POLITECHNIKA ŚLĄSKA ZESZYTY NAUKOWE NR 1669 SUB Gottingen 7 217 872 050 2005 A 12172 Aleksander KOWAL OPORY W RUCHU OSCYLACYJNYM MECHANIZMÓW MASZYN GÓRNICZYCH Gliwice 2005
SPIS TREŚCI WYKAZ OZNACZEŃ 7 1. WSTĘP 11 2. UZASADNIENIE, PRZEDMIOT, CEL I ZAKRES PRACY 14 3. ELEMENTY ZAGADNIEŃ TRIBOLOGICZNYCH 29 3.1. Rys historyczny 29 3.2. Problematyka tarcia 32 3.3. Problemy smarowania 40 3.4. Problemy zużycia 41 4. KOROZJA FRETTINGOWA W MECHANIZMACH MASZYN GÓRNICZYCH 49 4.1. Korozja frettingowa w połączeniach konforemnych 52 4.2. Metodyka badań 55 4.3. Wyniki badań 56 4.4. Badania stanowiskowe zawiesi górniczych naczyń wyciągowych 60 4.5. Odkształcenia przy ściskaniu w kierunku osiowym walca z gumy 61 4.6. Analityczne wyznaczanie miejsca poślizgów w połączeniach konforemnych 63 5. BADANIA MOMENTU TARCIA W POŁĄCZENIACH SWORZNIOWYCH MASZYN GÓRNICZYCH 71 5.1. Stanowisko badawcze 71 5.2. Pomiary momentu tarcia w połączeniach sworzniowych 72 5.3. Zestawienie wyników pomiarów momentu tarcia w połączeniach sworzniowych \.. 75 5.4. Pomiar momentu tarcia w połączeniach sworzniowych z innymi środkami smarnymi oraz interpretacja wyników badań 90 6. ANALIZA SIŁ TARCIA W POŁĄCZENIACH CZOPA WAŁU Z PIASTĄ KOŁA W UKŁADACH NAPĘDOWYCH MASZYN 96 GÓRNICZYCH 6.1. Wpływ postaci konstrukcyjnej połączenia wału z piastą na opory ruchu 98 6.2. Ruchowe połączenia wpustowe 100 6.3. Ruchowe połączenie wał - piasta z elementami tocznymi 108 6.4. Wzdłużnie dzielone ruchowe połączenie pośredniczące 111 6.5. Połączenia wieloboczne czopa wału z piastą koła o zmniejszonych oporach oscylacyjnego ruchu wzdłużnego 112 6.6. Zużycie frettingowe w ruchowych połączeniach czopa z piastą koła... 118
Spis treści 6.7. Możliwość badania połączeń wpustowych w maszynie tarciowej typu Amsler" I 2 2 7. RUCH TOCZNY 124 7.1. Tarcie elementu tocznego po powierzchni płaskiej 126 7.2. Stosowane sposoby wyznaczania współczynnika tarcia tocznego 128 8. BADANIA TARCIA TOCZNEGO PRZY RUCHU OSCYLACYJNYM KULI W MECHANIZMACH GÓRNICZYCH 130 8.1. Ruch bryły po podłożu 130 8.2. Próby pomiaru oporów ruchu tocznego kul po powierzchni płaskiej... 132 8.3. Pomiary siły tarcia zestawu elementów tocznych za pomocą dynamometru 133 8.4. Pomiary oporów tarcia tocznego zestawu elementów za pomocą tensometrycznego czujnika siły 135 8.5. Proponowana metodyka badania oscylacyjnego tarcia tocznego 139 8.6. Wyniki pomiarów czasu wahań wahadła 144 8.7. Siła tarcia tocznego 146 8.8. Ocena porównawcza wpływu materiału i środka smarnego na tarcie toczne kuli po półprzestrzeni 149 8.9. Wpływ kształtu bieżni na opory oscylacyjnego ruchu tocznego kuli... 153 8.10. Opory ruchu kuli w czaszy kulistej 158 8.11. Oscylacyjne tarcie toczne kuli po kuli 167 8.12. Program komputerowy do obliczania tarcia tocznego 169 9. BADANIA OSCYLACYJNEGO TARCIA TOCZNEGO WALCA PO POWIERZCHNI PŁASKIEJ 171 9.1. Pomiary czasu wahań wahadła z walcem obtaczającym się po powierzchni płaskiej 171 9.2. Opory ruchu tocznego koła pneumatycznego 175 9.3. Sposób pomiaru tarcia tocznego koła pneumatycznego 177 9.4. Wyniki pomiarów czasu wahań koła pneumatycznego 179 10. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE 180 11. PRZEWIDYWANE KIERUNKI DALSZYCH BADAŃ 183 LITERATURA 184 STRESZCZENIA 195
CONTENTS SIGNIFICANCE LIST 7 1. INTRODUCTION 11 2. RATIONALE, SUBJECT, AIM AND RANGĘ OF WORK 14 3. TRIBOLOGYISSUES 29 3.1. Historical description 29 3.2. Friction issues 32 3.3. Lubrication problems 40 3.4. Usage problems 41 4. FRETTING COROSION IN DEVICE MECHANISMS 49 4.1. Fretting corrosion in conformal joints 52 4.2. Reaserch methodology 55 4.3. Research results 56 4.4. Stand research of hoist vessels lifting 60 4.5. Deformation of a rubber shaft while pressing towards axis 61 4.6. Analytical depiction of slide points in conforming joints 63 5. RESEARCH OF A FRICTION MOMENT IN BOLT JOINTS 71 5.1. Research stand 71 5.2. Friction moment measures in bolt joints 72 5.3. Comparison of friction moment measurements results in bolt joints... 75 5.4. Friction moment measurement in joint bolts with other lubrication means and research result interpretation 90 6. FRICTION FORCES ANALYSIS IN CONNECTIONS OF THE SHAFT PIVOT WITH WHEEL 96 6.1. Influence ofthe construction shape ofthe connection shaft-hub on movement resistance 98 6.2. Motion key connections 100 6.3. Motion connection shaft-hub with rolling elements 108 6.4. Indirect motion connections divided alongside 111 6.5. Multiside connections of a shaft hub with wheel hub with decreased resistances ofthe alongside movement 11 2 6.6. Fretting usage in motion connections of a pivot with a hub 118
Contents 6.7. Capabilities of examination of key joints by means of tribotester AMSLER" I 2 2 7. ROLLING MOVEMENT 124 7.1. Friction of a rolling element at a flat surface 126 7.2. Used methods of rolling friction factor assignment 128 8. RESEARCH OF OSCILLATORY ROLLING FRICTION OF A BALL 130 8.1. Solid movement on a foundation 130 8.2. Resistance of rolling movement of balls on a flat surface measurement trials l^2 8.3. Measurement of friction forces of rolling elements set using dynamometer 133 8.4. Friction measurements of rolling element sets using tensometric force sensor 135 8.5. Proposed methodology of oscillatory rolling friction examination 139 8.6. Time measurement results of pendulum oscillation 144 8.7. Rolling friction force 146 8.8. Comparative assignment of materiał and lubrication means influence on rolling friction movement force 149 8.9. Race shape influence on rolling bolt oscillatory movement resistances.. 153 8.10. Bali movement resistances in spherical cup 158 8.11. Oscillatory rolling friction bali at bali 167 8.12. Computer program for counting rolling friction 169 9. REASERCH OF OSCILLATORY ROLLING FRICTION OF A SHAFT ON FLAT SURFACE 171 9.1. Time measurements of pendulum oscillation with a shaft rolling at flat surface 171 9.2. Rolling friction of a pneumatic wheel 175 9.3. Rolling friction factor assignment for a pneumatic wheel 177 9.4. Time measurement results of pneumatic wheel oscillation 179 10. SUMMARY AND FINAŁ CONCLUSIONS 180 11. FURTHER RESEARCH DIRECTION PLANNING 183 LITERATURĘ 184 ABSTRACT 195