PodwyŜszenie właściwości eksploatacyjnych systemów tribologicznych



Podobne dokumenty
WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA

BADANIE SILNIKA WYKONAWCZEGO PRĄDU STAŁEGO

- substancje zawierające swobodne nośniki ładunku elektrycznego:

REZONATORY DIELEKTRYCZNE

Guma Guma. Szkło Guma

WYKŁAD 1. W przypadku zbiornika zawierającego gaz, stan układu jako całości jest opisany przez: temperaturę, ciśnienie i objętość.

cz.2 dr inż. Zbigniew Szklarski

Na skutek takiego przemieszcznia ładunku, energia potencjalna układu pole-ładunek zmienia się o:

Wykład Półprzewodniki

MIERNICTWO WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH I NIEELEKTRYCZNYCH

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Elektrostatyka. + (proton) - (elektron)

Uwagi: LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie nr 16 MECHANIKA PĘKANIA. ZNORMALIZOWANY POMIAR ODPORNOŚCI MATERIAŁÓW NA PĘKANIE.

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 10 7.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

XXXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii Instytut Inżynierii Mechanicznej

METODY STATYCZNE Metody pomiaru twardości.

DYNAMICZNE DZIAŁANIE PÓL: ELEKTRYCZNEGO I MAGNETYCZNEGO W ELEKTROTECHNOLOGIACH (NA PRZYKŁADZIE SEPARACJI) *)

II.6. Wahadło proste.

Wykład Pojemność elektryczna. 7.1 Pole nieskończonej naładowanej warstwy. σ-ładunek powierzchniowy. S 2 E 2 E 1 y. ds 1.

Pole magnetyczne prąd elektryczny

GRAWITACJA. przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości r.

Źródła pola magnetycznego

Pole magnetyczne. 5.1 Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki. przewodniki z prądem Podstawowe zjawiska magnetyczne

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego FIZYKA. Repetytorium Część 1 ZAJĘCIA WYRÓWNAWCZE

20 ELEKTROSTATYKA. PRAWO COULOMBA.

Oddziaływania fundamentalne

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

ROZWIĄZUJEMY PROBLEM RÓWNOWAŻNOŚCI MASY BEZWŁADNEJ I MASY GRAWITACYJNEJ.

23 PRĄD STAŁY. CZĘŚĆ 2

MONITORING STACJI FOTOWOLTAICZNYCH W ŚWIETLE NORM EUROPEJSKICH

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Ćwiczenie 9 ZASTOSOWANIE ŻYROSKOPÓW W NAWIGACJI

PRACA MOC ENERGIA. Z uwagi na to, że praca jest iloczynem skalarnym jej wartość zależy również od kąta pomiędzy siłą F a przemieszczeniem r

podsumowanie (E) E l Eds 0 V jds

Ruch punktu materialnego

Wykład: praca siły, pojęcie energii potencjalnej. Zasada zachowania energii.

Elementarne przepływy potencjalne (ciąg dalszy)

DIAGNOSTYKA STOPNIA DEGRADACJI ZMĘCZENIOWEJ STALI METODĄ SPEKTROSKOPII IMPEDANCJI I REZONANSU

PRZEMIANA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W CIELE STAŁYM

MODELOWANIE PRĄDÓW WIROWYCH W ŚRODOWISKACH SŁABOPRZEWODZĄCYCH PRZY WYKORZYSTANIU SKALARNEGO POTENCJAŁU ELEKTRYCZNEGO

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Graf skierowany. Graf zależności dla struktur drzewiastych rozgrywających parametrycznie

PODSTAWY MECHANIKI I WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

PRĄD ELEKTRYCZNY I SIŁA MAGNETYCZNA

dr inż. Zbigniew Szklarski

Atom (cząsteczka niepolarna) w polu elektrycznym

Rodzajowy rachunek kosztów Wycena zuŝycia materiałów

UCHWAŁA NR XXVI/152/2012 RADY MIEJSKIEJ W POLANICY-ZDROJU. z dnia 23 października 2012 r.

= ± Ne N - liczba całkowita.

KALIBRACJA WIZYJNEGO SYSTEMU POZYCJONOWANIA PRZEDMIOTU OBRABIANEGO NA OBRABIARCE CNC

TECHNIKI INFORMATYCZNE W ODLEWNICTWIE

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Chemia Poziom rozszerzony

Wyznaczanie profilu prędkości płynu w rurociągu o przekroju kołowym

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze SIECI 2004 V Konferencja Naukowo-Techniczna

Wykład 15. Reinhard Kulessa 1

Metody optymalizacji. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

KOLOKACJA SYSTEMÓW BEZPRZEWODOWYCH NA OBIEKTACH MOBILNYCH

OKREŚLANIE WARTOŚCI MOMENTU STATYCZNEGO DLA STANU NIERUCHOMEGO WAŁU SILNIKA INDUKCYJNEGO W PRZEKSZTAŁTNIKOWYM UKŁADZIE NAPĘDOWYM DŹWIGU

Wyznaczanie współczynnika wzorcowania przepływomierzy próbkujących z czujnikiem prostokątnym umieszczonym na cięciwie rurociągu

WYBRANE ZAGADNIENIA ODKSZTAŁCEŃ NAPĘDOWEGO KOŁA PNEUMATYCZNEGO CIĄGNIKA ROLNICZEGO. Bronisław Kolator

Ocena siły oddziaływania procesów objaśniających dla modeli przestrzennych

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI. W roku 1820 Oersted zaobserwował oddziaływanie przewodnika, w którym płynął

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

8. PŁASKIE ZAGADNIENIA TEORII SPRĘŻYSTOŚCI

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

WYKŁAD 11 OPTYMALIZACJA WIELOKRYTERIALNA

PRZENIKANIE PRZEZ ŚCIANKĘ PŁASKĄ JEDNOWARSTWOWĄ. 3. wnikanie ciepła od ścianki do ośrodka ogrzewanego

Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki Ćwiczenie nr 10 Pomiary czasu życia nośników w półprzewodnikach

Elektrostatyka. A. Sieradzki IF PWr. Ogień Świętego Elma

Teoria Względności. Czarne Dziury

Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny.

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Badanie siły elektromotorycznej Faraday a

Zależność natężenia oświetlenia od odległości

Siła. Zasady dynamiki

Rozdział V WARSTWOWY MODEL ZNISZCZENIA POWŁOK W CZASIE PRZEMIANY WODA-LÓD. Wprowadzenie

MECHANIKA OGÓLNA (II)

MODELOWANIE USŁUG TRANSPORTOWYCH W OBSZARZE DZIAŁANIA CENTRUM LOGISTYCZNO-DYSTRYBUCYJNEGO

m q κ (11.1) q ω (11.2) ω =,

Zrobotyzowany system docierania powierzchni płaskich z zastosowaniem plików CL Data

OCZYSZCZANIE POWIETRZA Z LOTNYCH ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

ROZWIAZANIA ZAGADNIEŃ PRZEPŁYWU FILTRACYJNEGO METODAMI ANALITYCZNYMI.

Wstęp. Prawa zostały znalezione doświadczalnie. Zrozumienie faktu nastąpiło dopiero pod koniec XIX wieku.

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

Energia potencjalna jest energią zgromadzoną w układzie. Energia potencjalna może być zmieniona w inną formę energii (na przykład energię kinetyczną)

Fizyka. Wykład 2. Mateusz Suchanek

Materiały do laboratorium Przygotowanie Nowego Wyrobu dotyczące metody elementów skończonych (MES) Opracowała: dr inŝ.

Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

E4. BADANIE POLA ELEKTRYCZNEGO W POBLIŻU NAŁADOWANYCH PRZEWODNIKÓW

Mechanika ogólna. Więzy z tarciem. Prawa tarcia statycznego Coulomba i Morena. Współczynnik tarcia. Tarcie statyczne i kinetyczne.

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

METEMATYCZNY MODEL OCENY

Wprowadzenie do WK1 Stan naprężenia

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 5 2.XI Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

PRĘDKOŚCI KOSMICZNE OPRACOWANIE

Elektrostatyka. Prawo Coulomba Natężenie pola elektrycznego Energia potencjalna pola elektrycznego

Transkrypt:

KOSMYNINA Miosława BUKALSKA Eugenia 1 MICHALAK Paweł RYBA Tomasz PodwyŜszenie właściwości eksploatacyjnych systemów tibologicznych WSTĘP W uządzeniach mechanicznych funkcje eksploatacyjne spełniają zespoły obocze, wykonujące okeślony uch względem siebie. Węzły kinematyczne uządzeń mechanicznych pojektowane są na podstawie sił obciąŝających elementy współpacujące. Obliczenia wytzymałościowe powadzone są z wykozystaniem paw Newtona oaz załoŝeń pzyjętych w mechanice klasycznej [21,24]. Siły obciąŝające współpacujące elementy wywołują szeeg zjawisk fizykochemicznych zachodzących w stefie kontaktu części maszyn [7,19,20,23]. Pojektowanie budowy maszyn wymaga analizy ozkładu sił działających na poszczególne ogniwa i ich wpływu na funkcjonowanie całego mechanizmu. W uządzeniach technicznych siły zewnętzne mogą być pzyłoŝone do ciała jako obciąŝenie ciągłe lub punktowe (skupione). Watość siły skupionej działa na badzo małej powiezchni w otoczeniu punktu pzyłoŝenia siły. W miejscu pzyłoŝenia siły skupionej w mateiale powstają badzo duŝe odkształcenia i napęŝenia lokalne. Według zasady de Saint-Venanta (Rys. 1), któa pzyjmowana jest w obliczeniach konstukcji, pzy dostatecznej odległości L od punktu pzyłoŝenia siły skupionej F, napęŝenia ozkładają się ównomienie w całej objętości ozpatywanego ciała [6]. Spiętzenia napęŝeń w miejscach styku obciąŝających się wzajemnie ciał ozpatywane są jako osobne zagadnienia napęŝeń powiezchniowych. Rys. 1. Ilustacja zasady de Saint-Venanta dla nieuchomego pieścienia obciąŝonego siłą F dla odległości L Zasada de Saint-Venanta pokazana na ysunku 1 odnosi się do waunków stacjonanych i ozkładu napęŝeń w jednym z punktów powiezchni pieścienia. Podczas obotów pieścienia, punkty leŝące na jego obwodzie obciąŝane są cyklicznie z pędkością obotową ω. Siły akcji i eakcji działają w kieunku składowych nomalnej i stycznej (ysunek 2) w punkcie styku pieścieni. ObciąŜenia zmienne w czasie, typowe dla óŝnoodnych części i podzespołów, występujące podczas pacy maszyn powodują zniszczenie mateiału (na pzykład pęknięcia) bez dostzegalnych odkształceń plastycznych. Pzyczyną obniŝenia wytzymałości mateiału (zmęczenia mateiału) pzy napęŝeniach zmiennych jest między innymi niedoskonała spęŝystość mateiału. ObciąŜenia zmienne mogą pzebiegać nieegulanie, pzypadkowo lub w sposób ustalony. ObciąŜenie cykliczne, któe jest 1 Uniwesytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimieza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny 26-600 Radom; ul. Kasickiego 54. Tel: + 48 48 361-76-79, e.bukalska@uthad.pl; eu.buk@poczta.onet.eu 3119

podstawą do wyznaczania właściwości zmęczeniowych mateiałów i elementów konstukcji, to obciąŝenie okesowo zmienne, podczas któego w ciągu jednego okesu zachodzi pełen cykl zmian napęŝenia [6]. Rys. 2. Schemat teoetycznego ozkładu sił zewnętznych działających na dwa pieścienie: 1,2 - pieścienie; 3 - śodowisko eksploatacyjne; F p siła zewnętzna; L - odległości pomiędzy powiezchniami pieścieni; F n i F s składowa: nomalna i styczna siły akcji i eakcji w punkcie styku elementów; ω pędkość kątowa Poblematyką wytzymałości kontaktowej zajmuje się dziedzina naukowa tibologia [ 19,20,23]. Jednym z zadań tibologii jest zmniejszenie zuŝycia mateiału podczas współpacy elementów w wyniku tacia (ścieania, mikoskawania) powiezchni mateiałów konstukcyjnych. Oganiczenie zuŝycia tibologicznego moŝliwe jest popzez odpowiedni dobó mateiałów na elementy współpacujące [1,17,23] jak ównieŝ popzez modyfikację wastw wiezchnich [2-4,10,17]. Ekonomiczne podejście do pojektowania wymusza stosowanie tanich mateiałów o goszych właściwościach mechanicznych. Podnoszenie wytzymałości tych mateiałów uzyskuje się popzez osadzanie powłok pzeciwzuŝyciowych. PzeciwzuŜyciowe wastwy wiezchnie są nakładane na elementy w takcie pocesu podukcyjnego kształtowania części maszyn. ZuŜycie nałoŝonych wastw, podczas eksploatacji uządzeń technicznych, powoduje powstawanie uszkodzeń stuktuy mateiału a w konsekwencji utatę właściwości uŝytkowych całego zespołu. Pzy ozpatywaniu, według zasad mechaniki klasycznej, napęŝeń powstających w mateiale konstukcyjnym, siły elektomagnetyczne mateiału oaz enegia cieplna i chemiczna, występujące podczas współpacy elementów a spowodowane kontaktem z mateiałem obciąŝającym, odnoszone są do innych (nie mechanicznych) fom enegii. Obsewowane zjawiska: siły eakcji, wzost tempeatuy, wytwazanie wastwy eksploatacyjnej, zuŝycie mateiału (mikoskawanie i pocesy elektochemiczne) pzedstawione w postaci wektoowej z uwzględnieniem watości skalanych, pozwoli ocenić ich wpływ na mechanizm zuŝycia tibologicznego. Do steowania siłami niemechanicznymi stosowane są paamety pzewaŝnie elektyczne. Wymaga to stosowania ównieŝ innej technologii wykonawczej. Współdziałanie obciąŝeń mechanicznych i niemechanicznych uzyskuje się popzez zastosowanie dwóch technologii oddziaływujących ównocześnie w obszaze powiezchni obciąŝanej. 1. WPŁYW SIŁ MECHANICZNYCH NA ZJAWISKA FIZYKOCHEMICZNE ZACHODZĄCE PODCZAS WSPÓŁPRACY MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH Siły mechaniczne, zewnętzne, działające na element, powodują powstawanie w miejscu obciąŝenia sił eakcji wewnątz mateiału ównych co do watości i pzeciwnie skieowanych [6,21,24]. 3120

Pzy współpacy elementów odpowiedzią na działające siły jest siła eakcji, wzost tempeatuy, wytwozenie wastw eksploatacyjnych, zuŝycie mateiału (mikoskawanie i pocesy elektochemiczne). Obsewowane zjawiska moŝna pzedstawić w postaci wektoowej uwzględniając wpływ watości skalanych. Siły działające podczas mikoskawania moŝemy taktować analogicznie do sił działających w pocesie obóbki skawaniem [22]. Do pocesów mikoskawania analizowanych w postaci sił mechanicznych odnoszą się pocesy związane z defomacją i usuwaniem mikonieówności powiezchni. Powiezchnie współpacujących elementów chaakteyzują się współczynnikiem chopowatości, nawet dla obóbki wykończeniowej o ygoystycznej toleancji wymiaów. ObciąŜenie nomalne, dociskające obie powiezchnie, w piewszym okesie współpacy pzenoszone jest popzez mikonowe obszay styku wiezchołków nieówności chopowatości powiezchni elementów współpacujących (Rys. 3). Rys. 3. Schemat styku powiezchni współpacujących elementów 1 i 2; A obsza styku wiezchołków nieówności chopowatości powiezchni elementów Na poziomie mikonieówności powiezchni działają siły elektomagnetyczne. Pola elektomagnetyczne mateiału konstukcyjnego naleŝą do ich fundamentalnych własności [8]. Źódłowym polem pola elektomagnetycznego jest pole elektyczne. W zaleŝności od ułoŝenia ładunków elektycznych związanych w mateiale konstukcyjnym następuje ozkład ładunków w śodowisku współpacujących elementów (ładunków swobodnych). Rozkład ładunków elektycznych w polu elektycznym mateiału nazywamy wastwą podwójną. Potencjał elektyczny to paca pzeniesienia ładunku jednostkowego wewnątz mateiału (w tej samej fazie) nieskończenie oddalonego od danego punktu. Pomia potencjału elektycznego od stony dzenia nie jest moŝliwy, okeślany jest potencjał elektochemiczny, czyli skokowa zmiana napięcia na ganicy ozdziału faz: mateiał/śodowisko [9]. Na ysunku 4 pzedstawiono schematycznie budowę mateiału konstukcyjnego z wyodębnieniem pola, któemu moŝna pzypisać właściwości chemiczne i fizykochemiczną ganicę mateiału. Siły pola elektycznego moŝemy pzedstawić w postaci wektoowej na płaszczyźnie (jak na ysunku) lub pzedstawić w pzestzennym układzie sił (w wybanych współzędnych). Do opisu pola elektycznego, będącego fizykochemiczną ganicą mateiału konstukcyjnego, zdefiniowano następujące paamety pomiaowe: ds nieskończenie mały wycinek powiezchni, j 1 - j i natęŝenie pola elektycznego wybanego obszau powiezchni, dl odległość oddziaływania pola elektycznego mateiału w śodowisku. 3121

Rys. 4 Schematyczne pzedstawienie budowy mateiału konstukcyjnego z wyodębnieniem pola, któemu moŝna pzypisać właściwości chemiczne i fizykochemiczną ganicę mateiału; S powiezchnia mateiału; ds nieskończenie mały wycinek powiezchni; j 1 -j i natęŝenie pola elektycznego wybanego obszau powiezchni; dl odległość oddziaływania pola elektycznego mateiału w śodowisku Teoetyczne obliczenia sił oddziaływania mateiału ze śodowiskiem pzytoczono w tabeli 1. Dla pzewodników pądu elektycznego (twozyw metalowych) chaakteystyczne jest gomadzenie się ładunków elektycznych i ozpzestzenianie wewnątz mateiałów. Pzyczyną pzemieszczeń jest zóŝnicowana pzewodność elektyczna składników stuktualnych: ziaen i ganic międzyzianowych, faz i ganic międzyfazowych, ujść dyslokacji itd. Odwzoowaniem uchu ładunków elektycznych wewnątz twozywa (z jednej stony wastwy podwójnej) jest ozmieszczenie ładunków elektycznych z dugiej stony (w śodowisku). Stuktua metalu powoduje gomadzenie się i ozpzestzenianie ładunków elektycznych w śodowisku w ozmytej części wastwy podwójnej. Posty obaz wastwy Helmholtza (z linowym spadkiem potencjału elektodowego ze wzostem odległości od powiezchni) waz z postępem badań jest badziej skomplikowany ze względu na złoŝoną stuktuą twozywa i konfiguację naładowanych cząsteczek oztwou (śodowiska). Tym niemniej pozwala to na pzepowadzenie symulacji ozkładu ładunków elektycznych będących wynikiem oddziaływania twozyw na śodowisko (na badzo małym obszaze powiezchni badanej). Tab. 1. ZaleŜność pomiędzy siłą adhezji F i stęŝeniami N ładunków wastwy podwójnej [5,9] N [m -2 ] F 1 [N] 3 10-10 5 10-10 F 2 [N] 1 10-9 1 10-8 1 10-7 l 10 14 1,44 10-3 2,55 10 1 0,9 10 1 2,3 10-7 10 15 1,44 10-1 2,55 10 2 0,9 10 2 2,3 10 2,3 10-3 3 10-8 10 16 1,44 10 2,66 10 3 0,9 10 3 2,3 10 2 2,3 10-2 10-8 10 17 1,44 10 3 2,55 10 4 0,9 10 4 2,3 10 3 2,3 10 2,3 10-1 3 10-9 10 18 1,44 10 5 2,3 10 4 2,3 10 2 2,3 10-9 Z zaleŝności sił adhezji i stęŝenia ładunków wastwy podwójnej wynika, Ŝe watości tych sił są na tyle znaczące, Ŝe naleŝy uwzględnić je w technologiach wastw powiezchniowych. Model ciała stałego, wpowadzony pzez Petea Debye a w 1912 oku, zakłada, Ŝe jest to izotopowy ośodek spęŝysty o N atomach, w któym liczba dgań własnych sieci jest ówna 3N. Dgania sieci mają częstości mniejsze od częstości maksymalnej (częstości Debye'a), wynikającej z minimalnej długości fali ozpzestzeniającej się w ciele a dgania atomów w sieci kystalicznej są hamoniczne. 3122

Autozy pacy [5] powiązali geometię nośników ładunków elektycznych () ze sztywną, jednoodną stuktuą wastwy pzyjętą dla twozywa. Siła F 1 działająca w kondensatoze płaskim w jednej wastwie ładunków jest popocjonalna do gęstości ładunków powiezchni jednostkowej: gdzie: j - gęstość ładunku płaskiego kondensatoa. F1 2πj 2 = (1) Pzestzenny ozkład ładunków elektycznych pzyjmuje się w pzypadku gdy omawiany układ jest układem izolowanym elektycznie. Siła F 2 z uwzględnieniem pzestzennego ozkładu ładunków elektycznych jest wpost popocjonalna do ilości ładunków na jednostkowej powiezchni (pzy ich śednim ozkładzie na gubości l) oaz odwotnie popocjonalna do śedniej odległości pomiędzy swobodnymi ładunkami (nośnikami pądu), któe spełniają waunki Debye a [8]: gdzie: F 2 4 2,3 10 N = 2 (2) N- ilość pa ładunków na jednostkowej powiezchni pzy ich śednim ozkładzie na gubości l; - śednia odległość pomiędzy swobodnymi ładunkami, któe spełniają waunki Debye a. Opócz wyliczenia teoetycznego potencjały elektyczne moŝemy wyznaczyć ekspeymentalnie [11,13]. Na ysunku 5 pzedstawiono schemat pomiau potencjału elektodowego w ównoległym polu elektycznym wytwozonym zewnętznym źódłem pądu. Rys. 5. Równoległe pole elektyczne wytwazane zewnętznym źódłem pądu pomiędzy dwoma powiezchniami elementów: katodą K i anodą A pzy odległości między-powiezchniowej L; U watość napięcia elektycznego zadanego pomiędzy katodą i anodą; E k miezony potencjał elektodowy; P e - pole elektyczne twozywa Potwiedzają to badania sił atomowych pozwalające obsewować siły oddziaływania mateiału na śodowiska na badzo niewielkim obszaze powiezchni (ok.100 µm). Identyfikacja składu chemicznego badanych faz, chopowatości powiezchni, oddziaływania sił elektycznych, tibologicznych na poziomie nanometycznym i na niewielkiej powiezchni oddziaływania posiada olbzymią watość dla wybou faz, z któych moŝna zbudować objętość całego elementu o właściwościach zbliŝonych do właściwości badanego obszau. 3123

MoŜliwość pzedstawienia w postaci wektoowej sił na poziomie mako, miko i nano budowy elementów współpacujących naleŝy odnieść do potencjalnych właściwości mateiałowych. W ealnym węźle tacia ilościowe zaleŝności sił bioących udział w pocesie są zmienne w pełnym okesie eksploatacji [23]. Do pocesów niemechanicznych naleŝy odnieść tempeatuę układu. Jako skala wpływa ona na ilościowe watości sił zaówno mechanicznych jak i niemechanicznych. Do steowania siłami niemechanicznymi: wytwazania (oztwazania) wastw elektochemicznych stosowane są układy elektyczne z odpowiednimi paametami elektycznymi. Celowym jest wydzielenie takich pocesów (technologii) z ogólnych pocesów obciąŝeń mechanicznych. Usytuowanie kozystnych pzemian fizykochemicznych blisko stefy obciąŝenia mechanicznego pozwoli steować pocesami w stefie tacia. 2. OSADZANIE CIENKICH WARSTW POWIERZCHNIOWYCH W UKŁADZIE OBCIĄśANYM MECHANICZNIE W styku taciowym w wyniku oddziaływania sił nacisku powiezchni tących następuje odkształcenie spęŝyste i plastyczne wastw wiezchnich elementów. W stefie odkształceń dochodzi do nauszenia stuktuy mateiałów konstukcyjnych oaz zachwiania ównowagi enegetycznej co w efekcie powoduje wytwozenie się stefy zaktywowanej. Ze względu na otwatość układu: mateiał dzenia, jego pole elektostatyczne i śodowisko, geometia fizykochemicznej powiezchni zmienia się w czasie na poziomie nanometycznym. Pędkość pzemian zaleŝy od kinetyki pzebiegających w tym układzie pocesów, któe w waunkach idealnych powinny odpowiadać okesowi eksploatacji elementów zespołów technicznych. W obciąŝonym mechanicznie węźle tacia dominującym pocesem elektycznym jest pzejście elektonowe pomiędzy współpacującymi elementami. Pzy baku styku elementów występują nadnapięcia elektyczne na ganicy ozdziału faz: element/śodowisko z moŝliwością pzemian fazowych na powiezchniach elementów. Zastosowanie układu elektycznego, podczas współpacy elementów, umoŝliwia stwozenie steowalnych waunków osadzania powłok pzeciwzuŝyciowych. Na ysunku 6 pzedstawiono schemat połączenia dwóch układów: mechanicznego, składającego się z dwóch pieścieni i śodka smaowego. Pod wpływem obciąŝenia siłą F pieścienie twozą liniową stefę tacia; elektycznego, składającego się ze źódła pądu stałego DC oaz ozpuszczalnej anody. W układzie ealizowane są ównocześnie dwie technologie: tibologiczna, z uwzględnieniem wszystkich pzemian pzebiegających w stefie tacia (opisanych we wstępie oaz w ozdziale 1) oaz elektochemiczna. Pzy załoŝeniu, Ŝe w stefie tacia następuje stopniowe zuŝywanie się mateiału konstukcyjnego, w układzie elektycznym zastosujemy poces kystalizacji (na pzykład jonów metalu) [10,14,16]. Wydzielenie powłoki następuje w wyniku zadania napięcia pomiędzy pieścieniem 2 obacającym się z pędkością kątową ω a elektodą pomocniczą 3 zanuzoną w śodowisku 5. Wydzielone kyształy, podczas obotu pieścienia, pzenoszone są do stefy tacia gdzie ulegają defomacji i zostają usunięte. Poces odnawiania powiezchni pzebiega podczas pełnego okesu eksploatacji. Tak utwozony, kontolowany obwód elektyczny w pacującej maszynie pozwala kompensować zuŝycie elementu, wywołane pocesami tacia, popzez osadzenie powłoki metalicznej [15]. Badania pocesów wydzielenia cynku umoŝliwiły stabilizacje współczynnika tacia i kompensację zuŝycia mateiału konstukcyjnego[15,16]. 3124

Rys. 6. Schemat układu tibologicznego dwóch pieścieni współpacujących bocznymi powiezchniami: 1 wał maszyny z nałoŝonym pieścieniem 2 (odpowiednio dla pieścienia obciąŝanego i obciąŝającego); 3 - ozpuszczalna anoda; 4 pzewód zamykający obwód elektyczny; 5 hydoafinat z dodatkiem ołowiu; ω pędkość kątowa; F siła dociskająca pieścienie; DC - źódło pądu stałego Zastosowanie układu elektycznego, podczas współpacy elementów, umoŝliwia zadanie nadnapięcia elektycznego, pomiędzy elementem obciąŝanym mechanicznie i elektodą pomocniczą, połoŝoną blisko stefy tacia celem wytwozenia kyształów, często plastycznego metalu na powiezchniach współpacujących. Wytwozenie cienkiej wastwy pojedynczych centów kystalizacji mateiału powłokowego powoduje zabezpieczenie powiezchni elementów współpacujących. Podczas tacia elementów zuŝyciu podlega wytwozona wastewka plastycznego, miękkiego metalu natomiast wastwy wiezchnie elementów współpacujących są zabezpieczone pzed ścieaniem, mikoskawaniem. Zastosowanie omówionego układu pozwala na pzeciwdziałanie zuŝyciu współpacujących powiezchni w takcie całego pocesu eksploatacji mechanizmu. Wytwazanie odnawialnych powłok podczas pacy uządzenia mechanicznego pozwala zabezpieczać układy tące pzed zuŝyciem, bez konieczności ich demontaŝu, co pozwala wydłuŝyć okes eksploatacji uządzenia oaz zwiększyć efektywność pacy. WNIOSKI W pacy pokazano połączenie dwóch technologii: fundamentalnych pocesów elektycznych, związanych z wytwazaniem kyształów mateiału plastycznego, oaz mechanicznych z siłami obciąŝającymi układ. Poces wytwazania plastycznych powłok metalicznych w takcie eksploatacji uządzenia pzepowadzono dla dwóch pieścieni obciąŝonych siłą zewnętzną z zastosowaniem dodatkowego, kontolowanego układu elektycznego. Wytwazanie odnawialnych powłok pzeciwzuŝyciowych osadzanych podczas pacy uządzenia pozwala wydłuŝyć okes eksploatacji mechanizmu bez konieczności pzestoju maszyny Steszczenie W pacy omówiono eakcję w mateiale konstukcyjnym, będącą odpowiedzią na obciąŝenie siłami mechanicznymi układu dwóch pieścieni współpacujących bocznymi powiezchniami. Obsewowane zjawiska: siły eakcji, wzost tempeatuy, wytwazanie wastwy eksploatacyjnej, zuŝycie mateiału (mikoskawanie i pocesy elektochemiczne) pzedstawiono w postaci wektoowej z uwzględnieniem watości skalanych. W waunkach eksploatacyjnych ilościowy udział kaŝdej z omawianych sił ulega zmianie w czasie. Dla stabilizacji pocesów powiezchniowych zastosowano dodatkowy układ elektyczny oddzielający pocesy elektochemiczne od pocesów pzebiegających w stefie obciąŝenia. Pozwala to połączyć dwie niezaleŝne technologie celem ealizacji wspólnego zadania wytwozenia, podczas eksploatacji uządzenia 3125

mechanicznego, wastwy powiezchniowej i jej zuŝycia w stefie obciąŝenia. Inceasing the pefomance chaacteistics of tibological systems Abstact The thesis discusses eactions in the constuction mateial, which is a esponse to the load of mechanical foces of two ings coopeating in side sufaces. The obseved phenomena: the foces of eaction, the tempeatue incease, the geneation of opeation laye, the wea of the mateial (micomachining and electochemical pocesses) ae shown in a vecto fom, including the value of the scala. In opeation conditions, the quantitative contibution of each of these foces is changing ove time. Fo the stabilization of the suface pocesses the additional electical system was used, which sepaated electochemical pocesses fom the ones taking place in the load zone. This allows to connect two independent technologies to cay out the common task - poduce, duing the opeation of a mechanical device, the suface laye and its weaing in the load zone. BIBLIOGRAFIA 1. Bhushan B.: (ed.) Nanotibology and nanomechanic. An Intoduction. Ed.: Spinge Velag 2008, 1516 p 2. Buakowski T.: Aeologia podstawy teoetyczne. Wyd. Instytut Technologii Eksploatacji, Radom, 2013 3. Buakowski T.: Aeologia. Powstanie i ozwój. Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji. Radom, 2007 4. Buakowski T., Wiezchoń W.: Suface engineeing of metals pinciples, equipment, technologies.crc Pess, Boca Raton-London-New Yok-Washington. D.C., 1999 5. Diejadin B. W., Kotowa N. A., Smigla W. P.: Adgezja twiodych tieł. Wyd. Nauka, Moskwa 1973 6. Dyląg ś., Jakubowicz A., Ołoś Z.: Wytzymałość mateiałów. WNT, Waszawa 2003 7. Gakunov D. N.: Scienific discoveies in tibotechnologies. No-wea effect dunde fiction. Hydogen wea of metals. Moscow, 2006 8. Jawoski B.M., Dietłaf A.A.: Fizyka, poadnik encyklopedyczny. PWN, Waszawa, 1999 9. Kosmynina M.: Razobotka technologji powyszenia i znosostojkosti detalej maszyn c pomoszcziu kontola i upawlenia stuktuoj elektochimiczyskim metodom. Sankt-Petesbug. Wyd. S-PPTU, 2005 10. Kosmynina M.: Kształtowanie tibologicznych własności węzłów tacia popzez konstytuowanie technologicznej wastwy powiezchniowej. Tibologia, N 6,1999, s. 839 847 11. Kosmynina M.: Komputeowy system kontoli stanu wastw powiezchniowych mateiałów konstukcyjnych elementów maszyn. Logistyka 6/2010 12. Kosmynina M., Bukalska E.: Osadzanie powłok metalicznych w waunkach eksploatacji uządzeń technicznych. Logitans, VIII Naukowa Konfeencja Techniczna, Logistyka 3/2011 13. Kosmynina M.: Badania ozkładów pól elektycznych w mateiałowych systemach obciąŝonych mechanicznie z taciem. Logitans, VIII Naukowa Konfeencja Techniczna, Logistyka 3/2011 s. 1209-1221 14. Kosmynina M., Bukalska E., Michalak P.: Osadzanie powłok kompozytowych celem zmniejszania opoów w układzie skawania. Agencja wydawnicza SIMP, Mechanik n 1/2012, s.34 XIV 15. Kosmynina M.: Stabilizacja współczynnika tacia w modelowym łoŝysku ślizgowym. Tibologia 3/2012 s. 69-76 16. Kosmynina M., Bukalska E., Michalak P.: Osadzanie cienkich wastw powiezchniowych z elektolitu na bazie hydoafinatu. monogafia: INNOVATIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY 2 Wyd. Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwazania, Kaków, 2012 s.383-391 ISBN 978-83-931239-6-3. Dukania UNIDRUK. N ewid.2/2012 17. Kotnaowski A.: Antiwea popeties of lubicants modified with metal paticles. Tibologia 4/2010 3126

18. Kusiak C.: Adhesion of metals and sliding fiction. Tibologia 2/2007 19. Laowski Z. Tibologia: tacie, zuŝywanie i smaowanie. Oficyna wydawnicza Politechniki Wocławskiej, Wocław 2008 20. Legutko S., Nosal S.: Kształtowanie technologicznej i eksploatacyjnej wastwy wiezchniej części maszyn. Wyd. Ośodek Wydawnictw naukowych, Poznań, 2004 21. Mechanika teoetyczna, t.1 Podstawy mechaniki, cz.1 i2, pod edakcją H. Zaoskiego, PWN, Waszawa 1985 22. Olszak W.: Obóbka skawaniem. Waszawa, WNT, 2008 23. Tibologia i tybotechnika (pod ed. Szczeka M., Wiśniewskiego M.) Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom, 2000 24. Wiśniakowski P.: Mechanika teoetyczna. Oficyna Wydawnicza Politechniki Waszawskiej, Waszawa 2007 3127