Influence of the dynamics of forced motion on the static friction in metal-polymer sliding pairs

• Autorzy: Opałka Mariusz , Wieleba Wojciech , Radzińska Angelika

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.4897

Warianty tytułu

PL

Wpływ dynamiki wymuszenia ruchu na opory tarcia statycznego w parach ślizgowych metal–polimer

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The resistance during the frictional interaction of polymeric materials with metallic materials is characterized by a significant dependence on the dynamics of the motion inputs. In a metal-polymer friction pair, the static friction resistance during standstill under load depends on the rate of growth of the force causing the relative motion. Tribological tests of selected (polymer-metal) sliding pairs were carried out. The selected polymers were polyurethane (TPU), polysulfone (PSU), and silicone rubber (SI). They interacted with a pin made of normalized C45 steel under unitary pressure p = 0.5 MPa in dry friction conditions at different gradients of the force driving the relative motion (dF/dt = 0.1-20 [N/s]). The static friction coefficient of the selected sliding pairs was determined on the basis of the recorded static friction force values. The test results show a significant influence of the rate of increase in the motion driving force on the values of static friction resistance. This is mainly due to the viscoelastic properties of polymers.

PL

Opory podczas współpracy ciernej materiałów polimerowych z materiałami metalicznymi cechują się znaczną zależnością od dynamiki wymuszeń ruchu. Podczas postoju pod obciążeniem pary trącej metal–polimer, opory tarcia statycznego są zależne od prędkości narastania siły wywołującej ruch względny. Przeprowadzono badania tribologiczne wybranych par ślizgowych (polimer–metal). Polimerami wybranymi do badań były: poliuretan (TPU), polisulfon (PSU) oraz guma silikonowa (SI). Współpracowały one trzpieniem wykonanym ze stali C45 w stanie normalizowanym dla nacisku jednostkowego p = 0,5 MPa w warunkach tarcia suchego dla różnych gradientów przyrostu siły wymuszającej ruch względny dF/dt = 0,1 – 20 N/s. Na podstawie rejestrowanych wartości siły tarcia statycznego wyznaczony został współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych. Wyniki badań ukazują znaczący wpływ prędkości narastania siły wymuszającej ruch na wartości oporów tarcia statycznego. Głównym powodem takiego stanu rzeczy są lepko-sprężyste własności polimerów.

Słowa kluczowe

EN

dynamics of start; sliding polymers; friction

PL

dynamika ruchu; polimery ślizgowe; tarcie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 1
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Opałka Mariusz

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, I. Łukasiewicza 7/9 Street, 50-370 Wrocław, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-0675-9822

autor

Wieleba Wojciech

• Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, I. Łukasiewicza 7/9 Street, 50-370 Wrocław, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-5461-9568

autor

Radzińska Angelika

• https://orcid.org/0000-0001-9035-2963

Bibliografia

• 1. Hebda M., Wachal A.: Trybologia, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.
• 2. Wu J., Luo H., Li H., Su B., Wang Y., Li Z.: The influence of hydrothermal aging on the dynamic friction model of rubber seals, “Polymers” (Basel) 2020, 12, https://doi.org/10.3390/POLYM12010102.
• 3. Persson B.N.J., Albohr O., Mancosu F., Peveri V., Samoilov V.N., Sivebaek I.M.: On the nature of the static friction, kinetic friction and creep, “Wear” 2003, 254, pp. 835–851, https://doi.org/10.1016/S0043-1648(03)00234-5.
• 4. Kowalewski P.: Tarcie polimerów termoplastycznych w warunkach złożonego ruchu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2019.
• 5. Ptak A., Wieleba W., Kowalewski P., Capanidis D.: Wpływ wilgotności i temperatury powietrza na współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych metal–polimer, “Tribologia” 2011, 5, pp. 181–188.
• 6. Ptak A.: Mechanizmy tarcia wybranych polimerów termoplastycznych po stali w niskiej temperaturze, 2014, http://pbc.gda.pl/Content/42747/phd_stocka_jolanta.pdf?handler=pdf.
• 7. Ptak A., Kowalewski P.: The Influence of Reducing Temperature on Changing Young’s Modulus and the Coefficient of Friction of Selected Sliding Polymers, “Tribologia” 2018, 279, pp. 107–111, https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.7018.
• 8. Ptak A.: The Influence of the Motion Parameters on the Surface Layer of Metal-Polymer Sliding Pairs At Low Temperatures, “Tribologia” 2016, 265, pp. 79–87, https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.7584.
• 9. Dobrowolska A., Kowalewski P., Ptak A.: Wpływ nacisku jednostkowego na współczynnik tarcia statycznego wybranych par ślizgowych metal–polimer, 2014, pp. 21–32.
• 10. Bowden F.P., Tabor D.: Wprowadzenie do trybologii, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.
• 11. Lawrowski Z.: Tribologia: tarcie, zużywanie i smarowanie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2009.
• 12. Nosal S.: Tribologia: wprowadzenie do zagadnień tarcia, zużywania i smarowania, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2016.
• 13. Belyj V.A., Sviridenok A.I., Petrokovec M.I., Savkin V.G.: Trenie polimerov, Nauka 1972.
• 14. Ziemiański K.: Zastosowanie tworzyw sztucznych w budowie maszyn: wybrane zagadnienia, Oficyna Wydawnicza PW 1995.
• 15. Canudas-de-Wit C.: A New model for control of systems with friction, “IEEE Trans. Automat. Contr.” 1998, 43, pp. 1189–1190, https://doi.org/10.1109/9.704999.
• 16. Kujawa M.: Wpływ stanu odkształcenia wybranych polimerów termoplastycznych na procesy tarcia i zużywania, Politechnika Wrocławska 2019.
• 17. Kujawa M., Kowalewski P., Wieleba W.: The influence of deformation under tension on some mechanical and tribological properties of high-density polyethylene, “Polymers” (Basel) 2019, 11, https://doi.org/10.3390/polym11091429.
• 18. Johannes V.I., Green M.A., Brockley C.A.: The role of the rate of application of the tangential force in determining the static friction coefficient, “Wear” 1973, 24, pp. 381–385, https://doi.org/10.1016/0043-1648(73)90166-X.
• 19. Richardson R.S.H., Nolle H.: Surface friction under time-dependent loads, “Wear” 1976, 37, pp. 87–101, https://doi.org/10.1016/0043-1648(76)90183-6.
• 20. Wieleba W., Kowalewski P.: Urządzenie do badania tarcia w ruchu toczno-ślizgowym, 2013.
• 21. K.S.G.& C. KG, Karty danych technicznych, 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).