–2 µm są mało skuteczne.
Luzy promieniowe w mikrołożyskach z rowkami o pochyleniu od 30 do 60 stopni oraz różnym kształcie, zazwyczaj w literkę V oraz jodełkę, mają wysokość 2–3 µm i dlatego w niniejszej pracy wykonano ich pomiar z użyciem różnego typu przyrządów elektronowych, takich jak: optyczny mikroskop Micro 200, Planar Belarus; optyczny skaningowy mikroskop Mira, Oxford Instrument (SEM) oraz mikroskop sił atomowych typu NT-206 Belarus (AFM).
Pomiary prezentowane w pracy zostały wykonane na metalograficznych próbkach przedstawiających przekroje poprzeczne elementu bez wytrawiania oraz polerowania. Przeprowadzono dwa typy pomiarów, a mianowicie czop i panewka oddzielnie oraz czop i panewka razem. W tym drugim typie pomiaru dokonano wyznaczenia rzeczywistej wartości luzu promieniowego.
Odległości geometryczne związane z luzem promieniowym zostały wyznaczone wyżej opisanymi przyrządami SEM, AFM w obrazach dwu- oraz trójwymiarowych, posługując się profilami powierzchni w skali mikro i nano oraz wyznaczonymi elektronicznie siłami poprzecznymi i skrętnymi.
Wyznaczono luzy promieniowe długich mikrołożysk wentylatorów komputerowych (120 000 h, 2900 obr./min, 80 mm) oraz mikrołożysk twardych dysków komputerowych HDD (7200 obr./min, 80Gb, 3.5”).
Na podstawie dokonanych pomiarów autorzy wykazują, że tradycyjne wyznaczanie promieniowego luzu w przypadku mikrołożysk ślizgowych poprzez różnicę mierzonych wartości promienia czopa i panewki prowadzi do mało dokładnych wyników.
Wymiarowa tolerancja mierzonych średnic czopa i panewki mikrołożysk z uwzględnieniem chropowatości powierzchni sięga 320 nm.
Pomiary SEM iAFM powierzchni mikrołożyska HDD wykazały cechy elasto-hydrodynamicznego smarowania.

Summary

This paper presents a new non-classical method of radial clearance measurements in slide micro-bearing with grooves.
In this paper, the authors show that measurements of the radial clearance of micro-bearings cannot be determined with the required accuracy for hydrodynamic calculations and wear analysis just through subtraction from the internal diameter of the sleeve to the external diameter of the journal. Therefore, it is proposed to measure clearance directly by high-resolution microscopy using a metallographic sample of the cross-section of the assembly of sleeve and journal with the gap filled with glue.
The measurements are performed using an optic microscope, a SEM, and an AFM.
Analysis of lubrication shows that the ventilator or cooling fan micro-bearing has a hydrodynamic type of lubrication and the HDD micro-bearing has an elasto-hydrodynamic type of lubrication.
① Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus.
② Technical University of Koszalin, Koszalin, Poland.
③ Gdynia Maritime University, Gdynia, Poland.
Tribo-13v44n3_p037-048.pdf (448294 B)

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań trwałości i zużycia lemieszy płużnych wykonanych z trzech gatunków stali z dodatkiem boru: Hardox 500, B27 oraz stali stosowanej przez firmę Lemken. W trakcie badań wykonywana była orka siewna na glebach piaszczystych. W celu oceny zużycia lemieszy ustalono zmianę ich obrysu, ubytek grubości, szerokość pasma zużycia powstałego na powierzchni przyłożenia, chropowatość powierzchni roboczej oraz ubytek masy. Stwierdzono porównywalną odporność na zużycie ścierne badanych stali, przy czym między badanymi elementami występowały względnie niewielkie różnice w zużyciu.

Summary

The results of the investigation of durability and ploughshare wear made from three grades of boron steel, Hardox 500, B27 and used by Lemken Company, are presented. During the research, ploughing on sandy soils was done in preparation for subsequent sowing. In order to establish the ploughshare wear, the change of contour, the loss of thickness, the width of the wear band formed on the surface in contact with soil, the roughness of the working surface, and the loss of mass were determined. However, the differences in wear were relatively small, indicating that the abrasion resistance values of the steels under investigation were comparable.
① Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Inżynierii Systemów Agrotechnicznych.
② Politechnika Wrocławska, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Zakład Materiałoznawstwa.
Tribo-13v44n3_p049-080.pdf (1155974 B)

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki modelowych badań laboratoryjnych, obejmujących pomiary wybranych parametrów w węźle tarcia, tj.: temperatury, siły tarcia, zużycia mierzonego metodą liniową dla warstwy wierzchniej próbek wykonanych ze stali stopowej 41CrAlMo7 po azotowaniu i teksturowaniu laserowym w skojarzeniu z żeliwnymi przeciwpróbkami. Warstwę wierzchnią ww. stali po azotowaniu jarzeniowym poddano modyfikacji, wykorzystując ablacyjną mikroobróbkę laserową w celu zmiany jej makro- i mikrogeometrii. Do wytworzenia regularnych mikrozasobników olejowych w kształcie mikroczasz kulistych oraz mikrokanałów stosowano laser Nd: YAG ze specjalnym systemem ogniskowania. Badaniom porównawczym poddana została warstwa wierzchnia stali ukształtowana na drodze tradycyjnej obróbki mechanicznej i azotowania jarzeniowego oraz zmodyfikowana w wyniku azotowania jarzeniowego i ablacyjnej mikroobróbki laserowej. Materiałem przeciwpróbki było żeliwo szare niskostopowe. W badaniach tribologicznych zastosowano metodę „pin on disc” w oparciu o tribometr T-11. Najlepsze efekty w zakresie zwiększenia odporności na zużycie przez tarcie uzyskano dla modelowego skojarzenia, w którym próbki wykonane ze stali stopowej 41CrAlMo7 po azotowaniu jarzeniowym oraz ablacyjnym teksturowaniu laserowym (mikroczasze w układzie geometrycznym ze stopniem przekrycia ok. 25%) współpracowały z żeliwnymi przeciwpróbkami.

Summary

The paper presents the results of laboratory investigations including measurements of selected parameters in the node of friction (temperature, friction force, wear resistance) with the use of the measured line method for the surface layer of samples steel 41CrAlMo7 after nitriding and laser texturing in combination with cast iron samples. Surface layers after glow discharge nitriding steel were modified using ablative laser micromachining to change its macro- and micro-geometry. In the manufacture regular shaped oil micro-channels and spherical microparticles, we used a Nd: YAG laser with a special focusing system. Comparative research has been subjected to the steel surface topography formed by conventional machining and plasma nitriding and modified after nitriding and laser ablation micromachining. The laboratory tribological investigation used the "pin on disc" method based on a T-11 tribometer. The best results of increasing wear resistance under friction was obtained for the association sample made of steel 41CrAlMo7 after glow discharge nitriding and ablative laser texturing in the geometric arrangement mico-oil containers (micro spherical cap) with a degree of covering of about 25% worked with cast iron anti-samples.
① Zakład Tribologii Inżynierii Powierzchni i Logistyki Płynów Eksploatacyjnych, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, tel.: (22) 683-73-57, e-mail: , , .
② Instytut Podstawowych Nauk Technicznych, Wydział Mechaniczny, Akademia Morska w Szczecinie, ul. Podgórna 51/53, 70-205 Szczecin, tel.: (91) 4318539, e-mail: .
Tribo-13v44n3_p081-096.pdf (571339 B)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości wytrzymałościowych oraz współczynnik tarcia statycznego chemoutwardzalnych kompozytów metalopolimerowych na osnowie żywicy epoksydowej przeznaczonych do regeneracji prowadnic płaskich obrabiarek. Badaniom poddano serię kompozytów o różnych składach jakościowych i ilościowych. Podstawowym napełniaczem proszkowym kompozytów był proszek żelaza otrzymywany metodą redukcji. Jako modyfikatory tarcia zastosowano głównie smary stałe o spójności anizotropowej (grafit i dwusiarczek molibdenu) w układzie pojedynczym i łączonym oraz polimer termoplastyczny tarflen otrzymywany metodą suspensyjną. Do sieciowania kompozytów zastosowano poliaminę alifatyczną (trietylenotetraaminę). Właściwości mechaniczne kompozytów (wytrzymałość na ściskanie i odrywanie) zbadano z wykorzystaniem maszyn wytrzymałościowej Instron. Współczynnik tarcia spoczynkowego w warunkach bezsmarowych wyznaczono na specjalistycznym stanowisku z układem przystosowanym do badania tarcia ślizgowego w ruchu posuwisto-zwrotnym, typowym dla układów prowadnicowych. Pomiary wykonano przy różnych naciskach jednostkowych (0,1; 0,5; 1,0; 1,5 i 2,0 MPa). Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań stwierdzo- no, że właściwości mechaniczne i tribologiczne są ściśle uzależnione od rodzaju i udziału wagowego zastosowanych modyfikatorów tribologicznych. Korzystne rezultaty uzyskano dla kompozytów zawierających łączone dodatki smarne.

Summary

The paper presents the results of strength tests and the static friction coefficient of chemical cross-linking, metal-polymer composites intended for the regeneration of guiding systems of cutting tools. A group of composites with various quantities and qualitative contents was investigated. The iron powder obtained by chemical reduction was the main filler of the composites. The friction modifiers used were mainly anisotropic solid lubricants (graphite and molybdenum disulphide), in various ratios, as well as thermosetting polymers, tarflen (obtained by means of suspension method). The composites were cross-linked by means of aliphatic polyamine (triethylenetetramine). The mechanical properties of the composites (compression strength and peeling) were tested by means of a Instron Tensile Machine. The static friction coefficient in dry conditions was measured by means of a special test rig with a tribosystem adapted for dry friction investigation under reciprocation motion, typical for guiding systems of cutting tools. The measurements were performed under various unit pressures (0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 MPa). On the basis of obtained test results, it was concluded that mechanical and tribological properties depend on type and mass ratio of used tribological modifiers. The most beneficial results were obtained for the composites containing mixed solid lubricants.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10.
② Politechnika Wrocławska, Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, 50-371 Wrocław, ul. Łukasiewicza 7/9.
Tribo-13v44n3_p097-108.pdf (471090 B)

Summary

The influence of deep cryogenic treatment and PVD coatings on the wear resistance and toughness of D2, S7, H13 and M4 tool steels were studied. Three different PVD coatings were applied after heat treatment: AlCrN, TiAlN, TiCrN. In order to research the wear resistance, the ball-on-disk tribological test was used per ASTM G-99; material toughness was evaluated through the Charpy-V test. Wear scars were examined through optical microscopy to calculate the volume loss. It is found that cryogenic treatment improved wear resistance and toughness up to 63% and 12% respectively. The material with the best combination of wear resistance properties and toughness was S7 with cryogenic treatment and TiAlN coating.

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu obróbki kriogenicznej i powłok PVD na odporność na ścieranie oraz udarność stali narzędziowych D2, S7, H13 i M4. Zastosowano trzy różne powłoki PVD: AlCrN, TiAlN, TiCrN, które wcześniej poddano obróbce cieplnej. W celu zbadania odporności na zużycie przeprowadzono badania z użyciem testera kula-tarcza zgodnie z wymogami normy ASTM G-99. Udarność została oceniona z wykorzystaniem młota Charpy’ego. Zużycie objętościowe zostało zmierzoneza pomocą mikroskopu optycznego.
Stwierdzono, że obróbka kriogeniczna polepszyła odporność na ścieranie o 63%, a udarność o 12%. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że materiałem o najlepszych właściwościach na ścieranie i udarność jest stal narzędziowa S7 poddana obróbce kriogenicznej i pokryta powłoką TiAlN.
① Universidad de Monterrey, Departamento de Ingeniería, Ave. Morones Prieto 4500 Pte., CP 66238 San Pedro, Garza García, N. L., México , Tel. +5282151894.
Tribo-13v44n3_p109-118.pdf (371412 B)

Summary

Multilobe journal bearings with three operating lobes with cylindrical profiles and separated by oil grooves are applied in different types of rotating machinery. The design of 3-lobe journal bearings in relation to the number of lobes and oil grooves affects bearing static characteristics.
This paper describes the results of the calculations of static characteristics of 3-lobe cylindrical journal bearings in relation to the different angular widths of oil grooves. The bases for the static characteristics are the oil film pressure, temperature, and viscosity distributions. The iterative solution of oil film geometry, Reynolds, energy, and viscosity equations are used to determine the required distributions and the load capacity of bearings. Laminar, adiabatic oil film, and the static equilibrium position of journal were assumed.

Streszczenie

Układy łożyskowe maszyn wirnikowych charakteryzują się stosowaniem łożysk wielopowierzchniowych L. 1–8. Konstrukcja łożyska, w tym liczba powierzchni roboczych, rowków smarowych i ich szerokość kątowa wpływają na jego charakterystyki statyczne i dynamiczne. Charakterystyki statyczne obejmują rozkłady ciśnienia, temperatury, lepkości filmu smarowego, minimalną grubość, maksymalną temperaturę i ciśnienie w filmie smarowym, przepływ środka smarowego oraz straty tarcia.
Program obliczeniowy charakterystyk łożyska umożliwia wyznaczenie charakterystyk statycznych łożyska, m.in. wpływ wielkości rowków smarowych na charakterystyki łożyska.
Przedstawiono wyniki badań teoretycznych wpływu kątowej szerokości rowka smarowego na charakterystyki statyczne 3-powierzchniowego, cylindrycznego łożyska ślizgowego. Równania Reynoldsa, energii i lepkości rozwiązano metodą różnic skończonych, zakładając laminarny, adiabatyczny przepływ środka smarowego w łożysku o skończonej długości oraz statyczne położenie równowagi czopa
① SIMLOGIC. Automation Solution Center, Lodz, Poland, e-mail: .
② Research Development Centre of Textile Machinery POLMATEX-CENARO, Lodz, Poland, e-mail: .
Tribo-13v44n3_p119-132.pdf (172698 B)

Summary

This paper presents disc brake surface temperature field measurements, during emergency braking in real industrial conditions, by means of the thermovision infrared camera. The temperature field assessment enables the verification of the numerical modelling of the brake performance in the succeeding step. The experimental part of the research also covers tribological testing on the coefficient of friction between the friction brake material (brake pad) and steel (brake disc) in laboratory conditions on a tribotester which satisfied the similarity criteria with the mine winder hydraulic disc brake. The tribological characteristic of the friction couple, including the kinetic and static coefficients of friction, were determined for use in the finite elements analysis (FEA) of the brake thermo-mechanical instability (TMI) problem.
In the numerical part of this work, the FE modelling technique was used to simulate the brake interface hot spotting and the axial disc distortion as a function of the geometrical and material properties of the brake elements and the brake’s operational conditions. The critical speed above which TMI would occur was calculated for the analysed mine winder brake system.
A FE method was used to find the temperature distribution and the resulting thermal stresses and distortions in the brake discs. The disc division into various numbers of sections was numerically tested for the division’s effect on thermal stress reduction and axial distortions.

Streszczenie

Artykuł przedstawia wyniki badań rozkładu temperatur na powierzchni tarczy hamulcowej w czasie hamowania awaryjnego maszyny z użyciem kamery termowizyjnej. Uzyskane wyniki umożliwiły weryfikację obliczeń numerycznych tego procesu hamowania. Przedstawiono także badania tribologiczne charakterystyki ciernej pary hamulcowej, czyli materiału okładziny hamulcowej i materiału tarczy hamulcowej. Badania tribologiczne wykonano na stanowisku spełniającym najważniejsze kryteria podobieństwa do hamulca tarczowego maszyny wyciągowej. Uzyskane wartości współczynników tarcia kinetycznego i statycznego były wykorzystane następnie w modelowaniu numerycznym termomechanicznej niestabilności analizowanego hamulca i wyznaczeniu krytycznej prędkości początkowej, powyżej której system staje się niestabilny. Obliczenia numeryczne obejmowały także wyznaczenie naprężeń termicznych w tarczy, deformacji osiowej tarczy oraz wpływu podziału tarczy na segmenty na naprężenia i jej deformacje osiowe.
① Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii, Instytut Mechanizacji Górnictwa, ul. Akademcka 2, 44-100 Gliwice.
Tribo-13v44n3_p133-150.pdf (652486 B)

Summary

The objective of this work is to improve the durability in an aluminium extrusion die tool, focusing on critical elements. The results on this investigation can be used for planning, design, and production of elements of the same characteristics. The life expectancy of an extrusion die is related to the amount of kilograms extruded. In many occasions, these dies extrude less than the desirable amount of kilograms. The heat treatment, properties and composition of the current material, and their nitriding process were investigated.
A new heat treatment for H13 tool steel samples was proposed. The heat treatment consisted of quenching, double tempering, and a cryogenic treatment. Additionally, several PVD coatings were applied to the samples. A block-on-ring type test was done using a T-05 machine. The sliding wear of the samples were measured and analysed.
The current treatments, nitriding and material selections used by the manufacturing company were found to be acceptable. Results show that PVD coatings improve the sliding wear resistance of the samples. AlCrN PVD coating shows 1270% improvement in relation to only nitrided samples. Cryogenic treatment did not show any improvement in the sliding wear.

Streszczenie

Przedmiotem pracy jest wydłużenie trwałości matryc do wyciskania profili aluminiowych. Rezultaty badań mogą być wykorzystane w planowaniu, projektowaniu i produkcji elementów o podobnych charakterystykach. Trwałość użytkowa matryc do wyciskania jest określana ilością kilogramów wyprodukowanych profili. Badania dotyczyły składu chemicznego materiału matryc, ich obróbki cieoplnej i procesu azotowania.
Zaproponowano nowy proces obróbki cieplnej stali narzędziowej H 13. Obróbka cieplna składa się z hartowania, podwójnego odpuszczania i obróbki podzerowej w ciekłym azocie. Zaproponowano również różne pokrycia PVD. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze T-05, na którym analizowano zużycie tarciowe i współczynnik tarcia.
Materiał matryc i obróbka azotowania plazmowego stosowane przez zakład są do zaakceptowania. Zaproponowano zmiany w obróbce ciepnej, włączając obróbkę podzerową oraz pokrycia PVD celem zmniejszenia współczynnika tarcia i podwyższenia odporności na zużycie.
Pokrycia PVD typu AlCrN wykazują przedłużenie trwałości matryc o 1270% w porównaniu z materiałem tylko azotowanym. Obróbka podzerowa nie wpływa w istotny sposób na podwyższenie odporności na zużycie, natomiast zwiększa wytrzymałość na obciążenia dynamiczne.
① University: Universidad de Monterrey, Mexico, e-mail: , e-mail: , e-mail: , e-mail:
Tribo-13v44n3_p151-166.pdf (763422 B)

Summary

The research presented in this article analyses the relationship between the different indicators characterizing lubricating properties of gear oils. The values of the analysed indicators were determined with the use of different methods and tribotesters. A four-ball apparatus and a crossed-cylinder wear tester were employed. Several dozen oils were tested, and various measurements of their lubricating properties have been determined. The research results indicate the possibility of describing the relationship between the indicators with the use of a mathematical model. The artificial neural model was developed that presents the relationship of load-wear index and Brugger pressure. The discussion of the model quality is presented and the ability to generalize of the neural model is demonstrated.

Streszczenie

W ramach badań prezentowanych w artykule dokonano analizy zależności pomiędzy wskaźnikami zużycia charakteryzującymi właściwości smarne olejów. Wskaźniki wyznaczono dla samochodowych olejów przekładniowych dzięki zastosowaniu różnych metod. W badaniach wykorzystano aparat czterokulowy i tribotester ze skrzyżowanymi walcami. Przetestowano kilkadziesiąt olejów, dla których wyznaczono różne wskaźniki charakteryzujące właściwości smarne. W rezultacie przeprowadzonych analiz wykazano możliwość opisania zależności między wskaźnikami za pomocą modeli matematycznych. Opracowano model logarytmiczny oraz z zastosowaniem sztucznych sieci neuronowych. Modele przedstawiają zależności wskaźnika zużycia pod obciążeniem i wskaźnika „Brugger preasure” wyznaczanego z użyciem crossed-cylinder tester. Przeprowadzono dyskusję jakości modeli, wykazano zdolność modelu neuronowego do generalizacji.
① Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, e-mail: , e-mail: .
② Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. K. Pułaskiego, Wydział Mechaniczny, Instytut Budowy Maszyn, ul. J. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-13v44n3_p167-176.pdf (425042 B)

Streszczenie

To predict the fatigue life of rolling bearings, it is necessary to know the pressure distribution in the contacts of mating elements. The assumption of an appropriate material model in the calculation of the pressure distribution has a significant effect on the value of predicted fatigue life. This paper presents the results of the predicted fatigue life calculations for a radial cylindrical roller bearing, obtained using an algorithm which allows one to perform calculations for materials with different stress-strain curves, as well as to take into account the roller chamfers. It has been shown that the assumption of elastic linear kinematic-hardening plastic (ELKP) behaviour of the bearing material, and taking into account the shape of roller chamfers allows one to obtain a fatigue life calculation results, which are consistent with the results of experiments.

Summary

The determination of the predicted fatigue life of rolling bearings requires knowledge of the subsurface stress distribution in the contacts of mating elements. Subsurface stress depends mainly on the pressure on the contact surface. The roller bearing pressure distributions differ significantly from the idealised Hertzian contact pressure distribution, among other things, due to the commonly used correction of generators of rolling elements. In such cases, accurate information about a pressure distribution may be achieved using, for example, the finite element method. This method allows one to take into account in the calculation the shape of generators of solids in contact and their finite length. FEM calculations of pressure distributions and corresponding subsurface stress distributions require very high computing power. This is particularly required in cases where it is necessary to examine the phenomena occurring in a single contact and if it is necessary to repeat the calculations for multiple contacts in a complex rolling couple. Determination of the pressure distribution on the contact surface is only one of the stages of a complex iteration process, which is often repeated many times during the numerical solution of the equilibrium equations of one or more rolling couples included in the machine. In such cases, for the determination of pressures and subsurface stresses in the contacts, it is more convenient to use the simplified algorithms.
In the mid-90-ies of the last century, at the Technical University of Lodz, an algorithm that uses a Boussinesq solution for elastic half-space was developed. It was used to analyse the quality and capacity of the rolling contact and fatigue life prediction of rolling couples L. 1–5]. In this algorithm, the contact area was divided into n bands, of variable width, perpendicular to the major axis of contact field, and each band was divided into m triangles. The pressure acting on each triangle was approximated by the second-degree surface (Fig. 1).
Theoretically, as a cylinder of a finite length is pressed against the elastic half-space, the pressure at its ends approaches infinity. In the discrete solution, the more concentrated the discrete division net, the greater are the finite values of the peak pressure. For the calculation of the predicted fatigue life, it is assumed that the contact pressure cannot exceed the shakedown limit. The shakedown limit is the Hertzian pressure pp, which complies with the relation pp / k = 4 for a line contact. In this ratio, k = σo / √3 is the shear yield strength and σo is cyclic tensile yield strength. In the algorithm used in L. 1–5],
① Technical University of Lodz, Department of Vehicles and Fundamentals of Machine Design, Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. 042 6312393, e-mail: .
Tribo-13v44n3_p177-186.pdf (143502 B)