Tribologia Tribologia
Smary Smary
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Spis treści
1
Tribologia
PKM-M06: A
ożyska ślizgowe
Rodzaje tarcia
Klasyfikacja rodzajów tarcia
Wojciech CHOLEWA 2
Smary
Podział
Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn Własności cieczy smarujących
Politechnika Śląska
3
A
ożyska ślizgowe
Smarowanie hydrodynamiczne
Gliwice 2013
Weryfikacja cech konstrukcyjnych
Zalecenia
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 1 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 2 / 58
Tribologia Tribologia
Rodzaje tarcia Rodzaje tarcia
Smary Smary
Klasyfikacja rodzajów tarcia Klasyfikacja rodzajów tarcia
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Tribologia Tarcie - Klasyfikacja
Rodzaj ruchu
ślizgowe, toczne
Stan ruchu
TRIBOLOGIA
spoczynkowe (statyczne), kinetyczne
nauka o tarciu
Miejsce i tworzywo
zewnętrzne ciał stałych
gr.:tribos =tarcie, logos = nauka
wewnętrzne ciał stałych
wewnętrzne cieczy
Styk powierzchni
tarcie suche, mieszane, płynne, graniczne
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 4 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 5 / 58
Tribologia Tribologia
Rodzaje tarcia Rodzaje tarcia
Smary Smary
Klasyfikacja rodzajów tarcia Klasyfikacja rodzajów tarcia
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Hipoteza tarcia suchego Liczby tarcia suchego
XVII w [M. Amontons]:
Tarcie ruchowe spoczynkowe
T = �N
stal/żeliwo 0,18 0,32
stal/stal 0,10 0,17
stal/mosiądz 0,15 0,19
dotychczas brak ogólnej teorii tarcia suchego
0,08 0,12
stal/grafit
doświadczalnie stwierdzono, że
0,05 0,10
stal/poliamid
stal/teflon 0,04 0,09
stal/szkło 0,08 0,19
� = �(N, ...)
inne modele tarcia:
[Szczerek, Wiśniewski, 2000]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 7 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 8 / 58
Tribologia Tribologia
Rodzaje tarcia Rodzaje tarcia
Smary Smary
Klasyfikacja rodzajów tarcia Klasyfikacja rodzajów tarcia
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Klasyfikacja rodzajów tarcia Porównanie oporów tarcia
kryterium r = h/(Ra1 + Ra2)
h = grubość warstwy smarującej,
(Ra1 + Ra2) = średnie odchylenie od linii środkowej
nierówności współdziałających powierzchni,
r < 1: tarcie graniczne,
r < 5: tarcie mieszane,
1 < r < 10: tarcie elastohydrodynamiczne,
5 < r < 100: tarcie płynne hydrodynamiczne lub
hydrostatyczne,
[Osiński, 1999]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 12 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 13 / 58
Tribologia Tribologia
Podział Podział
Smary Smary
Własności cieczy smarujących Własności cieczy smarujących
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Przykłady smarów stałych Zalety smarów stałych
duże dopuszczalne naciski,
grafit, dwusiarczek molibdenu (proszki, pasty, lakiery,...),
odporność na wysokie i niskie temperatury,
miękkie metale (proszki lub cienkie warstwy miedzi, glinu,
mogą być stosowane w próżni,
cyny, ołowiu),
odporność na działanie kwasów, zasad,
polimery niskotarciowe (np. teflon  wady: mała
duża trwałość umożliwia jednorazowe smarowanie
przewodność cieplna, duża rozszerzalność termiczna)
powierzchni.
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 15 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 16 / 58
Tribologia Tribologia
Podział Podział
Smary Smary
Własności cieczy smarujących Własności cieczy smarujących
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Własności cieczy smarujących Lepkość kinetyczna
�
� =
�
[Barwell, 1984]
� = gęstość cieczy,
� = lepkość kinetyczna,
SI: [�] = [m2/s]
Ciecz newtonowska.
CGS: [�] = stokes; St = [cm2/s]
Równanie Newtona
du
� = lepkość dynamiczna,
� = �
dh
SI [�] = Pa s = [N s/m2]
CGS: [�] = puaz = [g/(cm s)]
� = naprężenia tnące w cieczy.
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 17 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 18 / 58
Tribologia Tribologia
Podział Podział
Smary Smary
Własności cieczy smarujących Własności cieczy smarujących
A
ożyska ślizgowe A
ożyska ślizgowe
Lepkość / Ciśnienie Lepkość / Temperatura
np.:
2,6
50
�t = �50
t
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 19 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 20 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Warunki tarcia granicznego i mieszanego A
ożysko promieniowe
A
ożyska ślizgowe działające w warunkach tarcia granicznego i
mieszanego
P
p = d" pdop
ld
A
ożyska promieniowe,
A
ożyska oporowe,
Dopuszczalny zakres pracy.
P d�
pv = d" (pv)dop
ld 2
[Osiński, 1999]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 22 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 23 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
A
ożysko oporowe Dopuszczalny zakres pracy
4Pw
p =
2 2
Ą(dz - dw)z
z = (0, 8 � 0, 9)
p d" pdop
(pv)red d" (pv)dop
[Osiński, 1999]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 24 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 25 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Istota smarowania hydrodynamicznego Zjawisko hydrodynamiczne [Reynolds]
[Barwell, 1984]
[Tower, XIX w.]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 26 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 27 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Rozkład ciśnień Ruch czopa w łożysku
[Dietrich t.2, 2003]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 28 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 29 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Ruch środka czopa Oznaczenia luzów
luz średnicowy (delta)
" = dpanwi - dczopa
luz promieniowy (delta)
� = "/2
względny luz średnicowy (psi)
� = "/d
względna grubość warstwy smaru (ksi)
� = hmin/�
względna mimośrodowość (chi)
� = e/� = 1 - �
nacisk średni
P
p =
dl
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 30 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 31 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Trajektoria środka czopa Położenie środka czopa
Zmniejszanie względnej grubości warstwy smaru �:
�ł
t �! � �! �ł
�ł
�ł
�ł
�ł
�ł
��
�ł
żł
� =
��
p
�! � = �! �
P �! p �!
P
�ł
�ł
�ł
�ł
�ł
�ł
�ł
�ł
n �!
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 32 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 33 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Liczba analogii stereomechanicznej Wyniki doświadczeń
Względna mimośrodowość �
Liczba Sommerfelda
p�2 �2
So = =
�� �
gdzie
� = �(So, )
� - względny luz średnicowy
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 34 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 35 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Wyniki aproksymacji Warunki statecznosci
Krytyczna grubość warstewki smaru
hmin > h0
h0 = r(Rz1 + Rz2)
�d 1
zwykłe: r = 3 � 8
hmin = �
So
2
1 +
zwykłe: h0 = (5) � 15 � 20�m
2
czop: toczenie / szlifowanie / polerowanie
piasta: przeciąganie, rozwiercanie
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 36 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 37 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Optymalizacja luzu - I Stabilność
� - względna grubość
smaru
� - względny luz
średnicowy
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 38 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 39 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Optymalizacja luzu - II Liczba tarcia
�
�łSO dla So d" 1
�ł
f=
Ą�
�ł" dla So > 1
ół
SO
1
kryterium maksymalnej
grubości warstewki
smaru LICZBA TARCIA
2
kryterium stabilności
T
f =
P
T obwodowa  siła tarcia
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 40 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 41 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Weryfikacja cech konstrukcyjnych Bilans cieplny - I
Ł
Zagadnienie temperatury Q1 = fPv [W ] (1)
Ł
temperatura smaru t0
Q2 = ąA(tp - tz) [W ] (2)
temperatura panwi/korpusu tp < t0
Ł Ł
Q1 = Q2 [W ] (3)
temperatura otoczenia tz < tp
Liczba Karelitza K
f = f (S0(�(t)))
tp - tz = K (to - tz)
k = 0, 8 � 1, 0
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 42 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 43 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Bilans cieplny - II Przepływ oleju - II
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 44 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 46 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Zalecenia Szerokość łożyska
l
Duże  =
d
duża wrażliwość na przemieszczenia kątowe,
Szerokość łożyska,
l
Małe  =
d
Postać elementów.
mała wrażliwość na przemieszczenia kątowe,
duże natężenie oleju wypływającego na boki łożyska,
Zalecane  = 0, 8...1, 2
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 47 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 48 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe Zalecenia
Postać panwi (Przykład) - I Postać panwi (przykład) - IV)
[Dietrich t.2, 2003]
[Dietrich t.2, 2003]
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 52 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 55 / 58
Tribologia Smarowanie hydrodynamiczne Tribologia
Smary Weryfikacja cech konstrukcyjnych Smary
A
ożyska ślizgowe Zalecenia A
ożyska ślizgowe
Porównanie z łożyskami tocznymi Literatura - I
Szczerek M., Wiśniewski M. (red.)
Tribologia i Tribotechnika
Zalety łożysk ślizgowych:
Polskie Towarzystwo Tribologiczne, Radom 2000.
łożyska rozbieralne (np. wały korbowe),
Skoć A., Spałek J., Markusik S.
dopuszczalne bardzo wysokie prędkości kątowe wałów,
Podstawy Konstrukcji Maszyn, tom 2,
zapewniają dużą dokładność ruchu,
WNT, Warszawa 2008.
możliwość przenoszenia bardzo dużych obciążeń,
Osiński Z. (red.)
tłumienie drgań wałów,
Podstawy Konstrukcji Maszyn,
możliwość wykonania dla bardzo małych średnic,
PWN, Warszawa 1999.
możliwość działania pod wodą itp.
Dietrich M. (red.)
Podstawy Konstrukcji Maszyn, tom 2,
WNT, Warszawa 2003.
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 56 / 58 Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 57 / 58
Tribologia
Smary
A
ożyska ślizgowe
Literatura - II
Barwell F. T.
A
ożyskowanie,
WNT, Warszawa 1984.
Korewa W., Zygmunt K.
Podstawy Konstrukcji Maszyn, tom 2,
WNT, Warszawa 1973.
Gliwice 2013 Wojciech CHOLEWA PKM-M06: A
ożyska ślizgowe 58 / 58