Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Kompleksowe porównanie modelowych kompozycji olejowych na bazie oleju mineralnego, syntetycznego, białego i naturalnego

Tuszyński W., Rogoś E., Osuch-Słomka E., Urbański A., Mańkowska A.

Tribologia

|

2010

|

nr 6

137-152

PL

Celem prac było sprawdzenie możliwości zastosowania oleju naturalnego i białego jako bazy olejów przekładniowych. Testom poddano cztery modelowe oleje przekładniowe - z bazą mineralną, syntetyczną węglowodorową (PAO), białą i naturalną (olej rzepakowy). Zastosowane oleje bazowe miały zbliżoną lepkość kinematyczną. Do olejów bazowych dodano pakiety dodatków charakterystyczne dla olejów przekładniowych, tj. dodatki smarnościowe typu EP (przeciwzatarciowe), dodatek przeciwpienny oraz inhibitor utleniania. Wykonano testy tribologiczne z użyciem aparatów czterokulowych (pracujących w styku ślizgowym i tocznym) oraz stanowiska przekładniowego. Oznaczono także właściwości fizykochemiczne olejów po procesach starzenia. Stwierdzono, że w porównaniu z olejami "klasycznymi" (mineralny, PAO) olej z bazą białą pozwala polepszyć odporność kół zębatych na mikropitting, wykazuje wyższą odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, podobny poziom drgań przekładni oraz wykazuje zbliżoną stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych. Ma jednak wadę – znacznie przyspiesza pojawianie się pittingu elementów łożysk tocznych. W porównaniu z olejami "klasycznymi" olej z bazą naturalną (rzepakową) pozwala obniżyć poziom drgań przekładni, daje podobny współczynnik tarcia, zbliżoną odporność kół zębatych na pitting, zbliżoną odporność na starzenie w czasie długotrwałego magazynowania. Wykazuje jednak liczne wady – spadek odporności kół zębatych na zacieranie w warunkach ekstremalnych nacisków, znacznie niższą odporność kół zębatych na mikropitting, znaczne przyspieszenie pojawiania się pittingu elementów łożysk tocznych oraz gorszą stabilność termooksydacyjną w testach przekładniowych. Stwierdzone wady olejów z bazą białą i naturalną, w przypadku braku możliwości ich usunięcia, można skompensować poprzez stosowanie ich do smarowania węzłów tarcia (np. przekładni zębatych) pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń. Dodatkowo dla oleju naturalnego zalecane jest skrócenie okresu eksploatacji.

EN

The aim of the work was to assess the possibilities of using natural and white oils as potential bases of gear oils. Four model gear oils were tested – with mineral, synthetic hydrocarbon (PAO), white, and natural (rapeseed) base oil, all of similar viscosity. The oils contained additives typical of gear oils, e.g. EP additives, antifoam additives, and antioxidants. Tribological four-ball tests (with sliding and rolling contact) and gear tests were performed. In addition, physico-chemical analyses of the aged oils were carried out. The results show that, in comparison with "classical" oils, the white oil gives a better resistance of gears to micropitting, more stable physico-chemical characteristics during the long storage, similar antifriction properties, similar resistance of gears to scuffing under extreme conditions, close resistance of gears to pitting, a similar level of gear vibrations, and close thermo-oxidative stability in gear experiments. The white oil also shows a drawback, which is a significant acceleration of the pitting of bearing balls. In comparison with "classical" oils, the natural (rapeseed) oil reduces the level of gear vibrations, gives similar antifriction properties, a similar resistance of gears to pitting, and close stability of physico-chemical characteristics during the long storage. However, the natural oil shows numerous drawbacks, e.g. a lower resistance of gears to scuffing under extreme conditions, a much lower resistance of gears to micropitting, a significant acceleration of pitting of bearing balls, and worse thermo-oxidative stability in gear experiments. When removal of the drawbacks of the white and natural oils appears impossible, they can be partly compensated by using them for the lubrication of machine elements (e.g. gears) working under moderate conditions. Additionally, in case of natural oils, it is recommended that the time of their exploitation should be shortened.

3

Kompleksowe porównanie dwóch olejów przekładniowych przemysłowych z bazą naturalną i mineralną

Tuszyński W., Rogoś E., Urbański A.

Tribologia

|

2009

|

nr 5

179-192

PL

W ITeE – PIB w Radomiu opracowano olej ekologiczny o nazwie Arol P220 do przekładni przemysłowych. Jego bazę stanowi mieszanina oleju rzepakowego i rycynowego. Jest zamiennikiem oleju handlowego z bazą mineralną w klasie lepkości ISO VG 220. Opracowany olej spełnia najważniejsze wymagania normy PN-C-96056:1990 odnośnie do charakterystyki fizykochemicznej oraz właściwości tribologicznych. Jednak coraz większe znaczenie przywiązywane jest do innych właściwości, nieujętych we wspomnianej normie. Są to: opory tarcia, odporność kół zębatych na zacieranie w zaostrzonych warunkach, odporność kół zębatych na pitting i mikropitting, odporność łożysk tocznych przekładni na pitting, generowane drgania przekładni oraz stabilność termooksydacyjna oleju wykazywana w długotrwałych testach przekładniowych i stabilność fizykochemiczna oleju w czasie długotrwałego magazynowania. Dlatego przeprowadzono szereg dodatkowych testów porównawczych obu olejów (ekologicznego i handlowego mineralnego) – czterokulowych (styk ślizgowy i toczny), przekładniowych i fizykochemicznych, nie ujętych w normie PN-C-96056:1990. Wykazano, że olej ekologiczny pozwala obniżyć współczynnik tarcia oraz zwiększyć odporność kół zębatych na mikropitting w porównaniu z olejem mineralnym. W warunkach smarowania zanurzeniowego (testy pittingu) olej ekologiczny pozwala na redukcję poziomu drgań w porównaniu z olejem mineralnym, jednak w czasie badań mikropittingu (smarowanie natryskowe) sytuacja jest odwrotna. Znaczącą wadą oleju ekologicznego jest niekorzystna zmiana (spadek) wskaźnika lepkości w czasie długotrwałego magazynowania, gorsza stabilność termooksydacyjna po testach przekładniowych (duży wzrost lepkości) oraz spadek odporności smarowanej powierzchni na zacieranie w warunkach bardzo wysokich nacisków. Najistotniejszą wadą oleju ekologicznego jest jednak znaczne skrócenie czasu do momentu pojawienia się pittingu elementów tocznych łożysk. Wady te, w przypadku braku możliwości ich usunięcia, można częściowo skompensować skróceniem okresu magazynowania i eksploatacji oleju ekologicznego oraz stosowaniem go do smarowania przekładni pracujących w warunkach umiarkowanych obciążeń.

EN

At ITeE – PIB in Radom, an ecological industrial gear oil, denoted as Arol P220, has been formulated. The oil is based on the mixture of rapeseed and castor oils, and is a substitute for a VG 220 commercial gear oil with a mineral base. Arol P220 fulfils the most important requirements of the domestic standard PN-C-96056:1990 concerning the physico-chemical characteristic and tribological performance. However, greater and greater attention is being put on other properties not included in the mentioned standard. They are friction, resistance of gears to scuffing under severe conditions, resistance of gears to pitting and micropitting, fatigue life of rolling elements of bearings, gear vibrations, thermo-oxidative stability of the oil after long-lasting gear experiments, and physico-chemical oil stability during a long-lasting storage. This is why a number of additional tests were performed – four-ball tests (pure sliding and rolling contacts), gear tests and physico-chemical analyses. The ecological oil and its commercial, mineral equivalent were compared. Standardised and the author's test methods were carried out, not included in the PN-C-96056:1990 standard. The results show that Arol P220 reduces friction and improves the resistance of gears to micropitting compared with the mineral oil. Under conditions of dip lubrication (the gear pitting tests), the ecological oil reduces the level of vibrations in comparison with the mineral oil, but during the gear micropitting tests (spray lubrication) a reverse trend is observed. However, there are significant drawbacks to the ecological oil. They are the unfavourable change (drop) in the viscosity index during long-lasting storage, worse thermo-oxidative stability (much viscosity rise) after the gear experiments, and a drop in the resistance of gears to scuffing under very large loads. The worst drawback is a significant acceleration of pitting of bearing balls. When removal of these drawbacks appears impossible, they can be partly compensated by a shorter time of storage and exploitation of the ecological oil and using it for lubrication of gears working under moderate conditions.

4

Klasyfikowanie jakości samochodowych olejów przekładniowych metodą szokowego zacierania testowej przekładni zębatej

Tuszyński W.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

259-274

PL

Jednym z istotnych problemów współczesnej tribologii jest różnicowanie olejów smarowych o wysokich właściwościach przeciwzatarciowych (EP – extreme-pressure). Przykładem takich olejów są samochodowe oleje przekładniowe wysokich klas jakości – API GL-3 do GL-5. W artykule przedstawiono nową metodę rozróżniania właściwości takich olejów, a przez to ich jakościowego klasyfikowania, zwaną "metodą zacierania szokowego" i oznaczoną symbolem S-A10/16,6R/120. Dotyczy badań z wykorzystaniem testowej przekładni zębatej i została opracowana w Gear Research Center (FZG) Uniwersytetu w Monachium. Nowa metoda wykonywana jest w znacznie zaostrzonych warunkach (mniejsza szerokość zębów, wyższa prędkość obrotowa i początkowa temperatura badanego oleju, odwrócony kierunek obrotów) niż najczęściej dotychczas stosowana testowa metoda zacierania przekładni, także opracowana przez FZG, oznaczona symbolem A/8,3/90. Dodatkowo, w odróżnieniu od innych przekładniowych testów zacierania, w metodzie zacierania szokowego obciążenia nie zwiększa się stopniowo od wartości najmniejszej, ale obciąża się testowe koła zębate od razu takim obciążeniem ("szokowym"), pod którym spodziewane jest zatarcie. Unika się w ten sposób dotarcia kół, a przez to zwiększa ich podatność na zacieranie. Dokonano weryfikacji nowej metody, badając wiele samochodowych olejów przekładniowych różnych klas jakości API: GL-3, GL-4, GL-4/5, GL-5 i GL-5(LS). Dla odniesienia wykonano badania także olejów najniższej klasy GL-1. Do badań wykorzystano stanowisko przekładniowe o symbolu T-12U, opracowane i wytwarzane w ITeE – PIB. Stwierdzono, że metoda "szokowa" pozwala bez problemu rozróżnić oleje klasy GL-3 od olejów klas wyższych. Chociaż nie ma możliwości różnicowania olejów należących do najwyższych klas jakości – GL-4, GL-4/GL-5 i GL-5, to można różnicować oleje wewnątrz poszczególnych klas. Co bardzo istotne, żaden z badanych olejów nie pozwolił na osiągnięcie stopnia obciążenia niszczącego (będącego miarą właściwości EP badanych olejów) wyższego niż 11, co wskazuje, że wymuszenia w metodzie zacierania szokowego są wystarczające dla różnicowania współczesnych samochodowych olejów przekładniowych. Metoda zacierania szokowego może znaleźć zastosowanie w laboratoriach przemysłu petrochemicznego, ale również w laboratoriach ośrodków zajmujących się pracami rozwojowymi z dziedziny inżynierii powierzchni i inżynierii materiałów na koła zębate.

EN

Nowadays, one of the important current problems of tribology is differentiating between oils of high EP (extreme-pressure) properties. Examples of such oils are automotive gear oils of high performance levels API GL-3 to GL-5. The author presents a new test method intended for differentiating between such oils from the point of view of their API performance level. The method is called "scuffing shock test" and denoted as S-A10/16,6R/120. It concerns gear testing and has been developed in the Gear Research Centre (FZG) at the Technical University of Munich. The shock test is carried out under much severer conditions (reduced face width, double rotational speed, higher initial temperature of the tested oil, reverse sense of rotations) than the most often employed FZG gear scuffing test denoted as A/8,3/90. Unlike the other FZG gear scuffing tests, in which the load is increased in stages from the lowest value, in S-A10/16,6R/120 test the expected failure load is applied to an unused gear flank, hence the name "shock test". This prevents the test gears from running-in and in turn increases their susceptibility to scuffing. The shock test has been verified using a series of automotive gear oils of the following API performance levels: GL-3, GL-4, GL-4/5, GL-5 and GL-5(LS). For reference, API GL-1 gear oils, showing the poorest performance, were also tested. A test rig denoted as T-12U, designed and manufactured by ITeE-PIB in Radom, was used. It has been shown that the shock test makes it possible to differentiate between automotive gear oils of API GL-3 performance level and oils of higher levels. Although it is impossible to differentiate between automotive gear oils of the highest specifications (GL-4, GL-4/GL-5, GL-5), one can distinguish between oils belonging to the same performance level. What is particularly important is that none of the tested oil exhibited the failure load stage (being a measure of EP properties of oils tested) higher than 11. This implies that the test conditions in the shock test are severe enough to differentiate between modern automotive gear oils. The presented gear scuffing shock test can be implemented in the R&D laboratories of the petroleum industry, but also in the laboratories of the R&D centres devoted to surface engineering and engineering of advanced materials intended for modern toothed gears.

5

Zastosowanie powłok DLC do zwiększania odporności na zacieranie kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym

Michalczewski R., Tuszyński W., Szczerek M.

Inżynieria Powierzchni

|

2008

|

nr 3

49-57

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu powłok DLC osadzanych technikami próżniowymi, na odporność na zacieranie modelowej przekładni zębatej. Do badań wytypowano trzy rodzaje powłok typu DLC: a-C:H:W, a-C:Cr i a-C:H. Powłoka a-C:H:W została osadzona metodą PVD (Physical Vapour Deposition) z wykorzystaniem reaktywnego rozpylania magnetronowego. Powłoka a-C:Cr. o dominującym udziale struktury sp2, została osadzona w procesie CFUBMSIP (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). Powłokę a-C:H o znacznym udziale struktury węgla sp2 osadzono na warstwie Cr, z międzywarstwą z CrC. Powlekanie przeprowadzono w procesie PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Badania wykonano metodą A/8.3/90, realizowaną w ITeE-PIB za pomocą stanowiska przekładniowego T-12U (typu FZG). Badania zostały przeprowadzone dla kół pokrytych powłokami DLC oraz, dla odniesienia, dla kół bez powłoki. Przekładnię smarowano zanurzeniowo olejem ekologicznym bez dodatków smarnościowych. Uzyskane wyniki odniesiono do wyników badań kół stalowych smarowanych olejem przekładniowym (klasy GL-5 wg API) z pełnym pakietem dodatków. Wyniki przeprowadzonych badań dowodzą, że istnieje możliwość przeniesienia niektórych funkcji środków smarowych na powłoki przeciwzużyciowe. Dodatkowym efektem zastosowania powłoki węglowej a-C:H:W na powierzchnie robocze kół zębatych smarowanych olejem ekologicznym, było obniżenie temperatury pracy węzła tarcia (o ok. 20°C) i zmniejszenie oporu ruchu - wzrost sprawności (o ok. 20%).

EN

The objective of the study was the investigation of the effect of DLC coatings deposited by vacuum methods on scuffing resistance of coated gears. Three kinds of DLC coatings were tested: a-C:H:W, a-C:Cr and a-C:H. The a-C:H:W coating was deposited by PVD method (Physical Vapour Deposition) with reactive magnetron sputtering. The a-C:Cr coating, with dominating sp3 structure was deposited in CFUBMSIP process (Closed Field Unbalanced Magnetron Sputter Ion Plating). The a-C:H coating with dominating sp3 structure was deposited in PECVD process (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition).The gear tests were preformed using FZG A/8.3/90 method, employing T-12U testing fig. The tests were done for DLC coated gears and for uncoated gears. The gears were lubricated with eco-oil. The obtained results were compared to results achieved for steel uncoated gears lubricated with high performance gear oil with full package of additives (GL-5 performance level according to API). The performed results indicate that under extreme-pressure conditions DLC coating can take over the functions of AW/EP additives. For the a-C:H:W coated gears lubricated with ecological oil the oil temperature was lower by 20°C, and the friction was lowered by 20% than those achieved for uncoated steel gears lubricated with high performance GL-5 gear oil.

6

Nowe metody badania wpływu olejów smarowych na zacieranie, pitting i mikropitting kół zębatych

Tuszyński W., Wulczyński J.

Tribologia

|

2007

|

nr 3-4

303-317

PL

W artykule przedstawiono trzy nowe metody badania olejów smarowych na stanowisku przekładniowym typu FZG. Metody zostały opracowane w Gear Research Center (FZG) Uniwersytetu w Monachium. Metoda pierwsza, oznaczona A10/16,6R/120, dotyczy różnicowania olejów smarowych pod względem ich wpływu na zacieranie. Jest ona prowadzona w znacznie ostrzejszych warunkach niż popularna metoda badania zacierania A/8,3/90. Stwierdzono, że nowa metoda ma lepszą rozdzielczość i pozwala rozróżnić samochodowe oleje (do przekładni mechanicznych) klasy jakościowej APIGL-3 od olejów klas wyższych (GL-4 i GL-5). Druga z metod, oznaczona PT C/10/90, dotyczy badania wpływu olejów smarowych na powierzchniową trwałość zmęczeniową (ang. pitting) testowej przekładni zębatej. Stwierdzono, że pozwala ona uzyskać - pomimo dużych rozrzutów wyników nieodłącznych w badaniach zmęczeniowych - "oczekiwaną" formę zużycia, czyli wykruszenie zmęczeniowe, a inne formy zużycia (mikropitting, zacieranie) mają znaczenie drugorzędne bądź nie występują wcale. Ostatnia z metod dotyczy badania wpływu olejów smarowych na mikropitting i jest oznaczona GT-C/8,3/90. Stwierdzono, że pozwala ona uzyskać "oczekiwaną" formę zużycia, jaką jest mikropitting, a inne formy zużycia (pitting, zacieranie) nie występują wcale. W artykule opisano również stanowisko T-12U do kompleksowych badań przekładni zębatej, opracowane i wytwarzane w ITeE - PIB w Radomiu, a także wyniki badań wybranych olejów przekładniowych.

EN

The authors present three new methods for the testing of lubricating oils using a gear test rig. The methods have been developed in the Gear Research Center (FZG) at the Technical University of Munich. The first test method, denoted as A10/16,6R/120, is intended for differentiating between oils from the point of view of their EP (extreme-pressure) properties. It is carried out under more severe test conditions than the popular scuffing test method A/8,3/90. It has been shown that the new test method has a better resolution and makes it possible to differentiate between automotive gear oils (for mechanical transmissions) of API GL-3 performance level and oils of higher level (GL-4 and GL-5). The second test method, denoted as PT C/10/90, is intended for investigation of an influence of lubricating oils on surface fatigue (pitting) of test gears. It has been shown that - despite big scatter of results, typical of surface fatigue tests - the method makes it possible to obtain a 'desired' form of wear, i.e. pitting, while other forms of wear (micropitting, scuffing) are of minor significance or do not appear at all. The last test method, denoted as GT-C/8,3/90, concerns investigation of an effect of lubricating oils on micropitting of test gears. It has been shown that the method makes it possible to obtain a 'desired' form of wear, i.e. micropitting, while other forms of wear (pitting, scuffing) do not appear at all. A new test rig T-12U for comprehensive gear testing, designed and manufactured by ITeE-PIB in Radom, as well as results for selected gear oils have been also presented in the paper. The presented gear test methods become more popular in the laboratories of the biggest producers of lubricating oils in the world. Their standardization is in progress. So, the test methods could be very helpful also in the R&D petroleum laboratories in Poland; their implementation in this sector seems to be highly desired.

7

Badanie zdolności do przenoszenia obciążeń testowej przekładni zębatej z kołami pokrytymi powłoką TiN

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

Problemy Eksploatacji

|

2003

|

nr 1

247-254

PL

W artykule przedstawiono wyniki stanowiskowych badań weryfikacyjnych, dotyczących wpływu powłoki TiN osadzonej metodą łukowo-próżniową na zdolność do przenoszenia obciążeń przekładni zębatej. Do badań wykorzystano znormalizowaną w wielu krajach metodę wykonywaną za pomocą stanowiska przekładniowego FZG. Badania zostały przeprowadzone dla pary kół stalowych bez powłoki, koła małego stalowego bez powłoki, współpracującego z kołem z naniesioną powłoką TiN oraz pary kół pokrytych TiN. Przekładnię smarowano zanurzeniowe olejem referencyjnym RL-144/4, bez dodatków smarnościowych. W wyniku pokrycia jednego z elementów testowych powłoką TiN uzyskano wzrost obciążenia niszczącego o 2 stopnie w stosunku do kół stalowych bez powłoki, natomiast dla obu kół pokrytych powłoką TiN - o 4 stopnie obciążenia. Zwiększenie odporności na zacieranie warstw wierzchnich współpracujących elementów wynika z ograniczenia skłonności do powstawania sczepień adhezyjnych. Ma to ważkie znaczenie ekologiczne, gdyż umożliwia zwiększenie trwałości węzła tarcia pracującego w smarowanym styku skoncentrowanym bez konieczności stosowania uciążliwych z ekologicznego punktu widzenia dodatków smarnościowych.

EN

The authors show the investigation results of the effect of TiN coating deposited by arc-vacuum method on load-carrying capacity of lubricated gears. The investigations were performed using T-12 (FZG-type) Back to Back Gear Test Rig. The investigations were done for uncoated steel gears and TiN coated gears. The gears were lubricated with RL-144/4 reference (mineral base oil). It is shown that TiN coating, by reducing the tendency to adhesive bonds creation, significantly increases the failure load stage and mitigates scuffing propagation of the tribosystem lubricated with a mineral base oil. By deposition of TiN coatings on one gear, with relation to uncovered gears, an increase by 2 failure load stages was achieved. By deposition of the coating on two gears a increase by 4 stages was achieved. Thus, by deposition of TiN coatings on machine elements (e.g. gears) one can use a base oil for lubricating, avoiding the necessity for employing ecologically harmful lubricating additives.