Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effects of propeller fouling on the hydrodynamic performance of a marine propeller

Zinati Ali, Ketabdari Mohammad Javad, Zeraatgar Hamid

Polish Maritime Research

|

2023

|

nr 4

61--73

EN

Propeller performance is typically considered under clean conditions, despite the fact that fouling is an inevitable phenomenon for propellers. The main objective of this study is to investigate the effects of roughness due to fouling on the performance of a propeller using a CFD simulation in conjunction with the roughness function model. A simulation of a clean propeller is verified for a five-blade propeller model using existing experimental results. A roughness function model is then suggested based on existing measured roughness data. The simulations are extended for the same propeller under varying severities of roughness. Initially, it is concluded that KT and ηo gradually decrease with increasing fouling roughness, while KQ increases, compared to smooth propeller. For instance, at J=1.2 for medium calcareous fouling, KT is reduced by about 26%, KQ increases by about 7.0%, and ηo decreases by 30.9%. In addition, for the rough propeller, the extra power required is defined as the specific sea margin (SSM) to compensate for the power loss. A slight roughness causes a large decrease in ηo. A propeller painted with foul-release paint and an unpainted propeller are found to require 2.7% SSM and 57.8% SSM over four years of service, respectively. Finally, the use of foul-release paints for propeller painting is strongly advised.

2

Opory tarcia w parach ślizgowych metal-polimer, pracujących w układzie odwróconym

Wieleba W., Gidziński W.

Tribologia

|

2008

|

nr 4

185-193

PL

Ślizgowe skojarzenie materiałów o różnej twardości np. materiału polimerowego z materiałem metalicznym w elementach maszyn występuje w jednym z dwóch wariantów: - prosta para tarcia - obszar styku współpracujących ślizgowo materiałów nie przemieszcza się podczas ruchu na powierzchni elementu polimerowego, - odwrócona para tarcia - obszar styku na powierzchni elementu polimerowego zmienia swoje położenie podczas ruchu. W zależności od wariantu pary ślizgowej można zaobserwować różnice w procesie tarcia i zużywania materiału polimerowego. Do badań porównawczych wybrano politetrafluoroetylen (PTFE) jako bazowy materiał polimerowy oraz trzy kompozyty utworzony na jego osnowie: a) TK22G3 – PTFE + 22% wag. koksu + 3% wag. grafitu, b) TSt40 – PTFE + 40% wag. proszku stali c) TB60 – PTFE + 60% wag. proszku brązu cynowego o wielkości ziarna do 60 žm. Uzyskane wyniki badań wykazały istotny wpływ wariantu skojarzenia (metal–polimer, polimer–metal) na wartość współczynnika tarcia. Dla wszystkich badanych skojarzeń, w których polimerowa próbka (sworzeń) współpracowała z stalowym przeciwelementem (tarcza) współczynnik tarcia był większy niż w przypadku, w którym stalowa próbka ślizgała się po polimerowej tarczy wykonanej z materiału polimerowego. Zaobserwowane różnice dla takich samych skojarzeń materiałowych różniących się wariantem materiału, z którego wykonano przeciwelement, wynikają prawdopodobnie z różnej temperatury tarcia, jaką osiągały współpracujące materiały. Wyższa temperatura tarcia dla wariantów, w których próbka była wykonana ze stali, wynika przede wszystkim z mniejszej zdolności odprowadzania ciepła do otoczenia poprzez elementy metalowe, gdyż elementy wytworzone z materiałów polimerowych posiadają znacznie mniejszą przewodność cieplną.

EN

A sliding combination of materials representing different hardness, e.g. polymer material combined with metallic material, in machine elements occurs in one of the following two variants: - Simple friction pair – The contact area of the materials co-operating in a sliding manner is not relocating during the movement on the surface of the polymer element. - Reversed friction pair – The contact area of the surface of the polymer element changes its position during the movement. Depending on the variant of sliding pair, the differences in the friction and wear process of polymer material can be observed. For the purpose of comparative tests, there have been polytetra-fluoroethylene (PTFE) as a basic polymer material and three composites that were formed on its base, chosen as follows: - TK22G3 – PTFE + 22% of the coke weight + 3% of graphite weight, - TSt40 – PTFE + 40% of steel dust weight, - TB60 – PTFE + 60% of tin bronze dust weight of grain size up to 60 žm. Test results demonstrated the significant influence of combining variants of the sliding pair (metal-polymer, polymer-metal) on the value of the friction coefficient. In all the combinations tested in which the polymer specimen (pin) was co-operating with a steel counterface (disc), the friction coefficient was higher than in the situation when the steel specimen was sliding on the polymeric disc. The differences observed in identical material combinations that differ in material variant of which the counterface was made probably result from different temperatures that the co-operating materials have reached. A higher temperature for variants in which the specimen was made of steel results primarily from the lower capability to exhaust the heat via metal elements, because the elements made of polymer materials have considerably lower thermal conductivity.

3

Frictional resistance in the post-critical failure of rock samples caused by triaxial compression

Krzysztoń D.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 3

387-408

EN

Triaxial compression tests in a stiff testing machine at a confining pressure of 0-70 MPa were performed on Carboniferous rock samples collected from the Upper Silesian Coal Basin. The results showed that the post- critical failures of waste rocks were congruent with smooth curves; post-failure behaviour of coal, however, were characterised by a stick-slip (Fig. I). The normal and shear stresses at the sample slip piane of a known slope were calculated for the determined values of critical stress and residual stress in a uniaxial state of stress, and for a given confining pressure. The coefficients of maximum and residual frictions were also calculated (Tabies 1-5). The obtained results, shown in Figs. 6 and 7, were compared with the Byerlee law, which describes the frictional shear strength. At high values of confining pressure the frictional shear strength can reach the value of the fracture strength. Then the transition from brittle fracture to ductile flow takes place. Aknowledge of the conditions in which stick-slip occurs has a practical meaning with regard to the prediction of mining tremors.

PL

Pokrytyczne niszczenie próbek skalnych w warunkach konwencjonalnego trójosiowego ściskania zależy od wartości ciśnienia bocznego (okólnego) symulującego głębokość zalegania skały. W badaniach laboratoryjnych pokrytyczne niszczenie próbki skalnej przedstawione jest opadającą częścią charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowej, na podstawie której określa się moduł spadku (osłabienia) i naprężenie resztkowe. Wieloletnie badania nad własnościami typowych skał karbońskich Górnośląskiego Zagłębia Węglowego wykazały, że kształt pokrytycznej charakterystyki znacznie różni się w przypadku skał płonnych (zlepieniec, piaskowce średnio- i gruboziarniste, mułowiec, iłowiec) i węgli (półbłyszczący, matowy). Dla skał płonnych charakterystyka w sposób gładki opada do naprężenia resztkowego, natomiast dla węgla, przy wyższych ciśnieniach okólnych, występuje tzw. poślizg przerywany ("stick-slip") charakteryzujący się cyklicznymi spadkami i wzrostami naprężenia (Sanetra, 1994; Krzysztoń et al., 1998,2002). Na rysunku l przedstawiono wybrane wyniki badań uzyskane dla piaskowca i węgla przy różnych ciśnieniach okólnych w przedziale 0-70 MPa. Ze studiów literatury wynika, że poślizg przerywany jest obserwowany w badaniach różnych typów skał w warunkach działania wysokich ciśnień okólnych (Brace i Byerlee, 1966; Byerlee, 1967, 1975; Byerlee i Brace, 1968; Shimada, 2000). Na rysunku 2 przedstawiono za Patersonem (1978) przykłady. Efekt poślizgu przerywanego jest przedmiotem zainteresowania wielu badaczy gdyż uważa się, że może być on przyczyną trzęsień ziemi (Brace i Byerlee, 1966; Byerlee i Brace, 1968; Brace, 1972) i wstrząsów górniczych (Gibowicz, 1989; Dyskin et al., 1998). Przyczyną pojawiania się poślizgu przerywanego jest zmiana oporu tarcia wzdłuż powierzchni poślizgu. Tarcie między powierzchniami skalnymi zależy od szorstkości powierzchni i od naprężenia normalnego do powierzchni poślizgu. W rozdziale 2 opisano typowy eksperyment dla określenia siły tarcia w skałach, na podstawie którego uzyskuje się wykres siły tarcia jako funkcji przemieszczenia (Byerlee, 1978; Earthquake Hazards Program, 2002). Na wykresie wyróżniono początkową, maksymalną i resztkową siłę tarcia (rys. 4). Współczynnik tarcia określany jest według wzoru: [...], gdzie T jest naprężeniem stycznym a [...] naprężeniem normalnym, które działają w płaszczyźnie ścinania. Przy określaniu współczynnika tarcia należy rozróżnić wartości współczynnika wyznaczone dla początkowej, maksymalnej i resztkowej siły tarcia (Byerlee, 1978). Badania eksperymentalne prowadzone dla różnych typów skał wykazały, że dla przedziału naprężenia normalnego [...] MPa zależność między naprężeniem ścinającym a naprężeniem normalnym przedstawia linia prosta o równaniu: [...] (Byerlee, 1978). Zależność tę zastosowano przy określaniu współczynnika tarcia dla początkowej i maksymalnej siły tarcia różnych rodzajów skał. Dla początkowej siły tarcia uzyskano duże rozrzuty punktów eksperymentalnych względem przyjętej linii prostej, co uzasadniano trudnością określania punktu występowania początkowej siły tarcia (punkt C na rys. 4). Natomiast dla maksymalnej siły tarcia prosta o równaniu: [...] dobrze aproksymuje wyniki badań eksperymentalnych, przeprowadzonych dla różnych rodzajów skał (rys. 5). Badania własne dotyczyły wyznaczania współczynników tarcia dla maksymalnej i resztkowej siły tarcia. W tym celu wykorzystano wyniki badań nad własnościami wytrzymałościowymi i odkształceni owymi typowych skał karbońskich GZW (piaskowce: średnio- i drobnoziarniste, iłowiec, węgle: półbłyszczący i matowy) uzyskane w ramach projektu badawczego KBN (Krzysztoń et al., 2002). Niektóre badania obejmowały również pomiar kątów nachylenia płaszczyzny ścinania próbek. Okazało się, że kąty ścinania badanych skał wzrastają wraz ze wzrostem ciśnienia okólnego (w przedziale od O do 50 MPa), przyjmując bliskie wartości dla poszczególnych typów skał. W związku z tym do obliczeń przyjęto taki sam kąt ścinania dla wszystkich badanych skał, zależny tylko od ciśnienia okólnego. Znając średnie wartości naprężenia krytycznego i resztkowego, wyznaczone dla 4-6 próbek badanej skały przy stosowanym ciśnieniu okólnym oraz kąt zniszczenia próbki skalnej, obliczono naprężenia normalne i styczne w płaszczyźnie ścinania oraz odpowiadające współczynniki tarcia zarówno w próbce zwięzłej (maksymalna siła tarcia), jak i spękanej (resztkowa siła tarcia). Wyniki obliczeń zestawiono w tablicach 1-5. Uzyskane wyniki naniesiono na rysunkach 6 i 7 i porównano z zależnością Byerlee'ego. Zarówno wytrzymałość na ściskanie kruchych skał, jak i wytrzymałość tarciowa (prawo Byerlee'ego dla maksymalnej siły tarcia) są funkcjami ciśnienia okólnego. Na podstawie studiów nad zagadnieniami pękania i tarcia ("ftacture and fiiction") przypomniano, że punkt przecięcia charakterystyki wytrzymałości na ścinanie badanej skały i tarciowej wytrzymałości określa naprężenie normalne (ciśnienie okólne), przy którym następuje przejście ze stanu kruchego w stan ciągliwy. Poznanie warunków występowania poślizgu przerywanego ma duże znaczenie praktyczne ze względu na możliwość przewidywania wstrząsów górniczych.

4

Modification of oils with use of metal micro- and nano-powders

Kotnarowski A.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2004

|

Vol. 9, no spec.

269-274

EN

Some investigations and their results, concerning first of all improvement of lubricants (and cutting fluids in this number) efficiency are described in the paper. Many models of machining systems operation underline significant role of friction phenomena in cutting processes. The friction occurs between cutting tool and surface of machined material as well as between cutting tool and a chip. For this reason described investigations were mainly aimed on using metal powders to modification of cutting fluids tribological properties. There are recently many reports concerning very wide application of nano-structures (nano-particles, nano-wires and nano-tubes) in technology. Nano-structures create new quality as they possess extraordinary physical features connected with electrical structure. Existing references as well as author's own examination testify to possibility of nano-powder (composed of nano-particles) use as additives to lubricants, improving their tribological properties manifested in frictional joints. Results of examination presented in the paper give some information about modification of cutting oils with nano-powders of copper and molybdenum use. They testify to effective influence of such oils modification on tribological properties of kinematical joints improvement in the direction of frictional resistance and wear decrease.

5

Możliwości powiązania parametrów procesu wytłaczania z oceną stanu warstwy wierzchniej wyrobów tłoczonych

Lenik K.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2000

|

Vol. 20, Nr 1

183-191

PL

W artykule przedstawiono niektóre wyniki prac prowadzonych w Katedrze Podstaw Techniki Politechniki Lubelskiej. Dotyczą one dwóch powiązanych ze sobą problemów. Pierwszy to ocena rzeczywistych oporów tarcia na podstawie powiązania zmian stanu warstwy wierzchniej odkształcanych blach z wpływającymi na nie parametrami procesu wytłaczania. Drugie zagadnienie to zastosowanie opracowanego programu wspomagania komputerowego do projektowania procesów wytłaczania w zakresie szybkiego doboru środków smarnych i geometrii narzędzi.

EN

This work is showing some of resultes of leading works in Department of Funda-mental Technics in Technical University in Lublin. They concern the two of reciprocal problems. The first, it is estimation the real frictional resistance through the connection charges state surface layer deforming sheel with influence on them parameters of for-ming process. The second problem, it is using elaboration programme of computing helping in project of forming process in sphere of fast selection means lubricate and tools geometry.

6

Osobliwości eksploatacyjnej warstwy wierzchniej konstytuowanej w ruchu posuwisto-zwrotnym.

Burakowski T., Marczak R.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

503-505

PL

W referacie przedstawiono osobliwości w kształtowaniu się eksploatacyjnej warstwy wierzchniej (EWW) na roboczych powierzchniach pary trącej - pierścień - tuleja w zależności od: rodzaju materiałów skojarzenia, środka smarowego i gęstości energii tarcia. Uzyskane rezultaty świadczą o potrzebie łącznego rozpatrywania wpływu wszystkich materiałów skojarzenia oraz czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na efekt finalny tj. opory tarcia i intensywność zużycia.

EN

The paper presents exceptionalities at formation of the service generated layer (EWW) on working surfaces of the friction couple ring-sleeve in the dependence on association kind and material, lubricating medium and friction energy density. The obtained results give the evidence of necessity to consider the influence of all materials of the association and constructional and performance factors on the final effects, i.e. the frictional resistance and the wear intensity.

7

Badanie odporności na zużycie wybranych powłok natryskiwanych detonacyjnie.

Babul W., Janecki J.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 5

444-446

PL

W pracy opisano wyniki tribologicznych badań powłok metalicznych natryskiwanych metodą detonacyjną. Badaniom poddano powłoki węglika wolframu, węglika chromu oraz tlenku aluminium. Powłoki, natryskiwane na cylindryczną część próbki imitującej czop łożyska, poddano tarciu po powierzchni wycinka panwi ze stopu łożyskowego. Stwierdzono, że największą odporność na zużycie ma powłoka węglika chromu, współpracująca ze stopem łożyskowym na osnowie miedzi. Badania spektrofotometryczne dowiodły, że warstwa wierzchnia panwi wzbogaca się w węgiel przechodzący selektywnie z węglika chromu, stwierdzono też selektywne przenoszenie miedzi do ww. powłoki węglika chromu. Wysunięto hipotezę, że duża trwałość skojarzenia węglik chromu stop łożyskowy jest wynikiem, w określonej mierze selektywnego przenoszenia węgla i miedzi, co zmniejsza opór tarcia.

EN

The paper presents the results of tribologic investigations of metallic coatings sprayed with detonation method. Coatings made of tungsten carbide, chromium carbide and aluminium oxide were examined. These coatings sprayed on cylindrical part of a sample, imitating bearing pivot, were subjected to friction process with a bearing metal surface of a part of bearing. It was stated that the highest wear resistance has the coating made of chromium carbide, operating with copper-based bearing metal layer. Spectrophotometric investigations showed that such a bearing surface layer is enriched with carbon that is selectively transferred from chromium carbide and copper is selectively transferred into chromium carbide coating. It was found that durability of chromium carbide and bearing metal joint is the result of selective transfer of carbon and copper what reduces frictional resistance.