Wear Investigation of Ecological Electrorheological Fluid

• Autorzy: Musiałek Ireneusz , Olszak Artur , Musiałek Karol , Iwanicki Wojciech , Osowski Karol , Kęsy Andrzej , Kęsy Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.9830

Warianty tytułu

PL

Badania zużycia ekologicznej cieczy elektroreologicznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article studies the wear an ecological electrorheological fluid caused by the occurrence of electrical breakdowns. The fluid studied– eER1–is composed of organic solid particles, vegetable oil, and water, which is included to enhance its electrical properties. A special device was built for the destruction of the eER1 fluid. The study involves the preparation (using several measuring devices of different designs) and comparison of the rheological characteristics performed for valve and shear flow, for both unused and used eER1 fluid. Based on the analysis of the study results, the causes and extent of wear in the tested ecological electrorheological fluid were identified, and general conclusions were drawn.

PL

Streszczenie: W artykule przedstawiono badania zużycia ekologicznej cieczy elektroreologicznej spowodowanego występowaniem przebić elektrycznych. Badana ciecz, o nazwie eER1, składała się z organicznych cząstek stałych, oleju roślinnego oraz wody jako dodatku poprawiającego właściwości elektryczne tej cieczy. Do zużywania cieczy eER1 zbudowano specjalny przyrząd. Badania obejmowały sporządzenie za pomocą kilku urządzeń pomiarowych różnej konstrukcji i następnie porównanie charakterystyk reologicznych wykonanych dla przepływu zaworowego i wleczonego dla niezużytej i zużytej cieczy eER1. Na podstawie analizy wyników badań podano przyczyny i zakres destrukcji badanej ekologicznej cieczy elektroreologicznej oraz sformułowano wnioski ogólne.

Słowa kluczowe

EN

durability; hydraulic clutch; brake; vegetable oil; electrorheological fluid

PL

trwałość; sprzęgło; hamulec; ciecz inteligentna; ciecz elektroreologiczna

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 4
• Strony: 65--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., fot., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Musiałek Ireneusz

• Jan Kochanowski University of Kielce, S. Żeromskiego 5 Str., 25-369 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-6069-0803

autor

Olszak Artur

• Łukasiewicz Research Network – New Chemical Syntheses Institute, Tysiąclecia Państwa Polskiego 13A Ave., 24-110 Puławy, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1713-4596

autor

Musiałek Karol

• Jan Kochanowski University of Kielce, S. Żeromskiego 5 Str., 25-369 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0009-0001-6274-422X

autor

Iwanicki Wojciech

• Jan Kochanowski University of Kielce, S. Żeromskiego 5 Str., 25-369 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4699-8350

autor

Osowski Karol

• Casimir Pulaski Radom University, Faculty of Mechanical Engineering, E. Stasieckiego 54 Str., 26-600 Radom, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8573-0787

autor

Kęsy Andrzej

• Jan Kochanowski University of Kielce, S. Żeromskiego 5 Str., 25-369 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0999-3072

autor

Kęsy Zbigniew

• Jan Kochanowski University of Kielce, S. Żeromskiego 5 Str., 25-369 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9467-7925

Bibliografia

• 1. Stanway R.: Smart Fluids: Current and Future Developments. Materials Science and Technology. Vol. 20, 2004, pp. 931–939.
• 2. Ławniczak A, Milecki A: Ciecze elektro – i magnetoreologiczne oraz ich zastosowania w technice. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1999.
• 3. Krztoń-Maziopa A, Ciszewska M, Płocharski J: Ciecze elektroreologiczne – materiały, zjawiska, zastosowanie. Polimery, nr 11–12, 2003.
• 4. Kęsy Z.: Modelowanie i badanie elektroreologicznych i magnetoreologicznych cieczy roboczych. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, 2009.
• 5. Qader I.N., Kök M., Dagdelen F., Aydogdu Y.: A review of smart materials: researches and applications El-Cezerı J. Sci. Eng. 6, 2019, pp. 755–88.
• 6. Dong Y.Z., Seo Y., Choi H.J.: Recent development of electro-responsive smart electrorheological fluids Soft Matter 15, 2019, pp. 3473–86.
• 7. Liu Y. D. and Choi H. J., 2012. Electrorheological fluids: smart soft matter and characteristics. Soft Matter, 2012, 8, pp. 11961–11978. doi: 10.1039/c2sm26179k .
• 8. Kesy Z., Medrek G., Osowski K., Olszak A., Migus M., Musiałek I., Musiałek K., Kesy. Characteristics of Electrorheological Fluids. Encyclopedia of Smart Materials. Volume 5, 2022, pp. 114–139, doi. org/10.1016/B978-0-12-815732-9.00012-7.
• 9. Dong Y.Z., SeoY., Choi H.J.: Recent development of electro-responsive smart electrorheological fluids. Soft Matter 15(17), 2019, pp. 3473–3486, doi:10.1039/c9sm00210c.
• 10. Madeja J., Kesy Z., Kesy A.: Application of ER fluid in hydrodynamic clutch. Smart Mater. Struct. 20 (2011) 105005, pp. 1–9, doi:10.1088/0964-1726/20/10/105005.
• 11. Choi S.B., Cheong C.C., Jung J.M., Choi Y.T.: Position Control of an ER Valve–Cylinder System via Neutral Network Controller. Mechatronics, Vol. 7, No 1, 1997, pp. 37–52.
• 12. Sang-Soo Han, Seung-Bok Choi, Chae-Cheon Cheong: Position control of X–Y table mechanism using electrorheological clutches. Mechanism and Machine Theory 35, 2000, pp. 1563–1577.
• 13. http://www.ssslab.com/ehtml/4_1.php?ckattempt=1.
• 14. Mäkelä K.K.: Characterization and performance of electrorheological fluids based on pine oils. PhD Dissertation, Department of Mechanical Engineering, University of Oulu, Finland. VTT Manufacturing Technology Publications 385, 1999, pp. 1–69.
• 15. Olszak A.T.: Elementy napędów hydraulicznych z nowymi cieczami roboczymi. Wydawnictwo Naukowe Łukasiewicz – Instytut Technologii Eksploatacji. Radom, 2023, s. 331.
• 16. Olszak A., Dobrzyńska-Inger A., Rogoś E., Osowski K., Musiałek I.: Właściwości wybranych olejów roślinnych w aspekcie zastosowania w produkcji przyjaznych dla środowiska środków smarnych. Przemysł Chemiczny 99/12, 2020, pp. 1000–1004, doi: 10.15199/62.2020.12.XX.
• 17. Olszak A., Osowski K., Musiałek I., Rogoś E., Kęsy A., Kęsy Z.: Application of Plant Oils as Ecologically Friendly Hydraulic Fluids. Appl. Sci. 2020, 10, p. 9086, doi:10.3390/app10249086 7.
• 18. Osowski K.: Chwytaki robotów z cieczą elektroreologiczną. Wydawnictwo Uniwersytetu Radomskiego. Radom 2023.
• 19. Kesy Z., Kesy A., Plocharsk J., Jackson M., Parkin R.: An Example of Design – Embodiment for Electrorheological Fluid Based Mechatronic Transmission Components. International Journal of Mechatronics 16 (1), 2006, pp. 33–39.
• 20. Migus M., Musiałek I., Mędrek G., Kęsy Z., Kęsy A., Kim J-H, Choi S-B.: Measurements of shear stress in ER/MR fluids used in valves by adapting centrifugal force. Smart Materials and Structures 29, 2020, 077002 (14pp), https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab8f69.
• 21. Sztompka P., Krzton-Maziopa A., Plocharski J.: Electrochemical and Thermal Degradation of Electrorheological Fluids. International Conference ERMR, Philadelphia, 2010.
• 22. Gurka M., Adams D., Johnston L., Petricevic R.: New Electrorheological Fluids – Characteristics and Implementation in Industrial and Mobile Applications. 11th Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions. Journal of Physics: Conference Series 149, 2009.
• 23. Jeon J., Ha S.H., Seong M.S., Choi S.B., Han Y.M.: Wear Characteristics of Electrorheological Fluids with Different Base Oil and Particle Concentration. International Journal of Civil Engineering and Building Materials.Vol. 1, No.1, 2011.
• 24. Choi S.B., Sohn J.W., Han Y.M., Lee C.H: Wear Characteristics Under Boundary Lubrication Contacts in Phosphorated Starch–Based Electrorheological Fluid. Tribology Transactions 53, 2010, pp. 256– 265.
• 25. Flisowski Z.: Technika wysokich napięć. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne. Warszawa 2005, p. 359.
• 26. Whitehead S.: Dielectric Breakdown of Solids. Clarendon Press, Oxford 1953.
• 27. Olszak A.: Durability investigation of a disc-type clutch with electrorheological fluid. Tribologia 4/2022, pp. 39–50, doi: 10.5604/01.3001.0016.1608.
• 28. Spotowski T., Osowski K., Musiałek I., Olszak A., Kęsy A., Kęsy Z., Choi S.B.: A Feedback Control Sensing System of an Electrorheological Brake to Exert a Constant Pressing Force on an Object. Sensors 23, 2023, 6996, pp. 1–20, https://doi.org/10.3390/s23156996.
• 29. Ziąbska E., Musiałek I., Olszak A., Kęsy Z.: Ocena trwałości elektroreologicznych cieczy roboczych. Hydraulika i Pneumatyka 3/2013, pp. 8–11.
• 30. Tsai Y.Y., Tseng C.H., Chang C.K.: Development of a Combined Machining Method Using Electrorheological Fluids for EDM. Journal of Materials Processing Technology 201(1), 2008, pp. 565–569, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.11.150.
• 31. Musiałek I.: Zużycie elektroreologicznej cieczy roboczej podzespołów hydraulicznych. Monografia. Wydawnictwo UJK w Kielcach. 2024.
• 32. Prosnak W.J.: Mechanika płynów. PWN. Warszawa 1971.
• 33. PN-ISO 760 Oznaczanie wody Metoda Karla Fischera. Metoda ogólna.
• 34. PN-EN ISO 12937: 2005 Przetwory naftowe. Oznaczanie wody. Miareczkowanie kulometryczne metodą Karla Fischera.
• 35. Musiałek I., Migus M., Osowski K., Olszak A., Kęsy Z., Kęsy A., Kimand G.W., Choi S.B.: Analysis of a combined clutch with an electrorheological fluid. Smart Materials and Structures, 2020, 29, 087006, pp. 1–12, https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab9fd7.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).