Determination of the viscosity parameters for an ultra thin liquid layer in lubrication

• Autorzy: Khudoley A. , Chizhik S. , Wierzcholski K. , Miszczak A. , Chikunov V. , Shasholko D.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie parametrów lepkości cieczy w ultracienkich warstwach smarujących

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new method for the estimation and, consequently, a new method of liquid viscosity measurements for non-Newtonian liquids retained in ultra thin layer. Essentially the test stand consists of a Piezoelectric Tuning Fork (PTF) and an Atomic Force Microscope (AFM). This method is to be based on the measurements of the amplitude values of PTF vibrations inside the liquid region using AFM and other devices described in this paper. Vibration implies a share rate in liquid and this implies changes of the apparent viscosity of non-Newtonian liquids. During measurements, the ultra thin layer of liquid is laying on the solid substratum. This solid substratum imitates the superficial layer on cooperating bearing surfaces. Experimental measurements prove that the physical properties of superficial layers have a significant influence on the liquid viscosity in ultra thin liquid layers. Viscosity changes within ultra thin layer in relation to height.

PL

Niniejsza praca przedstawia nową metodę oszacowania wartości, a w konsekwencji pomiaru wartości lepkości nie newtonowskiej cieczy w ultracienkich warstwach. Stanowisko badawcze składa się zasadniczo z dwóch części: piezoelektrycznego kamertona widelcowego (PTF) oraz mikroskopu sił atomowych (AFM). Polega ona na zastosowaniu pomierzonych wartości amplitudy mikrodrgań PTF z mikroskopem sił atomowych oraz na wykorzystaniu odpowiedniego oprzyrządowania. Drgania wywołują wzrost prędkości ścinania, a te zmieniają lepkość cieczy. W trakcie pomiarów warstwa badanej cieczy zalega na podkładce materiałowej ciała stałego imitującej warstwę wierzchnią współpracujących powierzchni w węzłach tarcia ślizgowego. Materiał podkładki można zmieniać w trakcie badań. Tak pomyślana metoda badań może mieć duże zastosowanie w praktyce projektowania mikrołożysk, ponieważ badania eksperymentalne wykazały, że w ultracienkich warstwach cieczy smarującej własności materiałowe warstwy wierzchniej, a zatem podkładki mają wpływ na kształtowanie się wartości lepkości cieczy smarującej. Lepkość cieczy smarującej w ultracienkich warstewkach zmienia się wraz z grubością warstwy. Prezentowana metoda pomiaru lepkości cieczy ma szczególne znaczenie w przypadku cienkich warstewek cieczy o właściwościach nie newtonowskich, czyli takich, gdzie zmiany prędkości deformacji w trakcie przepływu smarującego mają wpływ na wartość lepkości. Kamerton wykonuje mikrodrgania, których amplitudy mierzy się z użyciem AFM. Drgania powodują zmiany prędkości deformacji cząsteczek cieczy w trakcie przepływu. W konsekwencji uzyskuje się zmiany wartości lepkości, które zostają uchwycone w trakcie opisanej w pracy procedury pomiarowej. Procedura pomiaru została w niniejszej pracy szczegółowo opisana. Według informacji autorów badania takie mogą mieć duże zastosowania w projektowaniu mikrołożysk HDD.

Słowa kluczowe

EN

ultra thin liquid layer; viscosity measurements; new method

PL

warstwa cieczy supercienka; pomiar lepkości; nowa metoda

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Strony: 45--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Khudoley A.

• A.V. Lykov Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus

autor

Chizhik S.

• A.V. Lykov Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus

autor

Wierzcholski K.

• Technical University of Koszalin, Koszalin, Poland, ul. Racławicka 15/17, 75-260 Koszalin

autor

Miszczak A.

• Gdynia Maritime University, Gdynia, Poland, ul. Morska 81/87, 81-225 Gdynia

autor

Chikunov V.

• A.V. Lykov Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus

autor

Shasholko D.

• A.V. Lykov Institute of Heat and Mass Transfer of the NASB, Minsk, Republic of Belarus

Bibliografia

• 1. Myllerup C.M., Hamrock B.J.: Local effects in thin films lubrication // Tribology Series. - 1993. - V. 25. - P. 39-57.
• 2. Wierzcholski K.: Bio and slide bearings: their lubrication by non-Newtonian fluids and application in non conventional systems. - Vol. III: Tribology process for cells, human joints and micro-bearing. - Gdansk: Gdansk University of Technology, 2007. - 150 p.
• 3. VISCOSITY OF LIQUIDS: Theory, Estimation, Experiment, and Data / D.S. Viswanath, T.K. Ghosh, D.H.L. Prasad, et al. - B.: Springer, 2007. - 676 pp.
• 4. Patent BY No 7274. Viscosity sensor (2011) / S. Chizhik, A. Khudoley, V. Chikunov. - u20100869, 19.10.2010.
• 5. Markova L.V., Myshkin N.K., Kong H., Han H.G.: On-line acoustic viscometry in oil condition monitoring // Tribology International. - 2011. - V. 44. - P. 963-970.