Zastosowanie gumy w elementach maszyn i urządzeń.

• Autorzy: Bieliński D.M. , Szkodziński A. , Baryń W. , Ślusarski L. , Strączyński M.

Warianty tytułu

EN

Application of rubber for moving friction pairs.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania gumy jako materiału konstrukcyjnego na elementy maszyn i urządzeń, pracujące w skojarzeniach ruchowych. Omówiono sposoby poprawy właściwości tribologicznych materiału na drodze jego modyfikacji, jak i zmian konstrukcyjnych węzła tarcia. Modyfikacja fizyczna bądź chemiczna warstwy wierzchniej elastomerów jest prostym i tanim środkiem prowadzącym do otrzymania materiału elastycznego o niskim współczynniku tarcia i ograniczonym zużyciu ściernym. Modyfikację można stosować w odniesieniu do wyrobów gotowych, wykonanych z polimerów konstrukcyjnych ogólnego stosowania, ponadto zakres jej działania można ograniczyć do warstwy wierzchniej polimerów, nie zmieniając fizycznego i chemicznego charakteru wnętrza materiału, co jest szczególnie istotne w przypadku elastomerów - pozwalając im na zachowanie elastyczności. Przedstawiona w pracy metoda fizycznej modyfikacji powierzchni gumy polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej materiału cząsteczek smaru stałego (MoS2, grafitu, lub ich mieszaniny). Wykorzystano do tego celu zmiękczające działanie rozpuszczalnika, dobranego termodynamicznie do kauczuku, z którego wykonana jest guma. W zależności od rodzaju użytego rozpuszczalnika oraz stałego środka smarnego można było sterować głębokością modyfikacji, która wahała się od kilku do kilkudziesięciu mikronów. W wyniku zastosowania modyfikacji uzyskano ślizgowy charakter tarcia, eliminując udział elastycznych deformacji wnętrza materiału. Tarcie odbywało się na skutek ruchu względnego płaszczyzn poślizgu w smarze stałym. Pozwoliło to obniżyć współczynnik tarcia o rząd wielkości i bardzo ograniczyć (praktycznie wyeliminować) zużycie ścierne gumy. W pracy podano przykład zastosowania modyfikowanych uszczelnień gumowych do bezsmarowej pneumatyki przemysłowej. Zmiany konstrukcyjne węzła tarcia, które przyniosły wymierne efekty w postaci obniżenia kosztów eksploatacji oraz poprawy trwałości eksploatacyjnej maszyn i urządzeń omówiono na przykładzie panwi i segmentów gumowo-metalowych łożysk oporowych pracujących w agregatach kopalnianych pomp głębinowych. Wahliwość segmentów łożyska osiowego sprzyja ich optymalnemu ustawieniu kątowemu, ze względu na powstanie filmu smarnego utworzonego przez wodę omywającą łożysko, w dynamicznych warunkach pracy tego ostatniego. Rowkowana powierzchnia panwi łożyska promieniowego umożliwia przepływ wody wzdłuż łożyska, zapewniając jego ciągłe smarowanie. Przez rowki odprowadzeniu ulegają również ziarna piasku, działające jak środek ścierny. Głębokość i podziałka rowków powinna być dobrana indywidualnie, biorąc pod uwagę warunki eksploatacji łożyska.

EN

The paper presents possibilities of rubber application for moving friction pairs of machine elements. The ways how to improve tribological performance of the material have been discussed from the modification of rubber, as well as the construction of the friction pair points of view. Physical or chemical modification of the elastomer surface is a simple and a cheap mean, leading to obtain the elastic material of low friction and reduced wear. Modification can be applied to parts made of commonly used constructional polymers. What is more its range can be limited to the surface layer of materials, what is of great importance to elastomers - let them preserve their elasticity. Demonstrated in the paper physical modification of the rubber surface is based on introduction to the surface layer of the material particles of a solid lubricant (MoS2, graphite or their mixture), utilizing swelling action of the solvent, thermodynamically adjusted to the rubber. In this way it was possible to control the depth of modification, which oscillated in the range of some to some tens microns. Due to the modification the sliding character of friction was obtained, eliminating any elastic bulk deformations. Friction took place due to relative movement realized between sliding layers of the solid lubricant. It made possible to reduce friction by the order of magnitude and practically eliminated wear of rubber. The example of application of the modification to the seals not demanding lubrication, used for industrial pneumatic was given. Changes introduced to the construction of a friction pair, lowering costs of maintenance and improving exploitation durability of machines have been discussed on the example of rubber-metal journal and thrust bearings, working in deep-well mining pump sets. Oscillability of the thrust pad segments facilitates their optimal placement, from the ability to creation of water lubricating film point of view. Grooves made in the pad of journal bearing makes possible water to go through and permanently lubricating the friction pair. Sand particles, causing wear, can be simultaneously got rid off easily from the friction zone using the same way. Depth and division of grooves should be adjust individually, according to exploitation condition of bearings.

Słowa kluczowe

PL

guma; elementy urządzeń; materiały konstrukcyjne; tarcie; elastomer

EN

rubber; machine elements; constructional materials; friction; elastomer

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 717--732

Twórcy

autor

Bieliński D.M.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

autor

Szkodziński A.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

autor

Baryń W.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

autor

Ślusarski L.

• Politechnika Łódzka, Instytut Polimerów, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź

autor

Strączyński M.

• KWB "Bełchatów", Rogowiec

Bibliografia

• [1] Ślusarski L., Bieliński D.M., Janczak T.: Patent PL-168619 B1 (29.03.96).
• [2] Chen J.H., Ruckenstein E.: J. Appl. Polym. Sci., 1992, 45, 377-386.
• [3] Bieliński D.M., Ślusarski L., Janczak K.J., Loden A.: Wear, 1993, 169, 257-263.
• [4] Bieliński D.M., Janczak K.J., Janczak T., Ślusarski L.: Polimery, 1991, 10, 380-384.
• [5] Schallamach A.: Wear, 1958, 1, 883-891.
• [6] Janczak T., Krupecki A., Szkodziński A., Ślusarski L., Wagenknecht J.: Patent PRL-127148 (14.12.84).
• [7] Ślusarski L., Szkodziński A., Baryń W., Strączyński M., Okoń Z., Moczyński M.: Patent PRL-144270 (08.08.90).
• [8] Sprawozdanie z pracy I-20/ZK-257/WD/87 – dla KWB „Bełchatów”.
• [9] Strączyński M., Urbański P.: Praca nie opublikowana.