Narzędzia help

Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
first last
cannonical link button

http://yadda.icm.edu.pl:80/baztech/element/bwmeta1.element.baztech-article-BPW1-0019-0035

Czasopismo

Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej. Monografie

Tytuł artykułu

Tarcie i zużycie zespołu tłok-pierścienie-cylinder

Autorzy Kaźmierczak, A. 
Treść / Zawartość
Warianty tytułu
EN Friction and Wear of the Piston-Rings-Cylinder Unit
Języki publikacji PL
Abstrakty
PL W pracy określono wpływ swobodnej energii powierzchniowej i jej składowych na straty energii na tarcie oraz zużycie pary trącej wykonującej ruch posuwisto-zwrotny z funkcją uszczelniającą. Opisano istotę zjawisk zachodzących na granicach fazowych elementów pary trącej. Przedstawiono metody szacowania wartości całkowitej swobodnej energii powierzchniowej, formułując własne zależności matematyczne oparte na właściwościach materiałowych. Omówiono składowe swobodnej energii powierzchniowej, określając ich rolę w zjawiskach zachodzących na granicach fazowych. Przedstawiono sposoby obliczania i pomiaru wartości tych składowych. Omówiono zagadnienia tarcia i zużycia zespołu tłok-pierścienie-cylinder silnika spalinowego. Opisano problem z uwzględnieniem wielu aspektów. Skupiono uwagę na zagadnieniach nacisków występujących w zespole oraz przedstawiono mechanizm oddzielenia pierścieni od gładzi cylindrowej. Przedstawiono straty energii na tarcie i opisano zużycie zespołu tłok-pierścienie-cylinder, będące efektem procesów tarcia. Omówiono obciążenia cieplne i lokalne gradienty temperatury w aspekcie przewodności cieplnej elementów zespołu, a w tym pierścieni tłokowych z powłokami. Dowodząc celu poznawczego o istotnym wpływie swobodnej energii powierzchniowej i jej składowych na straty energii na tarcie i zużycie, przeprowadzono badania na tribotesterze. Zdefiniowano wartości swobodnej energii powierzchniowej i jej składowych, wykonując elementy pary trącej. Przeprowadzono analizę wyników pomiarów na tribotesterze, wykazując słuszność sformułowanego celu poznawczego. Cele utylitarne to dobór materiałów, opracowanie rzeczywistej pary trącej oraz przygotowanie wdrożenia do produkcji. Realizując cel utylitarny, wykonano nową parę trącą uszczelniający pierścień tłokowy-tuleja cylindrowa zespołu tłok-pierścienie-cylinder silnika spalinowego. Opracowana para trąca może być stosowana zarówno w silnikach spalinowych, jak i innych urządzeniach, w których element roboczy wykonuje ruch posuwisto-zwrotny. Przykładowa para trąca powstała jako efekt trzyetapowych prac badawczych. W ich skład weszły symulacyjne badania numeryczne, wstępne badania na obiekcie rzeczywistym oraz zasadnicze badania na obiekcie rzeczywistym. Pozytywne wyniki prac badawczych dowiodły słuszności zastosowania dodatkowego czynnika doboru powierzchni par trących, którym jest swobodna energia powierzchniowa i jej składowe.
EN he elements of sliding pairs are designed on the basis of several premises, but there is no single property which carries information that at its certain values the sliding pair's performance will be optimum. Considerable difficulties are encountered in sliding pairs which execute sliding-turning motion combined with a sealing function. The present research has shown that the physical aspects of interfacial phenomena, described by the total value of surface free energy and the values of its components, make it possible to select more suitable materials for sliding pairs. The total value of surface free energy depends on the molecular structure and the bonds characteristic of a given material and determines its hardness. Good interaction between the elements of a sliding pair requires a certain difference in hardness between the elements' materials. Hence also a difference in total surface free energy between the sliding pair's elements is required. Furthermore, proper values of the components of surface free energy ensure proper wettability with lubricating oil. It is proposed to select such materials for the elements of a sliding pair, particularly when the latter is to execute sliding-turning motion, that the difference between the values of u-mode components or Lifshitz-van der Waals components of the surface free energies of the sliding pair's elements be high when the value of polar component or acidic-alkaline component of this energy is minimized (mainly because of its absence in lubricating oils). U-mode component or Lifshitz-van der Waals component of a sliding pair element with a larger surface area (e.g. a cylinder sleeve) should have a higher value. In the case of an element with a smaller surface area (e.g. a piston ring), the value of 7/ or yLw should be as low as possible (lower than the value of yL or y$w of the lubricating oil). As a result, the energy of adhesion of the element with a larger surface area to the lubricating oil will be high (higher than the cohesion energy of the lubricating oil) and the lubricating film will be well bound with the surface. The energy of adhesion of the element with a smaller surface area is comparable with that of the lubricant. Thus a basis for reducing friction losses, particularly during mixed friction and boundary friction, has been created. Pursuing the practical goal of this research, a new piston packing ring/combustion engine PRC unit cylinder liner sliding pair (in which the ring has a titanium nitride coating and the cylinder liner has a surface layer with varying properties, applied by vacuum nitriding) was designed and made. The sliding pair can be used in self-ignition combustion engines and possibly in spark-ignition engines. It may also find application in other devices in which the working element executes sliding-turning motion. The sliding pair is the result of the research carried out as part of this dissertation, including tests in a tribotester and three-stage testing embracing numerical simulations, preliminary tests on the real object and tests proper on the real object. The comprehensiveness of the tests is a guarantee of the reliability of the obtained object response. To sum up, the positive results of the tests prove that the decision to take into account the additional factor, i.e. surface free energy and its components, in the selection of surfaces for sliding pairs was right and the developed piston rings in combination with cylinder liners with a nitrided surface layer have passed the engine test.
Słowa kluczowe
PL zespól tlok-pierścienie-cylinder   swobodna energia powierzchniowa   tarcie   zużycie  
Wydawca Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
Czasopismo Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej. Monografie
Rocznik 2005
Tom Vol. 89, nr 32
Strony 165--165
Opis fizyczny Bibliogr. 198 poz.
Twórcy
autor Kaźmierczak, A.
  • Instytut Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej, 50-370 Wrocław, Wybrzeże Wyspiańskiego 27.
Bibliografia
Kolekcja BazTech
Identyfikator YADDA bwmeta1.element.baztech-article-BPW1-0019-0035
Identyfikatory