{"id":8534,"date":"2020-07-01T18:59:15","date_gmt":"2020-07-01T18:59:15","guid":{"rendered":"https:\/\/nanovea.com\/?p=8534"},"modified":"2023-11-13T22:17:09","modified_gmt":"2023-11-13T22:17:09","slug":"lozysko-kulkowe-odpornosc-na-zuzycie-wykorzystanie-makro-tribologii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/lozysko-kulkowe-odpornosc-na-zuzycie-wykorzystanie-makro-tribologii\/","title":{"rendered":"\u0141o\u017cyska kulkowe: badanie odporno\u015bci na zu\u017cycie przy du\u017cych si\u0142ach"},"content":{"rendered":"


\n
\n<\/a><\/p>\n

WPROWADZENIE<\/strong><\/em><\/h2>\n

\u0141o\u017cysko kulkowe wykorzystuje kulki do zmniejszania tarcia obrotowego i przenoszenia obci\u0105\u017ce\u0144 promieniowych i osiowych. Kulki tocz\u0105ce si\u0119 pomi\u0119dzy bie\u017cniami \u0142o\u017cyska wytwarzaj\u0105 znacznie ni\u017cszy wsp\u00f3\u0142czynnik tarcia (COF) w por\u00f3wnaniu do dw\u00f3ch p\u0142askich powierzchni \u015blizgaj\u0105cych si\u0119 po sobie. \u0141o\u017cyska kulkowe s\u0105 cz\u0119sto nara\u017cone na wysoki poziom napr\u0119\u017ce\u0144 kontaktowych, zu\u017cycie i ekstremalne warunki \u015brodowiskowe, takie jak wysokie temperatury. Dlatego te\u017c odporno\u015b\u0107 kulek na zu\u017cycie pod du\u017cymi obci\u0105\u017ceniami i w ekstremalnych warunkach \u015brodowiskowych ma kluczowe znaczenie dla wyd\u0142u\u017cenia \u017cywotno\u015bci \u0142o\u017cyska kulkowego, co pozwala obni\u017cy\u0107 koszty i czas napraw i wymian.
\n\u0141o\u017cyska kulkowe mo\u017cna znale\u017a\u0107 w prawie wszystkich zastosowaniach obejmuj\u0105cych cz\u0119\u015bci ruchome. S\u0105 powszechnie stosowane w bran\u017cach transportowych, takich jak przemys\u0142 lotniczy i samochodowy, a tak\u017ce w przemy\u015ble zabawkowym, kt\u00f3ry produkuje takie przedmioty, jak fidget spinner i deskorolki.<\/p>\n

OCENA ZU\u017bYCIA \u0141O\u017bYSK KULKOWYCH PRZY DU\u017bYCH OBCI\u0104\u017bENIACH<\/strong><\/em><\/h2>\n

\u0141o\u017cyska kulkowe mog\u0105 by\u0107 wykonane z obszernej listy materia\u0142\u00f3w. Powszechnie stosowane materia\u0142y obejmuj\u0105 metale, takie jak stal nierdzewna i stal chromowa, lub ceramik\u0119, tak\u0105 jak w\u0119glik wolframu (WC) i azotek krzemu (Si3n4). Aby mie\u0107 pewno\u015b\u0107, \u017ce produkowane \u0142o\u017cyska kulkowe posiadaj\u0105 wymagan\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie, idealn\u0105 dla danych warunk\u00f3w zastosowania, konieczne s\u0105 rzetelne oceny tribologiczne przy du\u017cych obci\u0105\u017ceniach. Testy trybologiczne pomagaj\u0105 w ilo\u015bciowym okre\u015bleniu i por\u00f3wnaniu zachowa\u0144 zwi\u0105zanych ze zu\u017cyciem r\u00f3\u017cnych \u0142o\u017cysk kulkowych w kontrolowany i monitorowany spos\u00f3b, aby wybra\u0107 najlepszego kandydata do docelowego zastosowania.<\/p>\n

CEL POMIARU<\/strong><\/em><\/h2>\n

W tym badaniu prezentujemy Nanove\u0119 Tribometr<\/a> jako idealne narz\u0119dzie do por\u00f3wnywania odporno\u015bci na zu\u017cycie r\u00f3\u017cnych \u0142o\u017cysk kulkowych przy du\u017cych obci\u0105\u017ceniach.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Rysunek 1: Konfiguracja testu \u0142o\u017cyska.<\/em><\/h6>\n

PROCEDURA TESTOWA<\/strong><\/em><\/h2>\n

Wsp\u00f3\u0142czynnik tarcia, COF i odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie \u0142o\u017cysk kulkowych wykonanych z r\u00f3\u017cnych materia\u0142\u00f3w oceniano za pomoc\u0105 Tribometru Nanovea. Jako materia\u0142 przeciwleg\u0142y zastosowano papier \u015bcierny o ziarnisto\u015bci P100. \u015alady zu\u017cycia \u0142o\u017cysk kulkowych zbadano za pomoc\u0105 a Nanovea<\/strong> Bezkontaktowy Profiler 3D po zako\u0144czeniu test\u00f3w zu\u017cycia. Parametry badania podsumowano w tabeli 1. Szybko\u015b\u0107 zu\u017cycia, K<\/strong>, oceniono wed\u0142ug wzoru K=V\/(F\u00d7s)<\/strong>gdzie V <\/strong>jest obj\u0119to\u015bci\u0105 zu\u017cyt\u0105, F<\/strong> jest obci\u0105\u017ceniem normalnym, a s<\/strong> jest odleg\u0142o\u015bci\u0105 po\u015blizgu. Blizny spowodowane zu\u017cyciem pi\u0142ki zosta\u0142y ocenione przez a Nanovea<\/strong> Bezdotykowy profiler 3D zapewniaj\u0105cy precyzyjny pomiar obj\u0119to\u015bci zu\u017cycia.
\nZautomatyzowana, zmotoryzowana funkcja pozycjonowania promieniowego umo\u017cliwia trybometrowi zmniejszenie promienia toru zu\u017cycia na czas trwania testu. Ten tryb testowy nazywany jest testem spiralnym i zapewnia, \u017ce \u0142o\u017cysko kulkowe zawsze \u015blizga si\u0119 po nowej powierzchni papieru \u015bciernego (rysunek 2). Znacz\u0105co poprawia powtarzalno\u015b\u0107 badania odporno\u015bci na zu\u017cycie na kuli. Zaawansowany 20-bitowy enkoder do wewn\u0119trznej kontroli pr\u0119dko\u015bci i 16-bitowy enkoder do zewn\u0119trznej kontroli po\u0142o\u017cenia zapewniaj\u0105 precyzyjne informacje o pr\u0119dko\u015bci i po\u0142o\u017ceniu w czasie rzeczywistym, umo\u017cliwiaj\u0105c ci\u0105g\u0142\u0105 regulacj\u0119 pr\u0119dko\u015bci obrotowej w celu uzyskania sta\u0142ej pr\u0119dko\u015bci liniowego po\u015blizgu na styku.
\nNale\u017cy pami\u0119ta\u0107, \u017ce w tym badaniu zastosowano papier \u015bcierny o ziarnisto\u015bci P100, aby upro\u015bci\u0107 zachowanie si\u0119 r\u00f3\u017cnych materia\u0142\u00f3w kulek podczas zu\u017cycia i mo\u017cna go zast\u0105pi\u0107 dowoln\u0105 inn\u0105 powierzchni\u0105 materia\u0142u. Mo\u017cna zast\u0105pi\u0107 dowolny materia\u0142 sta\u0142y, aby symulowa\u0107 dzia\u0142anie szerokiego zakresu z\u0142\u0105czy materia\u0142owych w rzeczywistych warunkach zastosowania, takich jak ciecz lub smar.
\n\"\"<\/p>\n

Rysunek 2: Ilustracja spiralnych przej\u015b\u0107 \u0142o\u017cyska kulkowego na papierze \u015bciernym.<\/em><\/h6>\n
\"\"<\/a><\/h6>\n
Tabela 1: Parametry testowe pomiar\u00f3w zu\u017cycia.<\/em><\/h6>\n

 <\/p>\n

WYNIKI I DYSKUSJA<\/strong><\/em><\/h2>\n

Szybko\u015b\u0107 zu\u017cycia jest istotnym czynnikiem okre\u015blaj\u0105cym \u017cywotno\u015b\u0107 \u0142o\u017cyska kulkowego, natomiast niski wsp\u00f3\u0142czynnik COF jest po\u017c\u0105dany w celu poprawy wydajno\u015bci i wydajno\u015bci \u0142o\u017cyska. Rysunek 3 por\u00f3wnuje ewolucj\u0119 COF dla r\u00f3\u017cnych \u0142o\u017cysk kulkowych w por\u00f3wnaniu z papierem \u015bciernym podczas test\u00f3w. Kulka ze stali Cr wykazuje zwi\u0119kszony wsp\u00f3\u0142czynnik COF o ~0,4 podczas testu zu\u017cycia w por\u00f3wnaniu z ~0,32 i ~0,28 w przypadku \u0142o\u017cysk kulkowych SS440 i Al2O3. Z drugiej strony pi\u0142ka WC wykazuje sta\u0142y wsp\u00f3\u0142czynnik COF wynosz\u0105cy ~0,2 w ca\u0142ym te\u015bcie zu\u017cycia. W ka\u017cdym te\u015bcie mo\u017cna zaobserwowa\u0107 obserwowalne zmiany wsp\u00f3\u0142czynnika COF, kt\u00f3re przypisuje si\u0119 wibracjom powodowanym przez ruch \u015blizgowy \u0142o\u017cysk kulkowych po szorstkiej powierzchni papieru \u015bciernego.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

Rysunek 3: Zmiany COF podczas test\u00f3w zu\u017cycia.<\/em><\/h6>\n

Na rysunkach 4 i 5 por\u00f3wnano \u015blady zu\u017cycia \u0142o\u017cysk kulkowych po ich pomiarze odpowiednio za pomoc\u0105 mikroskopu optycznego i bezkontaktowego profilera optycznego Nanovea, a tabela 2 podsumowuje wyniki analizy \u015bladu zu\u017cycia. Profiler 3D Nanovea precyzyjnie okre\u015bla stopie\u0144 zu\u017cycia \u0142o\u017cysk kulkowych, umo\u017cliwiaj\u0105c obliczenie i por\u00f3wnanie stopnia zu\u017cycia r\u00f3\u017cnych \u0142o\u017cysk kulkowych. Mo\u017cna zaobserwowa\u0107, \u017ce kulki Cr Steel i SS440 wykazuj\u0105 po testach zu\u017cycia znacznie wi\u0119ksze sp\u0142aszczone \u015blady zu\u017cycia w por\u00f3wnaniu do kulek ceramicznych tj. Al2O3 i WC. Kulki Cr Steel i SS440 charakteryzuj\u0105 si\u0119 por\u00f3wnywalnym wsp\u00f3\u0142czynnikiem zu\u017cycia odpowiednio 3,7\u00d710-3 i 3,2\u00d710-3 m3\/Nm. Dla por\u00f3wnania kula Al2O3 wykazuje zwi\u0119kszon\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie przy szybko\u015bci zu\u017cycia 7,2\u00d710-4 m3\/Nm. Kula WC ledwo wykazuje drobne zarysowania na p\u0142ytkim obszarze zu\u017cycia, co skutkuje znacznie zmniejszonym wsp\u00f3\u0142czynnikiem zu\u017cycia wynosz\u0105cym 3,3\u00d710-6 mm3\/Nm.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Rysunek 4: \u015alady zu\u017cycia \u0142o\u017cysk kulkowych po testach.<\/i><\/h6>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Rysunek 5: Morfologia 3D \u015blad\u00f3w zu\u017cycia na \u0142o\u017cyskach kulkowych.<\/em><\/h6>\n

\"\"<\/p>\n

Tabela 2: Analiza \u015blad\u00f3w zu\u017cycia \u0142o\u017cysk kulkowych.<\/em><\/h6>\n

Rysunek 6 przedstawia obrazy mikroskopowe \u015blad\u00f3w zu\u017cycia wytwarzanych na papierze \u015bciernym przez cztery \u0142o\u017cyska kulkowe. Jest oczywiste, \u017ce kula WC wykazywa\u0142a najci\u0119\u017cszy \u015blad zu\u017cycia (usuwaj\u0105c prawie wszystkie cz\u0105steczki piasku na swojej drodze) i posiada najlepsz\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie. Dla por\u00f3wnania, kulki ze stali Cr i SS440 pozostawi\u0142y du\u017c\u0105 ilo\u015b\u0107 metalowych resztek na \u015bcie\u017cce zu\u017cycia papieru \u015bciernego.
\nObserwacje te dodatkowo pokazuj\u0105 znaczenie korzy\u015bci p\u0142yn\u0105cych z testu spiralnego. Dzi\u0119ki temu \u0142o\u017cysko kulkowe zawsze \u015blizga si\u0119 po nowej powierzchni papieru \u015bciernego, co znacznie poprawia powtarzalno\u015b\u0107 badania odporno\u015bci na zu\u017cycie.
\n\"\"<\/a><\/p>\n

Rysunek 6: \u015alady zu\u017cycia papieru \u015bciernego na r\u00f3\u017cnych \u0142o\u017cyskach kulkowych.<\/em><\/h6>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

PODSUMOWANIE<\/strong><\/em><\/h2>\n

Odporno\u015b\u0107 \u0142o\u017cysk kulkowych na zu\u017cycie pod wysokim ci\u015bnieniem odgrywa kluczow\u0105 rol\u0119 w ich dzia\u0142aniu. Ceramiczne \u0142o\u017cyska kulkowe charakteryzuj\u0105 si\u0119 znacznie zwi\u0119kszon\u0105 odporno\u015bci\u0105 na zu\u017cycie w warunkach du\u017cych napr\u0119\u017ce\u0144 oraz redukuj\u0105 czas i koszty zwi\u0105zane z napraw\u0105 lub wymian\u0105 \u0142o\u017cysk. W tym badaniu \u0142o\u017cysko kulkowe WC wykazuje znacznie wy\u017csz\u0105 odporno\u015b\u0107 na zu\u017cycie w por\u00f3wnaniu z \u0142o\u017cyskami stalowymi, co czyni je idealnym kandydatem do zastosowa\u0144 \u0142o\u017cyskowych, w kt\u00f3rych wyst\u0119puje du\u017ce zu\u017cycie.
\nTrybometr Nanovea zosta\u0142 zaprojektowany z my\u015bl\u0105 o wysokim momencie obrotowym dla obci\u0105\u017ce\u0144 do 2000 N oraz precyzyjnym i kontrolowanym silniku dla pr\u0119dko\u015bci obrotowych od 0,01 do 15 000 obr.\/min. Oferuje powtarzalne badania zu\u017cycia i tarcia przy u\u017cyciu tryb\u00f3w obrotowych i liniowych zgodnych z ISO i ASTM, z opcjonalnymi modu\u0142ami zu\u017cycia i smarowania w wysokiej temperaturze dost\u0119pnymi w jednym, wst\u0119pnie zintegrowanym systemie. Ten niezr\u00f3wnany zakres pozwala u\u017cytkownikom symulowa\u0107 r\u00f3\u017cne, trudne \u015brodowiska pracy \u0142o\u017cysk kulkowych, w tym wysokie napr\u0119\u017cenia, zu\u017cycie i wysok\u0105 temperatur\u0119 itp. Dzia\u0142a r\u00f3wnie\u017c jako idealne narz\u0119dzie do ilo\u015bciowej oceny zachowa\u0144 tribologicznych materia\u0142\u00f3w o doskona\u0142ej odporno\u015bci na zu\u017cycie pod du\u017cymi obci\u0105\u017ceniami.
\nBezkontaktowy profiler 3D Nanovea zapewnia precyzyjne pomiary obj\u0119to\u015bci zu\u017cycia i dzia\u0142a jako narz\u0119dzie do analizy szczeg\u00f3\u0142owej morfologii \u015blad\u00f3w zu\u017cycia, zapewniaj\u0105c dodatkowy wgl\u0105d w podstawowe zrozumienie mechanizm\u00f3w zu\u017cycia.<\/p>\n

Przygotowane przez
\nDuanjie Li, dr Jonathan Thomas i Pierre Leroux<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

INTRODUCTION A ball bearing uses balls to reduce rotational friction and support radial and axial loads. The rolling balls between the bearing races produce much lower coefficient of friction (COF) compared to two flat surfaces sliding against each other. Ball bearings are often exposed to high contact stress levels, wear and extreme environmental conditions such […]<\/p>","protected":false},"author":7,"featured_media":8608,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[7,349,372,373,336],"tags":[],"class_list":["post-8534","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-laboratory-testing","category-linear-tribology","category-rotational-tribology","category-tribology-testing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8534","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8534"}],"version-history":[{"count":53,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8534\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":23408,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8534\/revisions\/23408"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8608"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8534"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8534"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/nanovea.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8534"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}