Powierzchniowa trwałość zmęczeniowa elementów tocznych smarowanych olejami bazowymi mineralnymi i syntetycznymi

• Autorzy: Piekoszewski W. , Tuszyński W.

Warianty tytułu

EN

Rolling contact fatigue life for elements lubricated with mineral and synthetic base oils

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań powierzchniowego zużycia zmęczeniowego (tzw. pittingu) w zależności od lepkości i rodzaju olejów bazowych. Badania tribologiczne wykonano za pomocą aparatu czterokulowego T-03, wytworzonego w ITeE. Zbadano oleje bazowe o różnej lepkości v100 w granicach 3,8-31,4 mm2/s. Były to: oleje mineralne (hydrorafinaty, brighstock), syntetyczne węglowodorowe (polialfaolefiny), syntetyczne niewęglowodorowe (poliestry, poliglikole) oraz oleje mineralne głęboko rafinowane, tzw. oleje białe. Stwierdzono, że wyższej lepkości olejów mineralnych i poliestrów towarzyszy mniejsza skłonność do zużywania zmęczeniowego. Można to tłumaczyć zwiększeniem grubości filmu olejowego, co pozwala zmniejszyć częstotliwość styku wierzchołków nierówności powierzchni. Dla pozostałych badanych olejów trwałość zmęczeniowa nie zmieniała się znacząco wraz ze wzrostem lepkości. Z grupy olejów o zbliżonej, ale niskiej lepkości v100 (3,8 - 5,5 mm2/s) najwyższą trwałość zmęczeniową pozwala uzyskać mineralny olej bazowy, zaś najniższą- olej biały. Pośrednią trwałość zmęczeniową dają oleje syntetyczne, przy czym różnice pomiędzy nimi leżą w granicach błędu. Analizy powierzchni tarcia za pomocą SEM i EDS wykazały, że dla olejów o niskiej lepkości, dla których grubość filmu EHD była bardzo mała i nie przekraczała 0,01 žm, powierzchnia została zmodyfikowana obecnością węgla, co może wynikać z osadzania się na niej związków organicznych i/lub dyfuzji węgla z olejów smarowych. Wpływ tych zjawisk na trwałość zmęczeniową wymaga dalszych badań.

EN

An effect of viscosity and kind of base oils on rolling contact fatigue (pitting) is presented in the paper. The tribological tests were performed in the four-ball tester denoted as T-03, designed and manufactured by ITeE. Various base oils having different viscosity v100 in the range 3,8-31,4 mm2/s, were tested. They were: mineral oils (lube oil bases), synthetic hydrocarbon oils (polyalphaolefins), synthetic non-hydrocarbon oils (polyol esters, polyglycols) and highly refined mineral ones known as white oils. It was observed that in case of the mineral oils and polyol esters higher viscosities gave longer fatigue lives. This may be attributed to an increase in the oil film thickness, hence decreasing the frequency of surface asperity tips contacts. For the other oils the fatigue life changes insignificantly with increasing viscosity. In a group of oils having close, but low viscosity v100 (3,8-5,5 mm2/s) the best resistance to fatigue wear is given by the mineral base oil, and the worst - by the white oil. Intermediate fatigue lives are given by the synthetic oils, but they differ from one another insignificantly. Surface analyses using SEM and EDS shown that in case of low-viscosity oils, forming very thin EHL film thickness (below 0,01 žm), the worn surface was modified by the presence of carbon. This may come from deposition of organic compounds and/or tribodiffusion of carbon from the oils into the surface layer. The effect of these occurrences on the rolling contact fatigue is to be investigated yet.

Słowa kluczowe

EN

four-ball apparatus; pitting; fatigue life; mineral oils; synthetic oils; white oils; SEM; EDS

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 3
• Strony: 351--362
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekoszewski W.

• Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

autor

Tuszyński W.

• Instytut Technologii Eksploatacji, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom

Bibliografia

• 1. Praca zbiorowa (red. Neale M.J.): Tribology handbook. Newness-Butterworths. Londyn 1973.
• 2. Pytko S.: Badania mechanizmu niszczenia powierzchni tocznych elementów maszynowych. Zeszyty Naukowe AGH - Elektryfikacja i Mechanizacja Górnictwa i Hutnictwa, z. 25, 1967.
• 3. Lawrowski Z.: Tribologia. Tarcie, zużywanie i smarowanie. PWN, Warszawa 1993.
• 4. Pytko S., Szczerek M.: Pitting - forma niszczenia elementów tocznych. Tribologia, nr 4/5, 1993, s. 317-334.
• 5. 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.
• 6. Krantz T.L., Kahraman A.: An experimental investigation of the influence of the lubricant viscosity and additives on gear wear. Tribology Trans., t. 47, 2004, s. 138-148.
• 7. Rico J.E., Battez A., Cuervo D.: Rolling contact fatigue in lubricated contacts. Tribology Int., t. 36, 2003, s. 35-40.
• 8. Nakajima A., Mawatari T.: Effect of kind of lubricating oil on rolling contact fatigue of bearing steel rollers. Materiały Międzynarodowej Konferencji Tribologicznej w Jokohamie. 1995, s. 207.
• 9. Kajdas C.: Podstawy zasilania paliwem i smarowania samochodów. WKŁ, Warszawa 1983.
• 10. Zwierzycki W.: Oleje, paliwa i smary dla motoryzacji i przemysłu. Wyd. Rafineria Nafty Glimar - ITeE, Gorlice-Radom 2001.
• 11. TOTAL FINA ELF: Oleje białe (cz. 1). Paliwa, Oleje i Smary w eksploatacji, nr 89, 2001, s. 19-22.
• 12. IP 300/82. Rolling contact fatigue tests for fluids in a modified four-ball machine.
• 13. Galvin P.A. i inni: Benefits for synthetic lubricants in industrial applications. Materiały 13 Międzynarodowego Kolokwium Tribologicznego w Ostfildern/Nellingen (Niemcy). 2002, t. II, s. 1091-1107.
• 14. Sabiniak H.G.: Smarowanie przekładni zębatych olejami syntetycznymi. Tribologia, nr 2, 1993, s. 49-52.
• 15. Buczyński P.: Syntetyczne środki smarowe dla przemysłu. Paliwa, Oleje i Smary w eksploatacji, nr 5, 1993, s. 5-7.
• 16. Hebda M., Wachal A.: Trybologia. WNT, Warszawa 1980.
• 17. Praca zbiorowa (red. Peterson M.B., Winer W.O.): Wear control handbook. ASME, New York 1980.
• 18. Tallian T.E.: On competing failure modes in rolling contact. ASLE Trans., t. 10, 1967, s. 418-439