Skip to Main Content

Projekty badawcze w sieci VIA CARPATIA

Szczegóły projektu badawczego

Numer umowy
2021/05/X/ST8/00885
Wykonawcy badań/ podległość
Wydział Mechaniczny
Tytuł
Badanie intensywności generacji cząstek zużycia w kontakcie ślizgowym stal-tworzywo sztuczne
Streszczenie
Zadanie badawcze dotyczy intensywności generacji cząstek zużycia w kontakcie ślizgowym stal-tworzywo sztuczne. Właściwości tworzyw sztucznych (niski współczynnik tarcia, odporność na korozję) sprawiają, że badana para cierna często jest wykorzystywana w budowie maszyn na łożyska ślizgowe. Cząstki zużycia wydzielane w trakcie pracy takiej pary ciernej charakteryzują się rozmiarami mikro i nano przez co mogą wnikać do organizmu ludzkiego np. z wdychanym powietrzem. Na skutek długotrwałego oddziaływania takich zanieczyszczeń może dochodzić do poważnych chorób. Dlatego tak ważne jest poznanie mechanizmów generacji tych cząstek. Jest to szczególnie istotny problem w przypadku tworzyw sztucznych, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury (na skutek tarcia) może dochodzić do procesów chemicznych, w których cząstki będą powstawały nie tylko na skutek tarcia, a także w procesie nukleacji. W ramach działania naukowego zaplanowano przeprowadzenie szeregu badań eksperymentalnych, których efektem ma być zdobycie nowej wiedzy dotyczącej czynników wpływających na generowanie cząstek zużycia w kontakcie ślizgowym stal-tworzywo sztuczne. Badania będą przeprowadzone z wykorzystaniem tribometru typu trzpień-tarcza wyposażonego w komorę, do której dostarczane będzie oczyszczone powietrze (stanowisko znajduje się w laboratorium tribologicznym Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej). Ze stanowiskiem połączono aparaturę pozwalającą na pomiar rozkładu wielkości cząstek zużycia w zakresie od 10 nm do 10 µm (spektrometr optyczny OPS 3330 oraz spektrometr elektronowy SMPS 3910). Ze stanowiskiem badawczym współpracuje kaskadowy impaktor PM10, który pozwala na zbiór cząstek zużycia i dalszą ich analizę (np. mikroskopową, chemiczną, itp.). Materiały wytypowane do eksperymentu to tworzywa sztuczne stosowne na łożyska ślizgowe pracujące w szerokim zakresie obciążeń: PA (poliamid), PE (polietylen), POM (poliacetal), PTFE (teflon). Z materiałów tych zostaną wykonane trzpienie. Tarcze stanowiące przeciwpróbkę zostaną wykonane ze stali 40HMT w dwóch wariantach chropowatości powierzchni. Pierwszy wariant będzie odpowiadał jakości powierzchni szlifowanej (Ra 0,4), a drugi wykańczającej obróbce skrawaniem (Ra 3,2). Wyniki badań opisane w literaturze sugerują, że temperatura w strefie kontaktu jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wszystkie charakterystyki zawierające: siłę tarcia, mechanizm zużycia, intensywność zużycia, generację i rozkład wielkości cząstek, zmiany struktury i składu chemicznego materiałów pary ciernej, właściwości mechaniczne oraz inne. Dlatego ważnym czynnikiem rozpatrywanym w działaniu naukowym jest temperatura w strefie kontaktu. W zakres badań eksperymentalnych będą wchodziły: • testy tribologiczne z jednoczesnym pomiarem rozkładu wielkości cząstek w zakresie od 10 nm do 10 µm, intensywność zużycia i temperatura w strefie kontaktu, • analiza morfologiczna cząstek zużycia (rozmiar, kształt i struktura cząstek), • analiza mikroskopowa zużytych powierzchni. Planowanym efektem przeprowadzonych badań będzie dostarczenie nowej wiedzy na temat czynników wpływających na mechanizm generacji cząstek w kontakcie ślizgowym stal-tworzywo sztuczne w formie matematycznych zależności między intensywnością generacji cząstek, a charakterystykami tribologicznymi zawierającymi: intensywność zużycia, temperaturę, prędkość poślizgu i nacisk w strefie kontaktu. Realizacja działania naukowego powinna przynieść wymierne efekty naukowe, środowiskowe i praktyczne. Znaczenie naukowe polega na tym, że wyznaczony będzie związek między charakterystykami tribologicznymi, a intensywnością i mechanizmem generacji cząstek. Jest to ściśle związane z problemem ochrony środowiska, to jest minimalizacją generacji cząstek zanieczyszczeń od zespołów ciernych w celu ochrony zdrowia ludzi przebywających w pomieszczeniach, gdzie pracują takie pary cierne. Znaczenie praktyczne polega na tym, że uzyskane zależności mogą być zastosowane przy projektowaniu szerokiego spektrum zespołów łożysk ślizgowych optymalnych pod względem ekologicznym.
Program
MINIATURA
Uczelnia
Politechnika Białostocka
Slowa Kluczowe
generacja cząstek zużycia; kontakt ślizgowy; stal; tworzywo sztuczne; zużycie

Informacje o projekcie

Stopka
Minister Nauki

Zadanie finansowane w ramach zlecenia
Ministra Nauki pod nazwą "Politechniczna Sieć VIA CARPATIA im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego" w latach 2022-2025

MNiSW
Wersja: 0.1b Właścicielem i administratorem danych zawartych w bazie danych są uczelnie: Politechnika Rzeszowska, Politechnika Lubelska oraz Politechnika Białostocka. Zaprojektowanie witryny: Paweł Kuraś, Krzysztof Demidowski, Veronika Vanivska
Built with using Oracle APEX