The effect of oil pocket arrays on friction coefficient

• Autorzy: Woś S. , Koszela W. , Pawlus P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ szyku kieszeni smarowych na współczynnik tarcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Experiments were carried out using pin-on-disc tester in conformal lubricated contact conditions for different normal loads. Surface texturing was done using abrasive jet machining with the application of laser cut mask. In order to eliminate the effect of different input variables in all the experiments, pit-area ratio and sizes of oil pockets were very similar. Five types of oil pocket arrays were tested: radial, concentric, spiral, of a square arrangement, and of a random arrangement for 5% and 17% of pit-area ratio. Different dimple diameters caused various oil pocket densities. The experiments were also made for untextured polished discs. During tests, the friction force was monitored as a function of time. Before and after tests, disc surface topography was measured using a white light interferometer Talysurf CCI Lite. The beneficial effect of surface texturing was obtained for spiral arrays of dimples on disc surface. The presence of a radial array of oil pockets resulted in the worst tribological properties of tribological assemblies containing textured discs.

PL

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem testera tribologicznego typu trzpień-tarcza w warunkach styku rozłożonego, a ich celem było wykazanie zmian współczynnika tarcia wynikających z różnego szyku kieszeni smarowych. Węzeł cierny składał się z teksturowanej próbki (tarczy) i nieteksturowanej przeciwpróbki. Przeciwpróbka w celu zapewnienia styku rozłożonego mocowana była wahliwie na ramieniu pomiarowym urządzenia. Badania przeprowadzane były w warunkach ubogiego smarowania z wykorzystaniem typowego oleju maszynowego L-AN-46. Prędkość poślizgu, promień tarcia oraz ilość oleju podawanego w miejscu styku były stałe, zmieniano natomiast obciążenie normalne. Przedmiotem badań były tekstury wykonane w 5 szykach: spiralnym, promieniowym, koncentrycznym, kwadratowym i losowym. Przed i po badaniach mierzono topografię powierzchni próbek przy pomocy interferometru światła białego Talysurf CCI Lite. Wykazano, że szyk kieszeni smarowych przy tym samym stopniu pokrycia i głębokości tekstury ma wpływ na wartości współczynnika tarcia.

Słowa kluczowe

EN

textured surfaces; pin-on-disc; friction force; abrasive jet machining

PL

teksturowane powierzchnie; tester trzpień-tarcza; siła tarcia; obróbka strumieniowo-ścierna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 97--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Woś S.

• Rzeszow University of Technology, 35-959 Rzeszow, Al. Powstańców Warszawy 12, Poland

autor

Koszela W.

• Rzeszow University of Technology, 35-959 Rzeszow, Al. Powstańców Warszawy 12, Poland

autor

Pawlus P.

• Rzeszow University of Technology, 35-959 Rzeszow, Al. Powstańców Warszawy 12, Poland

Bibliografia

• 1. Nilsson B., Rosen B-G., Thomas TR et al.: Oil pockets and surface topography: mechanism of friction reduction. XI International Colloquium on Surfaces. Chemnitz (Germany) 2004. Addendum.
• 2. Pawlus P.: Effects of honed cylinder surface topography on the wear of piston-piston ring-cylinder assembly under artificially increased dustiness conditions. Tribology International 1993; 26: 49–55.
• 3. Etsion I.: State of the art in laser surface texturing. Proceedings of the 12th Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces. Rzeszów (Poland) 2009: 17–20.
• 4. Etsion I.: Improving tribological performance of mechanical components by laser surface texturing. Tribology Letters 2004; 17: 733–737.
• 5. Wakuda M., Yamauchi Y., Kanzaki S. et al.: Effect of surface texturing on friction reduction between ceramic and steel materials under lubricated sliding contact. Wear 2003; 254: 356–363.
• 6. Nakano M., Korenaga M., Miyake K. et al.: Applying micro-texture to cast iron surfaces to reduce the friction coefficient under lubricated conditions. Tribology Letters 2007; 28: 131–138.
• 7. Kovalchenko A., Ajayi O., Erdemir A. et al.: The effect of laser surface texturing on transitions in lubrication regimes during unidirectional sliding contact. Tribology International 2005; 38: 219–225.
• 8. Mishra S.P. and Polycarpou A.A.: Tribological studies of unpolished laser surface textures under starved lubrication conditions for use in air-conditioning and refrigeration compressors. Tribology International (in press).
• 9. Hu T., Hu L. and Ding Q.: The effect of laser texturing on the tribological behaviour of Ti-6Al-4V. Proc. IMechE. Part J: Journal of Engineering Tribology 2012; 226: 854–863.
• 10. Zheng D., Cai Z-B., Shen M-X el al.: Investigation of the tribology behaviour of the graphene nanosheets as oil additives on textured alloy cast iron surface. Applied Surface Science 2016; 387: 66–75.
• 11. Grabon W., Koszela W., Pawlus P. et al.: Improving tribological behaviour of piston ring–cylinder liner frictional pair by liner surface texturing. Tribology International 2013; 61:102–108.
• 12. Wang X.L., Adachi K., Otsuka K. et al.: Optimization of the surface texture for silicon carbide sliding in water. Applied Surface Science 2006; 253: 1282–1286.
• 13. Segu D.Z., Hwang P.: Friction control by multi-shape textured surface under pin-on-disc test. Tribology International 2015; 91: 111–117.
• 14. Segu. D.Z., Choi S.G., Choi J.H. et al.: The effect of multi-scale laser textured surface on lubrication regime. Applied Surface Science 2013; 270: 58–63.
• 15. Galda L., Dzierwa A., Sep J. et al.: The effect of oil pockets shape and distribution on seizure resistance in lubricated sliding. Tribology Letters 2010; 37: 301–311.
• 16. Yu H., Huang W., Wang X.: Dimple patterns design for different circumstances. Lubrication Science 2013; 25: 67–78.
• 17. Lu Y.S., Liu Y.M., Wang J. et al.: Experimental investigation into friction performance of dimples journal bearing with phyllotactic pattern. Tribology Letters 2014; 55: 271–278.
• 18. Lu Y.S., Liu Y.M., Wang J. et al.: Tribological performance with dimpled thrust bearings with phyllotactic pattern. Wear 2016; 346–347: 108–115.
• 19. Grabon W., Pawlus P., Wos S., Koszela W,, Wieczorowski M.: Effects of honed cylinder liner surface texture on tribological properties of piston ring-liner assembly in short time tests. Tribology International (in press).
• 20. Wos S., Koszela W., Pawlus P.: Tribological behaviours of textured surfaces under conformal and non-conformal starved lubricated contact conditions. Proc MechE Part J: Journal of Engineering Tribology 2015; 229: 398–409.
• 21. Wos S., Koszela W., Pawlus P.: Determination of oil demand for textured surfaces under conformal contact conditions. Tribology International 2015; 93: 602–613.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).