Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of engine load on piston ring pack operation of an automotive IC engine

Wolff Andrzej, Koszałka Grzegorz

Combustion Engines

|

2022

|

R. 61, nr 3

88--94

EN

A piston-rings-cylinder (PRC) assembly determines the blowby, engine oil consumption, and friction and wear processes accompanying the system's operation. Thus, it is crucial for the whole IC engine efficiency and lifetime. A lot of research effort is put into increasing the performance of this complex and highly dynamic system. Advanced, comprehensive models play an important role in understanding and improving the PRC system. In the presented work, the effect of load on the operation of the ring pack of an automotive gasoline engine is analyzed. A comprehensive model that covers the gas flow through the crevices of the PRC system, ring displacements in the groove, and ring lubrication was used for this analysis. The results of the simulations show that the local thickness of the oil film, especially near the piston top dead center is compared to the height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings, and friction-related asperity contact strongly increases as the engine load increases. The simulations also show that the engine load affects the axial displacements of the rings in the grooves but practically does not affect the thickness of the oil film left by the ring pack on the cylinder liner.

2

Impact of selected biofuels and diesel as lubricants on the statistical distribution and course of sliding friction coefficients for the kinematic pair 100Cr6-100Cr6

Gil Leszek, Pieniak Daniel, Kozłowski Edward, Selech Jarosław

Tribologia

|

2019

|

nr 6

17--23

EN

One of the functions of engine fuels is the lubrication of engine injection equipment components. The elements of the injection system are lubricated only with the fuel used to power the engine; therefore, the lubricity and its impact on the elements of the engine injection system are an important issue. The share of biofuels to power internal combustion engines is constantly increasing, because EU Member States are required to use fuel with the addition of biocomponents to power vehicle engines. These fuels are more ecological compared to petroleum fuels. Therefore, it is also necessary to identify the lubricating properties of these fuels, which can significantly affect wear processes. In order to identify wear indicators, laboratory tests were carried out to determine the lubricating properties of biofuels based on vegetable oils in relation to diesel fuel. Tribological tests were carried out for the ball-disc friction node of 100Cr6 material, which is most often used in the construction of precision pairs of injection equipment. Comparative tests were carried out for samples immersed in a fuel bath on a CSM tribometer. The friction coefficient waveforms as a function of friction distance and sample load were determined. The measured force values indicate a significant impact of the fuel used on the operating conditions and consumption in the kinematic pair being the subject of the work.

PL

Jedną z funkcji paliw silnikowych jest smarowanie elementów aparatury wtryskowej silnika. Elementy układu wtryskowego są smarowane jedynie paliwem służącym do zasilania silnika, dlatego ważną kwestią jest smarność paliwa i jej wpływ na elementy układu wtryskowego silnika. Udział biopaliw do zasilania silników spalinowych ciągle wzrasta, ponieważ państwa członkowskie Unii Europejskiej mają obowiązek stosowania do zasilania silników samochodowych paliwa z dodatkiem biokomponentów. Paliwa te są bardziej ekologiczne w porównaniu z paliwami ropopochodnymi. Wobec tego też istnieje konieczność identyfikacji właściwości smarnych tych paliw, które istotnie mogą wpłynąć na procesy zużycia. W celu identyfikacji wskaźników zużycia wykonano własne badania laboratoryjne, których celem było określenie właściwości smarnych biopaliwa na bazie olejów roślinnych w odniesieniu do oleju napędowego. Wykonano testy tribologiczne dla skojarzenia węzła tarcia kula–tarcza materiału 100Cr6, który najczęściej wykorzystywany jest w konstrukcji elementów par precyzyjnych aparatury wtryskowej. Badania porównawcze przeprowadzono dla próbek zanurzonych w kąpieli paliw na tribometrze CSM. Określono przebiegi współczynnika tarcia w funkcji drogi tarcia i obciążenia próbek. Zmierzone wielkości siły wskazują na istotny wpływ stosowanego paliwa na warunki pracy i zużycie w parze kinematycznej będącej przedmiotem pracy.

3

Effect of Pressure and Sliding Speed on the Friction Coefficient of Polyurethane Elastomers (EPUR) of Different Hardness During their Friction on Steel when Lubricating with Grease

Capanidis Dymitry, Sokolska Justyna

Tribologia

|

2019

|

nr 5

33--41

EN

Polyurethanes (PUR) are widely used for some elements of machinery and equipment, including in motorized shock-absorbing nodes and technical seals that can work in various operating conditions. The article presents the results of tribological investigations of polyurethane elastomers (EPUR) with different hardness (75, 83, and 93 °Sh A), which cooperated with steel in assembly lubrication conditions (mixed friction) with two types of grease (showing low and high adhesion to steel), with variable values of unit pressure p and sliding speed v. For the research, a rotary plan for two variables (p and v) was applied at five levels of their value. Based on the results of the tests of particular associations, the regression functions of the form of the second degree polynomial were determined, enabling the development of results in the form of spatial and contour diagrams. Based on the results of tribological tests, recommendations for designers dealing with the design and construction of friction junctions and seals in which polyurethane elastomers cooperating with steel elements can be used.

PL

Poliuretany (PUR) znajdują szerokie zastosowanie na niektóre elementy maszyn i urządzeń, między innymi w ruchowych węzłach amortyzujących i uszczelnieniach technicznych, które mogą pracować w różnych warunkach eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych elastomerów poliuretanowych (EPUR) o różnej twardości (75, 83 i 93 °Sh A), które współpracowały ze stalą w warunkach smarowania montażowego (tarcie mieszane) dwoma rodzajami smaru plastycznego (wykazujących małą i dużą adhezję do stali), przy zmiennych wartościach nacisku jednostkowego p i prędkości ślizgania v. Do realizacji badań zastosowano plan rotalny dla dwóch zmiennych (p i v) na pięciu poziomach ich wartości. Na podstawie wyników badań poszczególnych skojarzeń wyznaczono funkcje regresji o postaci wielomianu drugiego stopnia, umożliwiające opracowanie wyników w postaci wykresów przestrzennych i poziomicowych. Na podstawie wyników badań tribologicznych opracowano zalecenia dla konstruktorów zajmujących się projektowaniem i konstruowaniem ślizgowych węzłów i uszczelnień, w których mogą być zastosowane elastomery poliuretanowe współpracujące z elementami stalowymi.

4

Influence of piston ring profiles and oil temperature distribution on cylinder liner lubrication of a marine two-stroke engine

Wolff Andrzej

Combustion Engines

|

2019

|

R. 58, nr 3

257--263

EN

In the paper a comprehensive model of a piston-ring-cylinder (PRC) system has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been applied. The main parts of the model have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. In contrast to the previous papers of the author concerning the PRC system of combustion engines, new calculation results for a marine two-stroke engine have been presented. Firstly the right selection of barrel-shaped sliding surface of piston rings has been analysed. Secondly the influence of oil temperature distribution along the cylinder liner on the lubrication of the PRC system has been assessed. The developed model and software can be useful for optimization of the PRC system design.

5

Influence of piston ring pack configuration on blowby and friction losses in a marine two-stroke engine

Wolff A.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 3

164--170

EN

In the paper a comprehensive model of a piston ring pack motion on an oil film has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been combined and used in this paper. In addition a model of gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. The main parts of the model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. For the selected two-stroke marine engine, the influence of the number of piston rings used and the type of the top ring lock (straight or overlapped) on blowby to piston underside and on friction losses of the piston-ring-cylinder (PRC) system have been investigated. The developed model and software can be useful for optimization of the PRC system design.

6

Badanie wpływu smarowania na wartość temperatury charakterystycznej

Żurowski W.

Logistyka

|

2012

|

nr 3

PL

Badanie zależności wpływu smarowania na wartość temperatury charakterystycznej miało na celu stwierdzenie, czy zastosowanie smarowania oddziałuje na zmianę wartości temperatury charakterystycznej badanego układu ciernego. Również czy smarowanie, a co za tym idzie zmiana w "gospodarce" produktami ścierania, ma istotny wpływ na odporność na zużycie w warunkach zwiększonej odporności na ścieranie dla danego węzła tarcia. W eksperymencie wykorzystano skojarzenie stal C45/145Cr6(63 HRC). Jako smar zastosowano czysty chemicznie olej parafinowy. Jest to typowy środek smarujący, często wykorzystywany w badaniach porównawczych materiałów smarnych.

EN

Testing impact of lubrication on values of characteristic temperature was intended to determine if lubrication affects characteristic temperature variations of a friction system and if lubrication, and the accompanying change of friction products “administration” has any substantial impact on wear of a friction centre characterised by increased wear resistance. The experiment used a matching of C45/145Cr6(63 HRC). Chemically pure paraffin oil served as the lubricant. This is a typical lubricant commonly used in comparative testing of lubrication materials.

7

Influence of engine load on piston ring pack operation of a marine two - stroke engine

Wolff A.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 2

557-568

EN

A set of piston rings is used to form a dynamic gas seal between the piston and cylinder wall. Many physical phenomena are associated with the operation of the system piston-ring-cylinder (PRC), such as: inter-ring gas dynamics for the labyrinth seal, hydrodynamic lubrication and mixed friction in gaps between the rings and cylinder liner, oil flow and distribution of lubricant along the liner, twist motion of rings, liner temperature influence on the oil viscosity. A complex model of the PRC system has been developed by the author. Among own models it includes several sub-models taken from literature, like: a model of viscous oil flow between rough gap surfaces formulated by Patir and Cheng and an elastic contact model of Greenwood and Tripp. The main parts of the mathematical model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine-designing centre. A relatively good qualitative and quantitative compatibility between the experimental measurements and calculated results has been achieved. In contrast to the previous papers of the author, new calculation results for a marine two-stroke engine have been presented. These results concern influence of engine load on piston ring pack operation of the analysed engine. They include basic physical quantities associated with gas and oil flow in the piston-ring-cylinder system of the engine. The developed model can be utilized for: evaluation of gas leakage through the sealing ring set, prediction of lubrication conditions of piston rings and oil consumption, defining areas of the possible cylinder liner wear and profile changes of piston rings sliding surfaces, and thus can be useful for optimization of the PRC system design.

8

Analiza procesu zużywania pary kinematycznej brąz-żeliwo stopowe przy tarciu mieszanym

Czarnecki H.

Tribologia

|

2011

|

nr 4

69-77

PL

W opracowaniu zostały przedstawione wyniki badań modelowych zużycia w warunkach tarcia mieszanego pary kinematycznej ślimak-zębatka ślimakowa, w której ślimak jest wykonany z brązu CUA19Fe3, a zębatka z żeliwa stopowego. Taka para ma zastosowanie w mechanizmach posuwowych obrabiarek ciężkich. Eksperyment prowadzono przy zmiennych twardościach żeliwa i prędkości procesu tarcia. Określono rozkład zużycia na drodze tarcia obu elementów pary tribologicznej. Wyniki przedstawiono na wykresach oraz w postaci zależności intensywności zużycia w funkcji parametrów analizowanych w eksperymencie.

EN

The paper presents the results of model studies of wear under mixed friction conditions of the worm-worm rack kinematic pair, where the worm is made of bronze CUA19Fe3, while the worm rack is of alloy cast iron. This pair is applied in the (worm-worm rack) feed mechanisms of heavy-duty machine tools. The experiment was conducted at variable cast iron hardness values and friction process rates. The distribution of wear along the friction path was determined for both elements of the tribological pair. The results are presented in diagrams and in the form of the relationship of wear intensity as a function of the parameters examined in the experiment.

9

Analiza numeryczna funkcjonowania pakietu pierścieni tłokowych dwusuwowego silnika okrętowego

Wolff A.

Silniki Spalinowe

|

2011

|

R. 50, nr 3

PL

W artykule przedstawiono kompleksowy model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczną chropowatością pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga [8,9] oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Trippa [4]. Opracowano także model przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni, jak i model odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przemieszczeń w rowkach tłoka. Główne człony modelu matematycznego oraz oprogramowania zostały zweryfikowane eksperymentalnie przez autora w zagranicznym ośrodku konstrukcyjnym silników okrętowych. W odróżnieniu od poprzednich artykułów dotyczących silników samochodowych, przedstawiono nowe wyniki obliczeń dla dwusuwowego silnika okrętowego. Opracowany model i oprogramowanie mogą być przydatne przy optymalizowaniu konstrukcji układu tłok-pierścienie-cylinder.

EN

In the paper a complex model of a piston ring pack motion on an oil film has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng [8,9] and Greenwood, Tripp [4] have been combined and used in this paper. In addition models of gas flow through the labyrinth seal of piston rings, ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been developed. The main parts of the mathematical model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. In contrast to the previous papers of the author concerning automobile engines, new calculation results for a marine two-stroke engine have been presented. The developed model and software can be utilized for optimization of the piston-ring-cylinder system design.

10

The synergistic effect of copper powder with PTFE in a grease lubricant under mixed friction conditions

Krawiec S.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 2

379-390

EN

This paper describes experimental work on the frictional performance of a lithium grease lubricant filled with a combination of polytetrafluoroethylene (PTFE) and copper powders. The tribological testing was carried out in agreement with the prescriptions of the Polish standard PN-76/C-04147 using a fourball apparatus. The performance of the tested compositions was evaluated using three criteria: ball wear d, limiting wear load G, and seizure load Fz. Synergy between action of the powders of PTFE and copper in compositions with 6 wt.% of these fillers was found. Examinations of the chemical composition of the upper layer of the wear scars of the tested balls were carried out using an X-ray microanalysis method with dispersion of the radiation energy. The results of these analyses made it possible to confirm the author's notion that the synergy of PTFE with copper in the lithium grease tested was possible due to the thermal decomposition of PTFE and the consequent creation of new layers during a reaction of the decomposition products with the platering layer of copper. These new layers are, to a high degree of probability, complexes with copper, sulphur, and fluorine.

PL

W artykule opisano badania efektywności smarowania smaru plastycznego litowego napełnionego kombinacją proszku PTFE i miedzi. Badania tribologiczne prowadzono na aparacie czterokulowym, z zastosowaniem wytycznych normy PN-76/C-04147. Efektywność badanych kompozycji oceniano według trzech wielkości kryterialnych, tj. zużycia kulek d, granicznego obciążenia zużycia Goz, oraz obciążenia zespawania Fz.. Stwierdzono efekt synergistyczny proszku PTFE i miedzi w kompozycjach zawierających po 6% wagowych tych napełniaczy. Przeprowadzono badania składu chemicznego warstw wierzchnich śladu zużycia kulek wykorzystując metodę mikroanalizy rentgenowskiej z dyspersją energii promieniowania. Wyniki tych analiz pozwoliły potwierdzić słuszność poglądu, że synergizm PTFE i miedzi w smarze (w procesie tarcia) zachodzi dzięki termicznemu rozpadowi PTFE i utworzeniu podczas reakcji produktów tego rozpadu z warstewką platerującą miedzi nowych warstewek będących najprawdopodobniej kompleksami zawierającymi miedź, siarkę i fluor.

11

Zjawisko selektywnego przenoszenia w skojarzeniach ślizgowych smarowanych olejem modyfikowanym nanocząstkami miedzi

Kotnarowski A.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

145-157

PL

W artykule scharakteryzowano zjawisko zjawiska selektywnego przenoszenia oraz opisano warunki jego występowania w kinematycznych węzłach maszyn. Przedstawiono wyniki badań wykonanych w zakresie generowania tego zjawiska w układach materiałowych stal–miedź. Omówiono wstępne rezultaty badań w zakresie możliwości wywołania zjawiska selektywnego przenoszenia w układach tribologicznych, do których miedź dostarczano w postaci nanocząstek, dodawanych do oleju smarowego.

EN

Selective transfer phenomenon is characterised in the paper as well as conditions of its occurrence in machine kinematic couples are shortly given. The results of examinations are presented which were made in the field of the phenomenon generation in steel – copper material configuration. Preliminary results are discussed which are connected with possibilities of selective transfer phenomenon generation in tribological systems being supplied with copper in the form of nanoparticles added to lubricating oil.

12

Metoda obliczania ślizgowych łożysk wzdłużnych o stałej geometrii przy dużym wskaźniku obciążenia.

Szkurłat J., Murdzia E.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2007

|

Vol. 42, nr 2

53-68

PL

Prezentowana jest metoda obliczania ślizgowych łożysk wzdłużnych, które krótkookresowo pracują przy tarciu mieszanym a przez pozostałą, znacznie większą część okresu eksploatacji (warunki nominalne) - przy tarciu płynnym. Obecność tarcia mieszanego powoduje zużycie miękkiej warstwy ślizgowej segmentu. W następstwie zużycia zmieniają się właściwości filmu hydrodynamicznego. W modelu obliczeniowym rozpatrywanego łożyska, który stanowi podstawę prezentowanej metody, przyjęto superpozycję stanu smarowania hydrodynamicznego oraz stanu stykania się chropowatej tarczy oporowej z gładką powierzchnią segmentów. Dla stanu smarowania hydrodynamicznego przyjęto obliczeniowy model sformułowany w normie ISO/FDIS 12131-1, 2, 3:2000(E). Dla stanu stykania się powierzchni tarczy z segmentami wykorzystano zależności opracowane na podstawie teorii Kragielskiego. Przedstawiono opis metody oraz algorytm obliczania łożyska. Sformułowano ograniczenia stosowania metody oraz wnioski.

EN

Assumptions and simplifications of the model of hydrodynamic plain thrust pad bearing operating temporary in the conditions of mixed friction have been introduced. It was assumed that the load and friction loss of bearing are determined by superposition method these magnitudes generated in the oil film as well in the contact of sliding supporting pad surfaces and thrust collar. The load capacity and friction force in the hydrodynamic film are calculated based on the isothermal model of bearing operating at fluid friction. This isothermal model is given in the standard ISO/FDIS 12131-1, 2, 3:2000(E). Load capacity and friction force in the contact are determined by the model of the contact of supporting pad surfaces and thrust collar and the curve of load capacity (Abbot - Firestone curve). Equation of the mathematical model of bearing was developed. The load, macro- and micro geometry of bearing, properties of thrust collar and thrust pad materials as well as the lubricant were taken into account. It allows the investigation of friction in bearings operating at different conditions (Stribeck curve).

13

Wpływ zużycia panewki poprzecznego łożyska ślizgowego na jego charakterystyki tribologiczne

Wójcicki R.

Tribologia

|

2007

|

nr 1

273-285

PL

W poprzecznych, hydrodynamicznych łożyskach ślizgowych obciążonych statycznie, przeznaczonych nominalnie do pracy w warunkach tarcia płynnego, występują okresy jego pracy przy tarciu mieszanym. Ma to miejsce w fazie rozruchu oraz zatrzymywania maszyny, kiedy prędkość obrotowa wału jest mniejsza od nominalnej. Dotychczasowa analiza stanu powierzchni roboczej panewek łożysk ślizgowych wskazuje, że mogą wystąpić lokalne zmiany geometrii zarysu generowane zużyciem ściernym podczas pracy łożyska pracującego okresowo w warunkach tarcia mieszanego. Skutkiem zużywania jest zawsze zmiana kształtu powierzchni roboczych i zwiększenie luzów pomiędzy współpracującymi elementami. Proces zużycia powierzchni roboczej panewki powoduje zmianę geometrii szczeliny olejowej łożyska. Wraz ze zużyciem zmieniają się charakterystyki tribologiczne pracy węzła: oporów ruchu (momentu tarcia), temperatury łożyska i warunków smarowania występujących w styku czop-panewka. W pracy przedstawiono wyniki badań wstępnych łożysk z panewką wykonaną ze stopu łożyskowego PbSb15Sn10 wg PN-ISO 4381:1997 we współpracy ze stalowym czopem. Przedstawiono wyniki badań wpływu luzu względnego w łożysku na charakterystyki tribologiczne pracy łożyska ślizgowego. Prowadzone badania doświadczalne na stanowisku modelowym pozwalają na wstępną ocenę pracy węzła tarcia pod kątem zużycia w zależności od jego cech konstrukcyjnych, technologicznych i eksploatacyjnych.

EN

In hydrodynamic, radial plain bearings that are loaded statically and operate at the fluid friction the periods of mixed operation occur. It is observed during start up or slowing down of machine when the rotational speed of shaft is smaller than the nominal one. The analysis of the state of operating surface of journal bearing sleeves shows that the local variations of profile geometry occur. Operation of bearing in the conditions of mixed friction generates the abrasive wear. As result of this, there is the variation of profile of bearing operating surfaces and an increase in the backlashes between the journal and sleeve. The wear process of sleeve operating surface causes the variation of geometry of oil gap. The tribo-charactersitics of node operation such as the power losses (friction torque), bearing temperatures and lubricating conditions in the contact journal-sleeve show the changes with the wear. The paper gives the results of experimental initial investigation of bearings with the sleeve made of bearing material PbSb15Sn10 according to polish standard PN-ISO 4381:1997 operating with the steel journal. The results of the effect of bearing relative clearance on the tribo-characteristics of journal bearing were described. Experimental investigation on the model test rig allow to initially evaluate the operation of friction node from the point of wear in the function of its design, technological and operational features.

14

Synergizm proszku PTFE i cyny w smarze litowym podczas tarcia mieszanego

Krawiec S.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

367-380

PL

W artykule opisano badania efektywności smarowania smaru plastycznego litowego napełnionego kombinacją proszku PTFE i cyny. Badania tribologiczne prowadzono na aparacie czterokulowym, z zastosowaniem wytycznych normy PN-76/C-04147. Efektywność badanych kompozycji oceniano według trzech wielkości kryterialnych, tj. zużycia kulek d, granicznego obciążenia zużycia Goz, oraz obciążenia zespawania Fz. Stwierdzono efekt synergistyczny proszku PTFE i cyny w kompozycjach zawierających po 6% wagowych tych napełniaczy. Przeprowadzono badania składu chemicznego warstw wierzchnich śladu zużycia kulek wykorzystując metodę mikroanalizy rentgenowskiej z dyspersją energii promieniowania. Wyniki tych analiz pozwoliły potwierdzić słuszność poglądu, że synergizm PTFE i cyny w smarze (w procesie tarcia mieszanego) zachodzi dzięki termicznemu rozpadowi PTFE i utworzeniu podczas reakcji produktów tego rozpadu z warstewką platerującą cyny nowych warstewek będących najprawdopodobniej kompleksami zawierającymi cynę, siarkę i fluor.

EN

This paper describes experimental work on the frictional performance of a lithium grease lubricant filled with a combination of PTFE and tin powders. The testing was carried out in agreement with the prescriptions of the Polish standard PN-76/C-04147 using a four ball apparatus. The performance of the tested compositions was evaluated using three criteria: the ball wear d, the limiting wear load Goz and the seizure load Fz. The effect of synergy between powders of PTFE and tin in compositions with 6 wt% of these fillers was found. As an example: the value of the limiting load Fg (Fig. 1, Table 1) when lubricating with a composition made of tin filler only is equal to 200 daN; when filling with PTFE only, it is equal to 315 daN, and when filling with a composition of PTFE and tin, it is equal to 550 daN. It is obvious that the algebraic sum of the limiting loads for greases with one filler (515 daN) is lesser than a value obtained when testing grease with the two fillers (550 daN). Examinations of the chemical compositions of the upper layer of the wear scars of the tested balls were carried out using an X-ray microanalysis method with dispersion of the radiation energy. The analysis of the chemical compositions for the balls working at a load of 500 daN and lubricated with a composition containing 6%PTFE+6%Sn and working at a load of 126 daN and lubricated with a composition made of 6%Sn only were performed. The results of these analyses confirmed the righteousness of a notion that the synergy of PTFE with tin in a lithium grease lubricant is possible as a result of the thermal decomposition of PTFE and consequent creation-during a reaction of the decomposition products with the platering layer of tin-of new layers, which are-to a high degree of probability-complexes with tin, sulphur, and fluorine.

15

Przemiany węglowodorów podczas tarcia mieszanego w różnych temperaturach.

Grądkowski M., Makowska M., Grądkowski P.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2006

|

Vol. 41, nr 2

55-69

PL

W pracy zbadano wpływ temperatury na przeciwzużyciowe działanie wybranych węglowodorów w warunkach tarcia mieszanego w węźle kula-tarcza w układzie materiałowym stal-stal oraz dokonano ogólnej identyfikacji produktów tribochemicznych, powstających przy różnych temperaturach węzła tarcia. Stwierdzono, że w przypadku mineralnego oleju hydraulicznego HL-46 najmniejsze zużycie zachodzi w temperaturze 70-80 stopni Celsjusza, zaś n-heksadekanu w 80-110 stopni Celsjusza. Zużycie jest tym większe, im bardziej temperatura systemu tribologicznego odbiega od tych zakresów. Na podstawie wyników badania powierzchni za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej (SEM/EDS) oraz mikrospektroskopii w podczerwieni (FTIRM) tarcz testowych smarowanych n-heksadekanem stwierdzono, że zarówno w śladzie tarcia, jak i w jego sąsiedztwie w tych temperaturach deponowane są produkty organiczne, powstające w wyniku tribochemicznych przekształceń węglowodorów obecnych w środku smarowym. Na skutek ich chemisorpcji na powierzchni tarcia, lokalnie powstają stałe warstwy graniczne, redukujące zużycie elementów węzła tarcia.

EN

In the work it has been examined the temperature influence on anti-wear action of selected hydrocarbons under mixed friction conditions in a ball - disk couple in a steel - steel material system. Moreover, a general identification of the tribochemical products, forming at different temperatures of the friction couple has been made. It has been stated, that in the case of hydraulic HL-46 mineral oil the last wear takes place at the temperature of 70/80 degrees centigrade, and the n-hexadecane at 80/110 degrees centigrade. The more the temperature of the tribological system differs from these ranges, the greater the degree of wear. On the base of results of SEM/EDS and FTIRM of the test disks lubricated with n-hexadecane, it has been stated, that both in the friction trace and in its surroundings, organic products are deposited at these temperatures. These products form as a result of tribochemical conversions of the hydrocarbons. Due to the chemisorption of these products on the friction surface, stable boundary layers are locally formed, reducing the wear of the friction couple elements.

16

Prognosis of the deformation and duration of microcontacts of asperities for partial EHD lubrication.

Wiśniewski M.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2006

|

Vol. 41, nr 2

223-233

EN

An analysis of the contact of rough bodies taken as a stochastic process with the two-dimensional probability distributions has been carried out. The conditional expected values of the peak heights of one body and profile coordinates of the second one have been obtained. The expected value of the deflection of an asperity has been determined from these expectations. The numerical calculations for this model of two rough bodies have been carried out. The expectation for dimensionless deflection has been presented as a function of the dimensionless EHD film thickness. This deflection for the model of two rough bodies is evidently less than in the case of a rough body contacting a perfectly smooth one. The dimensionless microcontact duration in the presented model depends on a dimensionless contact length parameter while for the model rough-smooth the microcontact is non-intermitting.

PL

Przeprowadzono analizę styku chropowatych elementów skojarzonych w styku EHD, przy czym zastosowano dwuwymiarowe rozkłady prawdopodobieństwa dla kontaktowania się ciał chropowatych. Przedstawiono warunkowe wartości oczekiwane dla wysokości wierzchołków oraz rzędnych profilu współpracującego i na ich podstawie określono wartość oczekiwaną ugięcia wierzchołka nierówności powierzchni. Przeprowadzono obliczenia numeryczne dla modelu styku dwu powierzchni chropowatych. Wartości oczekiwane bezwymiarowego odkształcenia wierzchołka nierówności powierzchni oraz czasu trwania mikrostyku przedstawiono w funkcji bezwymiarowej grubości warstwy EHD. Wyznaczone odkształcenia okazały się wyraźnie mniejsze niż dla modelu styku elementu chropowatego z idealnie gładkim. Wyznaczony czas trwania mikrostyku zmienia się w szerokim zakresie (trzy rzędy wielkości), podczas gdy dla styku ciała chropowatego i idealnie gładkiego mikrostyk jest nieprzerwany.

17

Metoda obliczania poprzecznych łożysk ślizgowych w stacjonarnych warunkach tarcia mieszanego

Szkurłat J., Wójcicki R., Murdzia E.

Tribologia

|

2006

|

nr 1

65-82

PL

Prezentowana jest metoda obliczania ślizgowych łożysk poprzecznych, które krótkookresowo pracują przy tarciu mieszanym a przez pozostałą, znacznie większą część okresu eksploatacji (warunki nominalne) - przy tarciu płynnym. Obecność tarcia mieszanego powoduje zużycie miękkiej warstwy ślizgowej panewki na łuku styku z czopem. W następstwie zużycia, deformacji ulega montażowy kształt panewki i zmieniają się właściwości filmu hydrodynamicznego. Zmiana kształtu powierzchni ślizgowej zależy od siły przenoszonej przez stykające się chropowatości czopa i panewki oraz współczynnika tarcia. Określenie tych wielkości jest zasadniczym zadaniem przedstawionej metody. W modelu obliczeniowym rozpatrywanego łożyska, który stanowi podstawę prezentowanej metody, przyjęto superpozycję stanu smarowania hydrodynamicznego oraz stanu stykania się chropowatego czopa z gładką panewką. Dla stanu smarowania hydrodynamicznego przyjęto obliczeniowy model sformułowany w normach DIN. Dla stanu stykania się powierzchni czopa z panewką wykorzystano zależności opracowane na podstawie teorii Kragielskiego, Fleischera i Bodensteina. Przedstawiono opis metody oraz algorytm obliczania łożyska. Opracowaną metodę zweryfikowano na modelowym stanowisku badawczym. Zamieszczono wybrane wyniki obliczeń oraz wyniki pomiarów. Sformułowano ograniczenia stosowania metody oraz wnioski.

EN

Assumptions and simplifications of the model of hydrodynamic slide journal bearing operating temporary in the conditions of mixed friction have been introduced. It was assumed that the load and friction loss of bearing are determined by superposition method these magnitudes generated in the oil film as well in the contact of sliding surface of journal and bush. The load capacity and friction force in the hydrodynamic film are calculated based on the isothermal model of bearing operating at fluid friction. This isothermal model is given in the standard DIN 31652. Load capacity and friction force in the contact are determined by the model of the contact of journal and bush and the curve of load capacity (Abbot - Firestone curve). Equation of the mathematical model of bearing was developed. The load, macro-, and micro geometry of bearing, properties of journal and bush materials as well as the lubricant were taken into account. It allows the investigation of friction in bearings operating at different conditions (Stribeck curve). The presented model is the basis of the computer program developed.

18

Development of a method for the analysis of mixed friction problems

Albers A., Nowicki L., Enkler H. G.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2006

|

Vol. 11, no 3

479-490

EN

This article deals with a holistic approach to the numerical analysis of mixed friction. By means of the finite element method, the influence of a set of selected parameters on the behaviour of the frictional contact system will be determined. For this, a three-dimensional parameterized FEM-model will be presented, which couples the equations of the structure mechanics with the Navier-Stokes-theory. To consider the roughness of machined surfaces, virtual surfaces are generated to represent the characteristics of usual manufacturing methods. At the Institute of product development, the theoretical approaches were implemented into a software code, which makes use of stochastic algorithms to obtain rough surfaces with the desired characteristics. The characterization of these virtual surfaces is done by the abbot curve and a roughness parameter. The generation of the surfaces is done by an evolutionary optimizer.

19

Dobór parametrów eksperymentalnych badań modelowych łożysk ślizgowych

Szkurłat J., Wójcicki R., Murdzia E.

Tribologia

|

2005

|

nr 6

17-31

PL

Przedstawiono konstrukcję i warunki pracy łożyska turbiny parowej. Łożysko nie ma układu wspomagania hydrostatycznego. Podczas rozruchu i odstawiania turbiny, jej wał obraca się z prędkością kilkunastu obrotów na minutę. Występuje wtedy w łożysku tarcie mieszane. Do badań procesów tarcia i zużycia w takim łożysku zastosowano stanowisko modelowe. Dla identyfikacji parametrów badań zastosowano teorię podobieństwa. Współczynniki skali dla badanego łożyska określono stosując analizę wymiarową z ograniczeniami. Ustalono wielkości determinujące pracę łożyska rzeczywistego. Zdefiniowano funkcję wiążącą ustalone wielkości łożyska. Otrzymano układ 36 równań, w których występuje 40 współczynników skali. Układ ten rozwiązano w trzech wariantach przyjmowanych ograniczeń. Otrzymane zależności do określania parametrów modelowego łożyska zestawiono w tabeli. Wzory te pozwalają ustalić cechy geometryczne, materiałowe, wymuszenia oraz otoczenia poszukiwanego łożyska modelowego. Tak zidentyfikowane cechy zwiększają podobieństwo zjawisk fizycznych w obiekcie rzeczywistym i w modelu.

EN

The construction and operating conditions of bearing of the steam turbine were presented. The investigated bearing does not have the arrangement of hydrostatical support. During start and running out turbine, its shaft turns with speed of a dozen revolution per minute. A mixed friction occurs in such a bearing under these conditions. For investigation of friction and wear processes in such bearing a test rig has been utilised. The theory of similarity for the identification of parameters of investigations has been applied. The scale factor for studied bearing has been chosen applying dimension analysis with its limitations. The parameters determining the operation of modelled bearing were taken as fixed. The governing function has been defined for the steady state parameters of bearing. The system includes 36 equations in which 40 scale factors occur. This system was solved in three variants of limitations. The obtained dependencies to determination of parameters of model bearing were shown in the table. These formulae enable to establish the geometrical, material and operation features and also characteristic of surroundings of the modelled bearing. The identified parameters assure the similarity of physical phenomena in real object and in the model one.

20

Charakterystyka warstw granicznych powstających podczas tarcia mieszanego z udziałem węglowodorów

Grądkowski M.

Tribologia

|

2005

|

nr 4

91-102

PL

W pracy zbadano wpływ temperatury na przeciwzużyciowe działanie wybranych węglowodorowych środków smarowych w węźle tarcia typu kula-tarcza w układzie materiałowym stal-stal. Stwierdzono, że w przypadku bazowego oleju SN-400 oraz n-heksadekanu, a także kompozycji SN-400 z 1% ZDDP najmniejsze zużycie zachodzi w temperaturze 80-110°C. Na podstawie wyników badania powierzchni tarcz testowych za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej (SEM/EDS) oraz mikrospektroskopii w podczerwieni (FTIRM) stwierdzono, że zarówno w śladzie tarcia, jak i w jego sąsiedztwie, deponowane są stałe produkty organiczne. Powstają one w wyniku tribochemicznych przekształceń węglowodorów obecnych w środku smarowym. W wyniku ich chemisorpcji na powierzchni tarcia, lokalnie powstają stałe warstwy graniczne, składające się ze związków karbonylowych, w których 1 atom tlenu przypada na 9 atomów węgla. Inną strukturą chemiczną i fizyczną charakteryzują się produkty deponowane poza śladem tarcia.

EN

It has been investigated an influence of temperature on the anti-wear action of selected hydrocarbon lubricants in steel-steel system by means of ball-on-disc tribometer. The smallest wear tracks were observed during friction lubricated with pure base oils (SN-400 commercial oil and n-hexadecane) and their compositions (SN-400+1% ZDDP) at elevated temperature (80-110°C). The disc rubbing surfaces were analyzed using Scanning Electron Microscopy coupled with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS) and Fourier Transform Infrared Microspectrophotometry (FTIRM). It has been found solid organic compounds in the wear tracks and in close proximity to them. These compounds are the products of the tribochemical conversions of hydrocarbons originated from tested lubricants. The products chemisorbed on rubbing surface locally form solid boundary layers consisting of carbonyl compounds in which one oxygen atom falls to nine carbon atoms. Whereas the chemical and physical structure of products layered beside the wear tracks is different.