Właściwości przeciwzużyciowe, przeciwzatarciowe i trwałość zmęczeniowa węzła tarcia jako efekt rodzaju i stężenia dodatków smarnościowych w oleju

• Autorzy: Piekoszewski W. , Tuszyński W.

Warianty tytułu

EN

An effect of the type and concentration of lubricating additives of AW/EP properties and rolling fatigue life of a tribosystem

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zamieszczono wyniki tribologicznych badań serii olejów smarowych o zmienianym w sposób modelowy składzie chemicznym. Olejem bazowym był olej mineralny. Olej ten mieszano z handlowymi pakietami dodatków smarnościowych różnego typu. Były to dwa różne pakiety dodatków przeciwzużyciowych (typu AW) i dwa pakiety dodatków przeciwzatarciowych (typu EP). Dodatki przeciwzużyciowe zawierały dialkiloditiofosforan cynku - ZDDP, zaś przeciwzatarciowe - organiczne związki siarkowo-fosforowe. Dodatki smarnościowe dodawano do oleju bazowego w różnych stężeniach. Badania tribologiczne wykonano za pomocą dwóch aparatów czterokulowych, wytworzonych w ITeE. Aparat T-02 posłużył do wyznaczenia właściwości przeciwzużyciowych i przeciwzatarciowych smarowanego badanymi olejami węzła tarcia. Aparat czterokulowy T-03 umożliwił wykonanie badań trwałości zmęczeniowej (pittingu). Wykazano, że dodatki AW polepszają nie tylko właściwości przeciwzużyciowe smarowanego nimi węzła tarcia, ale dodatkowo - dodane w niewielkiej ilości - wpływają korzystnie na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia dodatków AW w oleju bazowym pozwala znacząco poprawić właściwości przeciwzużyciowe, ma jednak niekorzystny wpływ na trwałość zmęczeniową. Dodatki EP, dodane nawet w niewielkim stężeniu do oleju bazowego, powodują kilkukrotną poprawę właściwości przeciwzatarciowych oraz w znacznie mniejszym stopniu przeciwzużyciowych, praktycznie nie wpływając przy tym jednak na trwałość zmęczeniową. Zwiększenie stężenia tych dodatków skutkuje polepszeniem właściwości przeciwzatarciowych, jak też przeciwzużyciowych. Towarzyszy temu jednak znaczny spadek trwałości zmęczeniowej. Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy powierzchni tarcia za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroanalizatora rentgenowskiego (EDS).

EN

The authors present results of testing of lubricating oils of various chemical composition. A mineral base oil was blended with commercial lubricating additives of different type and concentration. Two different AW (antiwear) additives and EP (extreme-pressure) ones were used. The AW additives contained ZDDP, and EP ones - organic S-P compounds. The additives are typical of automotive gear oils. The tribological tests were performed in two different four-ball testers. The first one (denoted T-02) was used to determine AW/EP properties at sliding friction. The second instrument (T-03) was used to assess the fatigue (pitting) life at rolling movement. Both the testers were designed and are manufactured by ITeE. The results indicate that AW additives not only improve AW properties (as expected) but are also beneficial for the fatigue life, particularly at small concentrations. An increase of the concentration of such additives leads to an improvement of AW properties but has a disadvantageous effect on the fatigue life. EP additives - even at a small concentration - significantly improve EP properties, and slightly AW properties, but without any influence on the fatigue life. An increase of the concentration of such additives leads to a further improvement of EP and AW properties. However, this is accompanied by a much decrease of the fatigue life. By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the authors were enabled to identify mechanisms of action of various lubricating additives under different friction conditions.

Słowa kluczowe

PL

aparat czterokulowy; właściwości przeciwzużyciowe; właściwości przeciwzatarciowe; trwałość zmęczeniowa; dodatki AW; dodatki EP; SEM; EDS

EN

four-ball tester; AW properties; EP properties; rolling fatigue life; AW additives; EP additives; SEM; EDS

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 5
• Strony: 203--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekoszewski W.

• Instytut Technologii Eksploatacji (ITeE), Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

autor

Tuszyński W.

• Instytut Technologii Eksploatacji (ITeE), Zakład Tribologii, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

Bibliografia

• 1. Stachowiak G.W., Batchelor A.W.: Engineering tribology. Elsevier. 1993, Amsterdam.
• 2. Nosal S.: Tribologiczne aspekty zacierania się węzłów ślizgowych. Wyd. Politechniki Poznańskiej. 1998, Poznań.
• 3. Praca zbiorowa (red. Neale M.J.): Tribology handbook. Newness-Butter-worths. 1973, Londyn.
• 4. Pytko S.: Badania mechanizmu niszczenia powierzchni tocznych elementów maszynowych. Zeszyty Naukowe AGH - Elektryfikacja i Mechanizacja Górnictwa i Hutnictwa, z. 25, 1967.
• 5. Pytko S., Szczerek M.: Pitting - forma niszczenia elementów tocznych. Tribologia, nr 4/5, 1993, s. 317-334.
• 6. Lawrowski Z.: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. PWN. 1993, Warszawa.
• 7. Kajdas C: Podstawy zasilania paliwem i smarowania samochodów. WKŁ. 1983, Warszawa.
• 8. Zwierzycki W.: Oleje smarowe. RN Glimar - ITeE. 1996, Gorlice-Radom.
• 9. Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowniczej. Wyd. AGH. 1989, Kraków.
• 10. Tuszyński W.: Badanie przeciwzużyciowych oddziaływań środków smarowych (rozprawa doktorska). Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samo¬chodowej. 1999, Sulejówek.
• 11. Szczerek M., Tuszyński W.: Badania tribologiczne. Zacieranie. Wyd. ITeE. 2000, Radom.
• 12. Torrance A.A., Morgan J.E., Wan G.T.Y.: An additive's influence on the pitting and wear of bali bearing steel. Wear, t. 192, 1996, s. 66-73.
• 13. Kolaf D., Libera M., Waligóra W.: Ocena wpływu dodatku smarnościowego (EP) do oleju przekładniowego na powierzchniową trwałość zmęczeniową elementów maszyn. Tribologia, nr 3, 2000, s. 391-398.
• 14. Wang Y., Fernandez J.E., Cuervo D.G.: Rolling-contact fatigue lives of steel AISI 52100 balls with eight minerał and synthetic lubricants. Wear, t. 196, 1996, s. 110-119.
• 15. Szczerek M.: Metodologiczne problemy systematyzacji eksperymentalnych badań tribologicznych. Wyd. ITeE. 1997, Radom.
• 16. PN-76/C-04147. Badanie własności smarnych olejów i smarów.
• 17. WTWT-94/MPS-025. Olej przekładniowo-hydrauliczny OPH
• 18. Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: The action of lubricants under extreme pressure conditions in a modified four-ball tester. Wear, t. 249, 2001, s. 188-193.
• 19. Szczerek M., Tuszyński W.: A method for testing lubricants under conditions of scuffing. Part I. Presentation of the method. Tribotest, t. 8, nr 4, 2002,s. . 273-284.
• 20. IP 300/82. Rolling contact fatigue tests for fluids in a modified four-ball machine.
• 21. Cann R, Spikes H.A., Cameron A.: Thick film formation by zinc dialkyldi-thiophosphates. ASLE Trans, t. 26, 1983, s. 48-52.
• 22. Boruta J., Wachal A.: Analiza warunków pracy olejów przy tarciu ślizgowym. Technika smarownicza - Trybologia, nr 3, 1978, s. 77-82.
• 23. Alliston-Greiner A.F.: Test methods in tribology. Materiały 1 Światowego Kongresu Tribologicznego w Londynie, 1997, s. 85-93.
• 24. Hebda M., Wachal A.: Trybologia. WNT. 1980, Warszawa.
• 25. Pytko S., Szczerek M., Tuszyński W.: Ocena metod badań wykonywanych za pomocą aparatu czterokulowego. Tribologia, nr 4, 2001, s. 711-724.
• 26. Kawamura M.: The correlation of antiwear properties with the chemical reactivity of zinc dialkyldithiophosphates. Wear, t. 77, 1982, s. 287-294.
• 27. Wachal A., Kulczycki A.: Derywatograficzne badania sorpcji dodatków siarkowych na powierzchni żelaza. Trybologia, nr 1, 1988, s. 15-18.
• 28. Johansson E., Hogmark S., Redelius P: Surface analysis of lubricated sliding metal contacts. Part II. Tribologia (periodyk fiński), t. 16,1997, s. 26-38.
• 29. Forbes E.S.: The load carrying action of organo-sulphur compounds - a review. Wear, t. 15, 1970, s. 87-96.
• 30. Senatorski J., Wachal A.: Wpływ dodatków siarkowych i fosforowo-siarkowych w oleju smarowym na zużycie stali w styku niekonforemnym. Tribologia, nr 1, 1991, s. 7-11.
• 31. Godfrey D.: Boundary Lubrication. Materiały sympozjum „Interdisciplinary approach to friction and wear" w San Antonio, 1967, s. 335-384.
• 32. Coy R.C., Quinn T.F.J.: The use of physical methods of analysis to identify surface layers formed by organosulphur compounds in wear tests. ASLE Trans., t. 18, 1975, s. 163-174.
• 33. MeyerK., Kajdas C: Bedeutung des Metallaustausches fur Grenzflachenre-aktionen von Metalldithiophosphaten. Trib.+Schm, t. 2,1989, s. 71-76.
• 34. Tuszyński W, Molenda J., Makowska M.: Tribochemical conversions of zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP) under extremely different pressure conditions. Tribology Letters, t. 13, nr 2, 2002, s. 103-109.
• 35. Kulczycki A.: Ocena działania dodatków smarnościowych w olejach przekładniowych. Wyd. Politechniki Poznańskiej. 1997, Poznań.
• 36. Townsend D.P., Zaretsky E.V, Scibbe H.W.: Lubricant and additive effects on spur gear fatigue life. Journal of Synth. Lubr., t. 6, nr 2, 1989, s. 83-106.
• 37. Rowe C.N., Armstrong E.L.: Lubricant effects in rolling-contact fatigue. Lubrication Engineering, t. 38, 1989, s. 23-30 i 39-40.
• 38. Philips M.R, Quinn T.F.J.: The effect of surface roughness and lubricant film thickness on the contact fatigue life of steel surfaces lubricated with a sulfurphosphorus type of extreme pressure additive. Wear, t. 51, 1978, s. 11-24.