Research on the existence of boron nitride existence in grease and how it influences the motion resistance of the stud of steering rod

• Autorzy: Siczek K. , Jóźwiak P.

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu obecności azotku boru w smarze na opory ruchu sworznia drążka kierowniczego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The design of the steering rod pin for research vehicles has been presented in the article. The aim of described research has been the estimation of values for the coefficient of friction between sphere surfaces of the stud and of its seat, for two cases of grease. A road test has been carried out to estimate the number of relative displacements of the surfaces of the pin and its seat, in the measuring length. The model of the pin - seat assembly has been elaborated using a finite elements method. The unit loading on the pin surface has been calculated in the model. Additionally, the scheme of the research stand for the measurement of friction moment, between mating spherical surfaces of pin and its seat, in reversing motion conditions has been presented. Research on friction moment values between surfaces of the pin and its seat have been made in the stand, for the case of pure lithium grease existence and for the case of lithium grease with the boron nitride additive. Based on calculated unit pressure loading the spherical surface of the pin and on values of measured friction moment, values of friction coefficient between mating surface of the pin and its seat have been estimated. It has been noted a nonlinear dependence of the friction coefficient against the slip speed and hysteresis phenomena.

PL

W artykule przestawiono budowę sworznia drążka kierowniczego badanego pojazdu. Celem badań omówionych w artykule było określenie wartości współczynnika tarcia między kulistymi powierzchniami sworznia i jego gniazda dla dwóch rodzajów smarów. Wykonano badania drogowe, mające na celu oszacowanie liczby względnych ruchów powierzchni sworznia i gniazda, na długości odcinka pomiarowego. Opracowano, przy użyciu metody elementów skończonych, model sworznia i jego gniazda. W modelu tym obliczono naciski oddziałujące na powierzchnie sworznia. Ponadto w artykule zamieszczono schemat stanowiska badawczego do pomiaru momentu tarcia, między współpracującymi powierzchniami kulistymi, w warunkach ruchu rewersyjnego. Na tym stanowisku wykonano badania momentu tarcia między powierzchniami sworznia drążka kierowniczego i jego gniazda, w obecności smaru litowego oraz w obecności smaru litowego z dodatkiem azotku boru. Na podstawie obliczonych nacisków oddziałujących na kulistą powierzchnie sworznia oraz na podstawie zmierzonych wartości momentu tarcia oszacowano wartości współczynnika tarcia między sworzniem i jego gniazdem. Odnotowano nieliniową zależność współczynnika tarcia od prędkości poślizgu, w tym zjawiska histerezowe.

Słowa kluczowe

EN

boron nitride; friction moment; lithium grease; pin of steering rod

PL

azotek boru; moment tarcia; smar litowy; sworzeń drążka kierowniczego

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 4
• Strony: 31--45
• Opis fizyczny: 123--137,Bibliogr. 28 poz.,

Twórcy

autor

Siczek K.

autor

Jóźwiak P.

• Politechnika Łódzka, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź,

Bibliografia

• [1] REIMPELL J., STOLL H.: The Automotive Chassis: Engineering Principles, Ed. Arnold, London, 1998.
• [2] OSSA E.A., PALACIO C.C., PANIAGUA M.A.: Failure analysis of a car suspension system ball joint, Engineering Failure Analysis 18 (2011), s. 1388–1394
• [3] HE K., EDMONDS D.V.: Formation of acicular ferrite and influence of vanadium alloying. Mater Sci Technol 2002;18:289–96.
• [4] BOL’SHAKOV V.I., LAUKHIN D.V., SUKHOMLIN G.D., KUKSENKO V.I.: Effect of heat treatment on formation of acicular ferrite and on the properties of low carbon microalloyed steels 10G2FB and 09G2S. Met Sci Heat Treat 2004;46(11–12):545–50.
• [5] MAZANCOVA E., RUCKA Z., MAZANEC K.: Comparison of microfractographic behaviour of acicular ferrite and bainite and hydrogen cracking resistance. Arch. Mater Sci 2007;28(1–4):95–9.
• [6] HUANG Z., YAO M.: Effect of arrangement of acicular ferrite in a Widmanstatten microstructure on the fracture of mild steel. Mater Sci Eng: A 1989;119:211–7.
• [7] OSSA E.A., PANIAGUA M.: Failure analysis of a fastener system and its analytical prediction,SAMPE conference, Baltimore, MD, USA. 2009.
• [8] MURAKAMI Y.: Metal fatigue: effects of small defects and non-metallic inclusions. Elsevier; 2002.
• [9] ALSARAN A., KARAKAN M., CELIK A.: The investigation of mechanical properties of ion-nitrided AISI 5140 lowalloy steel Materials Characterization. Mater Charact 2002;48:323–7.
• [10] BAYRAK M., OZTURK F., DEMIREZEN M., EVIS Z.: Analysis of tempering treatment on material properties of DIN 41Cr4 and DIN 42CrMo4 steels. J Mater Eng Perform 2007;16(5):597–600.
• [11] RYU Y.I., KANG D.O., HEO S.J., YIM H.J., JEON J.I.: Development of analytical process to reduce side load in struttype suspension. J Mech Sci Technol 2010;24:351–6.
• [12] http://forum.vectraklub.pl/index.php/topic/38770-x16xel-dane-techniczne-i-parametry/
• [13] YOSHII Y., HIRAOKA N., SASAKI A., NODOMI Y., KENMOCHI N., 1997. The influence of atmosphere on the life of solid lubricated ball bearings. Proc. 1 st World Tribology Congress. Mechanical Engineering Publications Ltd. London, 74.
• [14] KAKIZAKI T., OKIZAKI Y., NISHIMURA M., 1999. Improvement of tribological responses of sputtered MoSx films by carbon ion implantation. Proc. VII th Inter. Symp. INTERTRIBO'99. Stara Lesna (Slovakia). Dom Technika Bratislava. 3-B-348.
• [15] MRÓZ W., BUDNER B., CZWARTOS J., GOCMAN K., PROKOPIUK A., KAŁDOŃSKI T.: Zastosowanie azotku boru jako materiału smarującego w porowatych łożyskach ślizgowych, Inżynieria Materiałowa, nr 4(182), Warszawa, 2011
• [16] KAŁDOŃSKI T., KRZEMIŃSKI K., 1997. Zastosowanie azotku boru jako dodatku do smaru plastycznego wypełniającego łożysko toczne. Tribologia 5-6, 658-666. Bratisłava, vol. A, 40-48.
• [17] KAŁDOŃSKI T.: Tribologiczne zastosowania azotku boru. Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2006.
• [18] http://www.machinerylubrication.com/Read/1352/grease-basics
• [19] http://www.modex.com.pl/
• [20] BOROVINSKAYA I.P, BUNIN V. A., MERZHANOV A. G.: Self-propagating high-temperature synthesis of high-porous boron nitride. Mendeleev Communications., 1997, Issue 2, pp. 47-48
• [21] http://accuratus.com/boron.html
• [22] Patent PL 192006 B1
• [23] BURCAN J., SICZEK K.: Badania wpływu warunków eksploatacyjnych na trwałość ponaprawczą łożysk na przykładzie układu łożyskowego rozrusznika, sprawozdanie z projektu badawczego 7T07B00211, Politechnika Łódzka, 1998
• [24] BAJER J.: Wpływ dodatku smarnego na charakterystyki tribologiczne niskotemperaturowego smaru plastycznego. Tribologia, Nr 6, 2006, s. 67 -80
• [25] ANSYS v.12 help on-line documentation
• [26] ANDRZEJWSKI R.: Dynamika pneumatycznego koła jezdnego. Wydawnictwo Naukowo techniczne, Warszawa, 2010
• [27] GRUDZIŃSKI K., WARDA B.J., ZAPŁATA M.: Badania pary ślizgowej jako układu o dwóch stopniach swobody. Tribologia, 1996, t. 27, nr 5, s. 631-651
• [28] BURCAN J., WITOSŁAWSKI P.: Badania oporów tarcia w endoprotezach stawu biodrowego. materiały seminarium Warsztaty Tribologiczne. Biotribologia. Politechnika Łódzka. Łódź, marzec 2007, dostępne: http://www.kkp.p.lodz.pl/PW.pdf