Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania tribologiczne kół zębatych stożkowych. Cz. I - Urządzenie i metodyka badawcza

Tuszyński W., Kalbarczyk M., Michalak M.

Tribologia

|

2012

|

nr 2

83-96

PL

W artykule przedstawiono, opracowane w Instytucie Technologii Eksploatacji – PIB w Radomiu, urządzenie i metodykę badań tribologicznych kół zębatych stożkowych o łukowej linii zęba. Koncepcja opracowania takiego urządzenia wynikła z problemu zgłaszanego przez niektórych wytwórców urządzeń zawierających koła zębate stożkowe (np. motoreduktorów), związanego ze zwiększeniem wiarygodności badań – do tej pory szeroko stosowane są urządzenia i metody badania wyłącznie kół zębatych walcowych o zębach prostych, których geometria wyraźnie różni się od geometrii kół stożkowych. Wobec braku norm dotyczących tribologicznych badań kół zębatych stożkowych opracowano własną metodykę badawczą. Dotyczy ona badania najgroźniejszych form zużywania kół zębatych stożkowych, takich jak zacieranie oraz powierzchniowe zużywanie zmęczeniowe (pitting). Celem zastosowania tych metod będzie zbadanie wpływu olejów przekładniowych oraz nowoczesnych sposobów modyfikacji powierzchni poprzez nanoszenie cienkich, twardych powłok niskotarciowych na wyżej wymienione formy zużywania kół zębatych. Konieczność takich badań podyktowana jest potencjalnymi wymaganiami stosowania olejów ekologicznych (z bazami naturalnymi) oraz tendencją do redukcji temperatury pracy w przekładniach (na skutek zmniejszenia tarcia), co można osiągnąć np. poprzez zastosowanie powłok niskotarciowych na zębach kół.

EN

The paper presents a test rig and methods developed at the Institute for Sustainable Technologies in Radom for the tribological testing of spiral bevel gears. The idea resulted from a problem announced by some manufacturers concerning devices in which bevel gears are used (e.g. gearmotors), concerning an improvement in the reliability of the tests. Until now, widely used test devices and methods have allowed researchers to perform runs on only spur gears having the tooth geometry different than the geometry of bevel gears. Because there is a lack of the standardised, tribological test methods concerning bevel gears, test methods have been developed by the authors. They relate to research on the most dangerous modes of wear of bevel gears, such as scuffing/seizure and surface fatigue (pitting). The aim of these tests will be the determination of an effect of gear oils as well as modern techniques of surface modification by the deposition of thin, hard, low-friction coatings, on the mentioned modes of wear. This approach results from a potential requirement concerning the introduction of ecological oils (with a natural base) for the lubrication of gears, and the tendency to a reduction in the bevel gear temperature (due to lower friction), which is achievable through the application of low-friction coatings on the teeth of bevel gears.

2

Przebieg procesu zacierania smarowanych wysokoobciążonych skojarzeń ciernych z elementami pokrytymi powłoką WC/C

Michalczewski R.

Tribologia

|

2011

|

nr 3

81-104

PL

Celem pracy było opisanie mechanizmów niszczenia smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi niskotarciową powłoką WC/C tworzących strefę tarcia. Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokilowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Badania wykonano dla czterech kombinacji materiałowych: stal/stal (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe), stal/powłoka (kulka górna stalowa / kulki dolne stalowe pokryte powłoką WC/C), powłoka/stal (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne stalowe), powłoka/powłoka (kulka górna pokryta powłoką WC/C / kulki dolne pokryte powłoką WC/C). Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających. Obserwację warstwy wierzchniej przeprowadzono z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego (SEM) i mikroskopu sił atomowych (AFM). Analizy składu warstwy wierzchniej wykonano, stosując mikroanalizator rentgenowski (EDS), spektrometr z wyładowaniem jarzeniowym (GDOES) i rentgenowską spektroskopię fotoelektronową (XPS). W oparciu o wykonane analizy i obserwacje opisano propagację zacierania badanych skojarzeń. Wysoka odporność na zacieranie skojarzenia stalowego, w którym pokryto powłoką element o większym stopniu przekrycia wynika z wyeliminowania powinowactwa materiałowego elementów trących oraz podatności tego skojarzenia na docieranie. Kluczową rolę odgrywa także wprowadzenie w strefę tarcia smaru stałego w postaci grafitu oraz transfer materiału z elementu stalowego na powierzchnie pokrytą powłoką.

EN

The aim of this paper was to describe the mechanisms of the estruction of heavily loaded friction pair elements coated with low–friction WC/C coating. The investigations were performed for low friction coatings WC/C (a-C:H:W) deposited by the reactive sputtering PVD process. Experiments were carried out using the four-ball tester and the method with continuously increasing loads. Tests were conducted for the four material combinations: steel/steel tribosystem (all balls uncoated), steel/coating tribosystem (one upper ball uncoated/three lower balls WC/C coated), coating/steel tribosystem (one upper ball WC/C coated/ three lower balls uncoated), coating/coating tribosystem (all balls WC/C coated). The friction pair was lubricated with pure polyalphaolefin synthetic base oil (denoted as PAO-8). Observation of the surface layer was carried out using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Analysis of the composition of the surface layers was performed using X-ray microanalyser (EDS), glow discharge optical emission spectrometry (GDOES), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Based on the results of performed analysis and observations, the propagation of scuffing was described. The high scuffing resistance of steel tribosystem was obtained when only one element, with higher overlapping ratio, was coated and resulted from reducing the adhesion between rubbing surfaces due to low chemical affinity (similarities) between the steel and the coating material. The presence of solid lubricant graphite in the friction zone and thereaction layer on the steel surface played an important role in creating antiscuffing properties.

3

Odporność na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe kół zębatych pokrytych powłoką WC/C

Michalczewski R., Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.

Tribologia

|

2011

|

nr 4

191-202

PL

Celem pracy było zbadanie odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe kół zębatych, pokrytych powłoką niskotarciową WC/C (a-C:H:W). Powłokę naniesiono na koła zębate metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej wykonano na stanowisku T-12U metodą PT C/10/90. Przeprowadzono badania czterech wariantów skojarzeń materiałowych kół zębatych (koło duże/koło małe): koła bez powłoki, koła pokryte powłoką, dwa skojarzenia mieszane (jedno z kół pokryte powłoką). Badania wykonano dla mineralnego oleju przekładniowego klasy GL-5 według API (80W/90). Z przeprowadzonych badań wynika, że odporność na pitting przekładni zębatej, w której zastosowano powłokę, nie tylko zależy od rodzaju powłoki, ale również od tego, które z kół tworzących przekładnie jest pokryte. Badania wykazały, że aby zwiększyć odporność na pitting przekładni, powłokę należy nanieść na koło, dla którego praca tarcia zęba w jednostce czasu jest mniejsza.

EN

The aim of the study was to investigate the resistance to rolling contact fatigue of WC/C coated gears. The test were done for low-friction WC/C (a-C:H:W) coating. The coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering. The investigation of rolling contact fatigue was realised by means of a T-02U using the PT C/10/90 method. Four material combinations of gears were tested: wheel and pinion uncoated, wheel and pinion coated, wheel coated and pinion uncoated, and wheel uncoated and pinion coated. The test were performed for mineral gear oil of GL-5 API performance level (80W/90). The test results indicate that resistance to the pitting wear of gears with coated wheels do not depend only on the coating material but also on the selection of coated wheel. To increase the fatigue life of gears, the coating should be deposited on the gear for which the unit friction work of teeth is lower.

4

Wpływ konfiguracji materiałowej na odporność na zacieranie smarowanych skojarzeń z elementami pokrytymi powłoką niskotarciową

Michalczewski R.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

93-106

PL

Obecnie panujące proekologiczne trendy wymuszają eliminację lub znaczne ograniczenie zawartości toksycznych dodatków smarnościowych w olejach przekładniowych, przy jednoczesnym zachowaniu parametrów pracy przekładni zębatej. Konieczne są zatem zmiany technologiczne wykonania przekładni. Jednym z rozwiązań może być naniesienie na powierzchnię roboczą kół zębatych cienkiej, twardej powłoki przeciwzużyciowej. Celem pracy było zbadanie wpływu konfiguracji materiałowej smarowanego wysokoobciążonego węzła tarcia z elementami pokrytymi cienkimi powłokami przeciwzużyciowymi na odporność na zacieranie. Badaniom poddano konfiguracje materiałów tworzących strefę tarcia: powłoka/powłoka, powłoka/stal, stal/powłoka i dla odniesienia stal/stal. Badania wykonano dla niskotarciowej powłoki WC/C (a-C:H:W) otrzymanej metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem aparatu czterokulowego, stosując metodę badania zacierania w warunkach ciągłego narastania obciążenia. Węzeł tarcia smarowano polialfaolefinowym olejem syntetycznym (PAO-8) bez dodatków uszlachetniających. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że najwyższą odporność na zacieranie uzyskuje się, kojarząc element z powłoką z elementem bez powłoki, znacznie lepszą niż pokrywając oba współpracujące elementy. Odporność na zacieranie zależy od konfiguracji materiałowej. Dla konfiguracji powłoka/stal (element o większej powierzchni tarcia pokryty powłoką skojarzony z elementem o mniejszej powierzchni tarcia bez powłoki) uzyskano kilkukrotnie większą odporność na zacieranie niż dla skojarzenia stal/powłoka. Warunkiem koniecznym przeciwdziałania zacieraniu wysokoobciążonych smarowanych skojarzeń ciernych jest eliminacja powinowactwa materiałowego współpracujących elementów. Przy czym z przeprowadzonych badań wynika, że skuteczniejszym zabiegiem jest pokrycie powłoką niskotarciową elementu o większej powierzchni tarcia, czyli mniej narażonego na zużycie. Uzyskano znacznie korzystniejszy efekt niż w przypadku pokrycia elementu o mniejszej powierzchni tarcia, bardziej narażonego na zużycie, czy pokrywając wszystkie współpracujące elementy.

EN

The aim of the work was to investigate the effect of material combinations on scuffing resistance in heavy-loaded tribosystem with low-friction coated parts. The low-friction a-C:H:W coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering on steel (100Cr6) balls. The tests were performed employing a four-ball tribosystem. As a lubricant, a polyalpha-olefin base oil was used (without lubricating additives). Various material combinations were tested: steel/steel, steel/coating, coating/coating and coating/steel. The results indicate that the scuffing resistance depends on upper ball/lower balls material combinations. For coating/steel tribosystem (upper ball coated rubbing with steel uncoated lower balls) the scuffing resistance was significantly higher than for steel/coating tribosystem (uncoated upper ball rubbing with coated lower balls). The models of scuffing propagation for various material combinations, steel/steel, steel/coating, coating/coating, and coating/steel were proposed. The obtained results indicate that the most effective method for protecting tribosystem against scuffing is to coat the part less subjected to wear, then more subjected to wear or to coat all parts.

5

Identyfikacja oporów ruchu i zużycia powłok niskotarciowych

Wiśniewski M., Cichomski M.

Tribologia

|

2003

|

nr 5

383-393

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych materiału kompozytowego z matrycą z żywicy fenolowo-formaldehydowej z dodatkiem smarów stałych do nanoszenia na powierzchnie tarcia węzłów kinematycznych maszyn i urządzeń. W badaniach wstępnych zidentyfikowano zachowania tarciowe i zużyciowe dla różnych składów powłok kompozytowych. Na bazie uzyskanych wyników doświadczalnych określono optymalny skład kompozycji stałych środków smarowych: 20% grafitu i 5% disulfidu molibdenu. Opracowany kompozyt niskotarciowy poddano cyklowi badań tribologicznych. Dla porównania zbadano także kompozyt wytwarzany przez jednego z wiodących producentów. Stwierdzono, że własny kompozyt nie ustępuje porównywanemu zarówno pod względem redukcji oporów ruchu, jak i zmniejszenia zużycia tribologicznego.

EN

Results of experimental investigations of the composite materials with the phenol-formaldehyde resin matrix containing solid lubricant particles, that are to be applied as coatings on rubbing surfaces of machine elements, have been presented. In the first stage of experiments the friction and wear behaviour of composite coating has been identified. On the base of these results the optimal composition of solid lubricants has been determined. The developed antifriction composite has been tribologically examined in vaste cyklus of wear and friction experiments. For comparison the commercial composite of one of the leading producers has been also tested. It has been shown that own composite has the similar antifriction and antiwear properties to the commercial one.