Ghostscript wrapper for D:\BBB-ARCH\ARCHIWUM-lata-78-71\MTS73_t11z1_4\MTS72_t10z1_4\mts72_t10z1.pdf M E C H AN I K A TEORETYCZNA I  STOSOWANA 1, 10  (1972) N AP R Ę Ż E N IA  KON TAKTOWE W E LE M E N TAC H  M ASZYN  W Ś WIETLE BADAŃ   ZAG AD N IEN IA E LASTOH YD R OD YN AM I C Z N E G O  SM AROWAN IA* JACEK  S T U P N I C K I  (WARSZAWA) Oznaczenia E  m oduł   Younga, j  1 r i  v  2  l  ?'  2 i E'  zredukowany  m oduł   Youn ga  wyraż ony  przez  wzór  —-  — — I  ——]  — I , E  2  i  E p   E w   J F  wartość  naprę ż eń  stycznych  wywoł ują cych  1 izochromę , n  rzą d  izochromy, Po  maksymalne  naciski  wedł ug  H ertza, Rp  promień  bież ni  pierś cienia, R w   promień  bież ni  walca, R  prom ień  zastę pczego  walca  wyraż ony  nastę pują co  —  =   1  , R  Rp  Rw t  naprę ż enia  styczne, K  współ czynnik  redukcji  maksymalnych  naprę ż eń  stycznych  wyraż ony  przez  x  — Tmax  z  olejem T m a x  bez  oleju V p   prę dkość  bież ni  pierś cienia, V w   prę dkoś ci  bież ni  walca, Ho  lepkość  oleju  pod  ciś nieniem  atmosferycznym  i w temperaturze pomiarów, a  współ czynnik  wzrostu  lepkoś ci  z  ciś nieniem  we  wzorze  / i =  / t o e c "', V w p  współ czyn n ik  poś lizgu  wyraż ony  przez  p  «=•   1. 1.  Wstę p Badan ia prowadzon e w szeregu  oś rodków  nad zagadnieniami  elastohydrodynamicznego sm arowan ia  wykazują ,  że  nieprzerwana  warstwa  oleju  oddzielają ca  współ pracują ce  po- wierzchnie  elementów  maszyn  jest  zjawiskiem  wystę pują cym  czę ś ciej  niż  się   tego  dawniej spodziewano.  D o  typowych  elementów  maszyn  pracują cych  w  warunkach  elastohydro- dynamicznego  sm arowan ia  należą   ł oż yska  toczne,  zę by  kół  zę batych,  krzywki  it p. *)  H I  n agroda  n a Ogólnopolskim  Kon kursie  n a prace  doś wiadczalne  z  mechaniki,  zorganizowanym przez  Oddział   G liwicki  P T M T S  w  1970  r. 158  J.  STU PN ICKI Szereg  waż nych  czynników  odróż n ia  elastohydrodyn am iczn e  sm arowan ie  od  klasycz- nego  sm arowania  hydrodynam icznego.  C zynnikam i  tymi  są :  wpł yw  wysokiego  ciś nienia na  lepkość  oleju,  ś ciś liwość  oleju,  sprę ż yste  odkształ cenie powierzchni,  szorstkość  powierz- chni  i  lokalne  zmiany tem peratury. Kiedy  pod  wpł ywem  ciś nienia  powierzchnie  ciał   ulegają   deformacji,  zmienia  się   kształ t szczeliny  olejowej,  co wpł ywa  n a rozkł ad ciś nień w warstwie  oleju.  Rozwią zanie  zagadn ien ia musi  jednocześ nie  speł niać  równ an ia  hydrodyn am iki  uwzglę dniając  zm ian ę   wł asnoś ci cieczy  z ciś nieniem i tem peraturą , jak  i równ an ia  sprę ż ystoś ci. Z agadnienie jest  zł oż one,  a  rozwijają c  je  należy  mieć  stale  n a  uwadze  rzą d  wielkoś ci charakterystycznych  param etrów.  D la  wię kszoś ci  technicznie  waż nych  przypadków  sze- rokość  kon taktu  wynosi  5  =   0, 1—0, 5  mm ,  grubość  warstwy  h  —  (5- ^20)- 10~4  m m . Olej  wchodzą c  w  strefę   kon taktu  pod  ciś nieniem  atmosferycznym  zostaje  sprę ż ony  do p  =   500—1500  M N / m 2  i  odprę ż ony,  w  czasie  i  =   ( l- r 5)  •   10~ 5  sek,  co  odpowiada  prę d- koś ci  toczenia  V—  10m/ sek.  P om im o  tak  krótkiego  czasu,  olej  odbywa  dł ugą   drogę pomię dzy  współ pracują cymi  powierzchniami.  Stosunek  szerokoś ci  pola  styku  do  gruboś ci warstwy  wynosi  bowiem  —  =   500- rlOOO,  a  lokaln e  nierównoś ci  powierzchn i  wpł ywają nań  w  sposób  zasadniczy. W  literaturze  naukowej  ukazują   się   liczne  publikacje  poś wię cone  analizie  elastohydro- dynamicznego  smarowania.  P race  G R U BI N A  [11]  i  P ETRU SEWIC Z A  [12]  stał y  się   podstawą do  analiz  teoretycznych  [2, 5, 6, 7, 8],  C harakteryzują c  je  ogólnie  m oż na  stwierdzić,  że dla  rozwią zania  zagadnienia  muszą   być  czynione  daleko  idą ce  uproszczenia.  W  szczegól- noś ci  uproszczenia  te  polegają   n a  przyjmowaniu  wł asnoś ci  olejów  n a  podstawie  bad ań statycznych,  zaniedbywaniu  efektów  termicznych  i  odprowadzan ia  ciepł a,  zan iedban ia wpł ywu  obecnoś ci  faz  lotnych  w  oleju,  co  zasadniczo  zmienia  ś ciś liwoś ć,  i  zaniedbaniu róż nic  prę dkoś ci  wzdł uż  gruboś ci  warstwy  oleju. Powyż sze  fakty  skł aniają   do  poszukiwań  wyjaś nienia  zagadnień  kon taktu  n a  drodze badań  doś wiadczalnych,  uwzglę dniają cych  specyfikę   zjawiska. Z  pun ktu widzenia  zastosowań  do projektowania  ł oż ysk  tocznych, szczególne  znaczenie m a  okreś lenie  gruboś ci  warstwy  w  zależ noś ci  od  szeregu  czynników  takich, ja k  geom etria kon taktu, wielkość  obcią ż enia, prę dkość toczenia i poś lizgu,  lepkość  oleju  it p. Z agadn ien iu temu  poś wię cono  szereg  prac  doś wiadczalnych  [3, 4,  13]  ujmują cych  wyniki  w  postaci wzorów  lub  wykresów  okreś lają cych  potrzebn e  wartoś ci  w  sposób  jedn ozn aczn y. D rugim  zagadnieniem jest  okreś lenie  rozkł adu ciś nień  w  warstwie  oleju  i  odpowiadają - cego mu rozkł adu naprę ż eń w ciał ach stał ych w funkcji  wymienionych powyż ej  param etrów. Z agadnienie  to,  szczególnie  waż ne  z  pun ktu  widzenia  wytrzymał oś ci  zmę czeniowej, interesują cej  zarówno  projektan tów  ł oż ysk  tocznych, jak  i  przekł adn i  zę batych,  nie  zna- lazł o  dotychczas  zadowalają cego  rozwią zania.  Z uwagi  n a  bardzo  m ał e  wymiary  badan ego obszaru  w  stosunku  do  istnieją cych  elementów  pom iarowych ,  uzyskanie  wyników  na rzeczywistych  konstrukcjach jest  niemoż liwe.  Badan ia  ograniczają   się   wię c  bą dź  d o  stwier- dzenia  wpł ywu  gruboś ci  warstwy  n a  trwał ość  kon strukcji  [1,  13],  bą dź  do  wyznaczenia interesują cych  wielkoś ci  n a  modelach  o  zwię kszonej  strefie  ko n t akt u  drogą   modyfikacji geometrii  [10].  Wią że  się   z  tym  odejś cie  od  charakterystycznych  param etrów  kon taktu takich, ja k  wielkość  nacisku  i  czas  przechodzenia  oleju  przez  strefę   ko n t akt u . N AP R Ę Ż E N IA  KON TAKTOWE  W  ELEM EN TAC H   M ASZYN 159' Autor  w  swojej  wcześ niejszej  pracy  [14]  wykazał   istnienie  wpł ywu  warstwy  oleju  n a rozkł ad  nacisków.  P odan e  t am  wyniki  dotyczą ce  rozkł adu ciś nień  i  naprę ż eń  w  zależ noś ci od prę dkoś ci  toczenia poś lizgu  i lepkoś ci  oleju  oparte był y  na  badaniach wykonanych  przy m ał ych  ciś nieniach  rzę du p  =   30  M N / m 2 .  P raca  prezen towan a  obecnie  omawia  uzyskane ostatn io  n a  ulepszonym  stanowisku  badawczym  wyniki  dotyczą ce  wpł ywu  warstwy  oleju przy  dziesię ciokrotnie  wyż szych  ciś nieniach. 2.  Opis  aparatury  i  technika  pomiarów Badan ia  był y  przeprowadzon e  przy  uż yciu  elastooptycznej  metody  pomiaru  naprę ż eń ,, pozwalają cej  uzyskać  w  czasie  m ikrosekundy  rozkł ad naprę ż eń w cał ym badanym  obszarze. U ż ycie  odpowiednich  m ateriał ów  n a  modele  walców  współ pracują cych  gwarantuje,  że Rys.  1 pom iar jest  bezinercyjny.  P rzy  odpowiednio  dobran ym ukł adzie optycznym  m oż na  uzyskać dan e  o  naprę ż eniach  w  pun ktach  odległ ych  o  uł am ki  milimetra,  co przy  stosowaniu  wszy- stkich  innych  m etod  analizy  n aprę ż eń jest  nieosią galne. 160  J.  STU PN ICKI Rysunek  1  przedstawia  ogólny  widok,  a  rys.  2  schem at  urzą dzenia  pom iarowego. Z aprojektowane  ono był o w  ten  sposób,  by  m ogł o być  umieszczone  pom ię dzy  elementami ukł adu  optycznego  polaryskopu. M odele  pomiarowe  walców  wykonane  z  plastyku  CR- 39  posiadał y  wym iary:  ś rednica d p   —  120 mm , grubość  t p   =   18 m m ; obcią ż ane  był y d o ^ 0  =   30  M N / m 2 .  M odele wykon an e ze  szkł a  miał y ś rednicę   d s   =   125  m m  i  grubość  t s   =   25  m m ;  obcią ż ane  był y  do p 0   =   210 M N / m 2,  gdzie/ J0  oznacza maksymalne  naciski  w  miejscu  ko n t akt u wedł ug wzorów  H ertza. Warunki  kon taktu  realizowane  był y  przez  docisk  modeli  do  wewnę trznej  powierzchni pierś cienia  stalowego  o  ś rednicy  d p   =   260  mm  i  ś rednicy  zewnę trznej  d p   =   400  mm uł o- ż yskowanego na trzech rolkach. Wielkiej  starannoś ci w czasie  budowy  urzą dzenia  wymagał o Pierś cień  stalowy Model Strefa  kontaktu Podpory  obrotowe Rys. 2 zapewnienie,  by  osie  m odelu,  pierś cienia  i  rolek  prowadzą cych  był y  równoległ e.  N awet niewielkie  odchylenia  tych  osi  od  równoległ oś ci  powodował y  drgan ia  ukł adu  i  niestabilną pracę   pierś cienia. D owolny  nacisk  w  miejscu  kon taktu  wywoł ywany  był   sprę ż yną   poł ą czoną   przez element  dynamometryczny  z dź wignią, w  której  osadzon o  ł oż yska  modelu  walca. Z arówn o  model  walca, jak  i pierś cień  był y  n apę dzane  osobn ym i  silnikami  dla  umoż li- wienia  badania  w  warun kach  toczenia  i  toczenia  z  poś lizgiem. Pierś cień  napę dzany  był   silnikiem  prą du  zmiennego  przez  pas  klinowy.  Z m ien n e przeł oż enie  pozwalał o  uzyskiwać  trzy  prę dkoś ci  obrotów  odpowiadają ce  prę dkoś ci  we- wnę trznej  bież ni  pierś cienia  V p   —  3,1  m/ sek,  V p   —  8,8  m/ sek  i  V p   =   17,2  m/ sek.  M odel walca  był   napę dzany  silnikiem  prą du  stał ego,  który  umoż liwiał   cią głą   zmianę   prę dkoś ci bież ni  walca  od  V w   =   0  do  V w   =   35,5  m/ sek. P rę dkoś ci  walca  i  pierś cienia  był y  mierzone  za  pom ocą   ukł adu fotokom órek,  których wskazania  rejestrowano  na  taś mie  oscylografu.  D okł adn ość  tego  typu  pom iarów  prę dkoś ci oceniono  n a  okoł o  3%. N a  bież nię   walca  i  pierś cienia  n atryskiwan o  olej.  Stosowan o  kilka  gatun ków  olejów przekł adniowych,  olej  H ipol  10 i  H ipol  15, Spirax  90 E P . Obrazy  izochrom  odpowiadają ce  dynamicznym  n aprę ż en iom  uzyskiwano  fotografują c strefę   kon taktu  w  ś wietle  m on ochrom atyczn ym  (A  =   4470 A)  pochodzą cym  z  lam py bł yskowej  duż ej  mocy.  Czas  naś wietlania  filmu  wynosił   okoł o  1  m ikrosekun dy. N AP R Ę Ż E N IA  KON TAKTOWE  W  ELEM EN TACH   M ASZYN   161 D la  sprawdzenia  prawidł owego  dział ania  aparatury  i  czuł oś ci  optycznej  materiał u modelowego  wykon an o  zdję cia  rozkł adu  izochrom  obcią ż ając  walec  statycznie  i  w  czasie toczenia  z  róż nymi  prę dkoś ciam i.  Otrzymane  rozkł ady  izochrom  statyczne  i  dynamiczne dla  suchego  kon taktu  nie wykazywał y  róż nic co ś wiadczy,  że materiał y stosowane  na  walce w  zakresie  stosowanych  prę dkoś ci  toczenia nie wykazują   histerezy  sprę ż ystej  ani  optycznej. Rysunek  3  przedstawia  rozkł ad  izochrom  dla  suchego  kon taktu  przy  uż yciu  walca szklanego.  Obcią ż enie  jedn ostkowe  P =   160 K N / m wywoł uje  maksymalne  naciski  wedtug H ertza  p 0   =   163  M N / m 2 . I zochrom y są  to miejsca  geometryczne pun któw, w których naprę ż enia styczne  r w pł asz- czyź nie  m odelu  są   stał e.  Wartość  naprę ż eń  stycznych  jest  dan a  równaniem T =  nF, gdzie  n jest  rzę dem  izochrom y,  F—stał ą   modelową . N ajwię kszy  rzą d  izochrom y  n m!iX ,  a  wię c  i  T m a x ,  wystę puje  nieco  pod  powierzchnią bież ni.  P rzy  zastosowan iu  techn iki  fotografowania  izochrom ,  najmniejsza  róż nica  w  war- toś ci  izochrom ,  którą   m oż na  odczytać  wynosi  0,25 rzę du.  Jeś li  «r a a x  utrzymywać  n a  po- ziomie  15 izochrom  dokł adn ość odczytu  moż emy  ocenić na ±   1,6%. Rys.  3 We  wcześ niejszych  badan iach  autora  [14]  plastykowe  modele  walców  miał y  budowę warstwową .  Z ewnę trzne  warstwy  wykonan e  był y ze szkł a  organicznego,  optycznie  nieczu- ł ego,  a warstwa  wewn ę trzna  C R- 39.  Taka  budowa  m odelu  pozwalał a  wyznaczyć  rozkł ad n aprę ż eń w ś rodkowej  warstwie  walca.  Badania te wykazał y, że dla rozważ anych  wymiarów pola  styku  i  stosun ku  gruboś ci  modelu  do  gruboś ci  warstwy  oleju  upł yw  boczny  oleju m oże  być  zan iedban y. Aby  otrzym an e  wyniki  m ogł y być porównywane  z  otrzymanymi  przez  innych  autorów przyję to  stosowane  zazwyczaj  [9]  bezwymiarowe  współ czynniki  charakteryzują ce  warunki kon taktu. 11  Mechanika  teoretyczna Rys.  4 Rys.  5 [1621 N AP R Ę Ż E N IA  KON TAKTOWE  W  ELEM EN TACH   MASZYN   163 Współ czynniki  te w  omawianych  pom iarach zmieniał y się  w nastę pują cych  granicach: P a r a m e t r  p r ę d ko ś ci  U =  - ^ f  =   2-   1O~ 10  d o  1 0 - l O "1 0 . P P aram etr  obcią ż enia  W  = E'R  ' W   =  10~ 4 dla  modeli  plastykowych, W =  1,05-  10~ s do  1,42-  10- 5 dla modeli  szklanych. P aram etr  materiał owy  G = aE', G  =   160 dla  modeli  plastykowych, G  =  2600  dla  modeli  szklanych. 3.  Wyniki Rysunek  4  ukazuje  rozkł ad  izochrom  w  strefie  kon taktu  w  czasie  toczenia  modelu z  CR- 39 ze sm arowaniem  bież ni.  Widzimy  wyraź ną   zmianę   rozkł adu izochrom w porów- n an iu  do rozkł adu izochrom  kon taktu  suchego  (rys.  3).  M usi  to być  efektem  róż nicy  roz- kł adu  nacisków  pomię dzy  walcem  a  pierś cieniem,  wystę pują cych  dla kon taktu  suchego i  dla kon taktu w przypadku  toczenia z  olejem. Rysunki  5a, b i 6a, b podają   przykł adowo dwa kom plety obrazów  izochrom uzyskanych dla  plastykowych  i  szklanych  modeli  dla warunków  kon taktu  suchego  i  smarowanego, gdy  pozostał e warun ki  takie, jak cał kowite  obcią ż enie,  prę dkoś ć, poś lizg  w danym komp- lecie  są   te  same. P orówn an ie  rys. a) i  b)  każ dego  z kompletów  pozwala  n am  wycią gnąć  wniosek,  że dla  stosowanego  w pom iarach zakresu  param etrów  rozkł ad ciś nień w warstwie  oleju  róż ni się   znacznie  od eliptycznego  rozkł adu  H ertza. R ozkł ady  izochrom  dla toczenia  z  olejem  są   niesymetryczne  wzglę dem  osi ł ą czą cych ś rodek  walca  i  pierś cienia.  I zochrom y  są   rozrzedzone  przy  wejś ciu  w  strefę   kon taktu, a  zgę szczone  przy  wyjś ciu.  To wskazuje  na inne  gradienty  wzrostu  i  spadku  ciś nienia w  warstwie  oleju. W  warun kach  sm arowanego  kon taktu  maksymalny  rzą d  izochrom «m a x jest  niż szy niż dla  tego  samego  obcią ż enia  dla suchego  kon taktu.  Ten  fakt  jest  bardzo  istotny,  gdyż wy- kazuje,  że obecność  oleju  w miejscu  styku  redukuje  maksymalne naprę ż enia  styczne  r m a x . D la  kom pletów  podan ych  n a rys. 5 i  6 «m a x jest  zmniejszone  przez  warstwę   oleju  odpo- wiednio  o  20 i  33%. Z m ian a  w  rozkł adzie  izoch rom  w  okolicy  miejsca  styku  wskazuje,  że  powierzchnia przenoszą ca  obcią ż enie  w  warun kach  kon taktu  smarowanego  jest  zwię kszona  2- 3  razy w  stosun ku  do  ko n t akt u  suchego. Ciekawych  informacji  dostarcza  porówn an ie  rozkł adów  izochrom  pokazanych  na rys.  5b i  6b. Obydwa  uzyskane  dla smarowania  tym samym  olejem  przy  tej samej  prę d- koś ci  toczenia  róż nią   się   obcią ż eniem  i  wł asnoś ciami  sprę ż ystymi  modelu.  Rozkł ad  izo- chrom  n a rys. 5b dla m odelu  plastykowego  odpowiada  analizie  zjawiska  przy  zał oż eniu odkształ calnoś ci  walca  i  stał ej  lepkoś ci  oleju,  podczas  gdy rozkł ad  izochrom  n a rys.  6b dla  modelu  szklanego  odpowiada  analizie, uwzglę dniają cej  odkształ calność walca  i zmianę Rys.  7 1164] N AP R Ę Ż E N IA  KON TAKTOWE  W  ELEM EN TACH   M ASZYN 165 pod  wpł ywem  ciś nienia  lepkoś ci  oleju  (dla oleju  mineralnego  ciś nienie p 0   = 200 M N / m 2 wywoł uje  pię ć dziesię ciokrotny  wzrost  lepkoś ci). C h arakter  przebiegu  izoch rom w  obydwu  przypadkach jest  podobn y,  dlatego  moż emy przyją ć,  że  pom im o  róż n ic  co do wartoś ci  ciś nienia,  charakter  zmiany  ciś nienia  wzdł uż brzegu  walca  jest  podobn y.  R ozkł ad  ciś nień  n a  brzegu  walca  odpowiadają cy  znanemu rozkł adowi  izochrom  m oż na  wyznaczyć  wieloma  m etodam i.  Posł ugują c  się  metodą   cha- Rozkł ad  wg  Hertza. Rys.  8 rakterystyk  [14] au t o r wyznaczył   przebieg  ciś nień  dla podan ego na rys.  7 obrazu izochrom. Odpowiadają cy  przebieg  ciś nień w warstwie  oleju  podaje  rys.  8 w zestawieniu  z teoretycz- nym  rozkł adem  n acisków  dla  suchych  gł adkich  walców. i 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 rm ax t V V , k § i II ' —— - ! 1 R ys.  9 Olej  Hi poi  15 >  a ————_ )  2!> m/ s N a  podstawie  szeregu  kom pletów  zdję ć  izochrom  moż emy  otrzymać  informacje  n a tem at  wpł ywu  param etrów  toczenia n a m aksym alne  naprę ż enia  styczne.  Jako  współ czyn- nik  redukcji  n aprę ż eń  stycznych  przyjmijmy  stosunek H  = «m a x  z  olejem  _  r m a x z  olejem «m a x  bez  oleju  T* r m a i  bez  oleju" 166  J.  STU PN ICKI N a  rys.  9- 12  podan o wykresy zmiany współ czynnika  K otrzym an e dla m odeli  szklanych, przy  zachowaniu  stał ego  obcią ż enia  wywoł ują cego  wedł ug  H ertza  m aksym aln e  naciski p o   =  163  M N / m 2  i  zastosowaniu  olejów  przekł adniowych  H ipol  15  i  Spirax  90  E P  o lep- koś ci  odpowiednio  / j. o  =   810  cP  i  / u 0  =   690  cP  w  tem peraturze  okoł o  18°C. Wykres  n a  rys.  9  podaje  zmianę   współ czynnika  n  w  funkcji  prę dkoś ci  pierś cienia  V p dla  niewielkich  poś lizgów  — 0,4  <  /? <  0,4.  Widać,  że  wpł yw  prę dkoś ci  jest  znaczny  dla mał ych  prę dkoś ci  V p   <  4 m/ sek.  Powyż ej  tej  prę dkoś ci  wartość  współ czynnika  %  nie  ulega duż ym  zmianom. Przebieg  wykresu  dla  bardzo  mał ych prę dkoś ci  wymaga  dalszego  spraw- dzenia.  Wydaje  się ,  że  wartość  współ czynnika  n  win n a  dą ż yć  do  1  dla  V p   - •   0  i  fi  =   0, ale  wyniki  w  zakresie  mał ych prę dkoś ci  wykazują   duże  rozrzuty. V Wykresy  podane  n a  rys.  10,  11,  12  podają   wpł yw  współ czynnika  poś lizgu  /S  =  —- —] n a  wartość  współ czynnika  x.  Każ dy  pu n kt  zaznaczony  na  wykresach  odpowiada  kom ple- towi  zdję ć  podobnem u, jak  na  rys.  6.  D la  mał ych prę dkoś ci  (rys,  10)  wzrost  poś lizgu  po- woduje  wzrost  wpł ywu  oleju,  co  m oż na  tł umaczyć wzrostem  ś redniej  prę dkoś ci  ko n t akt u V  - \ - V V  =  ~ w l.   p -   D la  prę dkoś ci  duż ych  (rys.  12)  wartość  współ czynnika  x  =   0,56  wydaje się   niezależ na  od  poś lizgu  w  cał ym  badan ym  zakresie  — 1  <  $  <  1.  Wartość  x  =   0,56 oznacza,  że  maksymalne  naprę ż enia  styczne  w  strefie  kon taktu  dla  toczenia  z  olejem  są mniejsze  o  okoł o  44%  od  naprę ż eń  dla  kon taktu  suchego. 4.  Wnioski W  wyniku  przeprowadzonych  pom iarów  uzyskan o  rozkł ady  n aprę ż eń  w  strefie  kon- taktu  w  zależ noś ci  od  prę dkoś ci  toczenia,  wielkoś ci  poś lizgu,  obcią ż enia  oraz  wł asnoś ci oleju.  Stosowane  w  pom iarach  prę dkoś ci  toczenia  odpowiadają   prę dkoś ciom  rzeczywis- tych  konstrukcji,  co  ma  podstawowe  znaczenie z  uwagi  na  czas  przejś cia  oleju  przez  strefę kon taktu  (t  =   10"4  sek). Zastosowanie  na  modele  szkł a  pozwolił o  n a  osią gnię cie  nacisków  w  strefie  ko n t akt u bliskich  rzeczywistym  spotykanym  w  koł ach  zę batych  lub  ł oż yskach  tocznych.  M ateriał modelu  posiadał   m oduł   Younga  niezbyt  róż nią cy  się   od  m oduł ów  m ateriał ów  spotyka- nych  w  rzeczywistych  konstrukcjach  (brą z,  ż eliwo"). U zyskane  wyniki  ś wiadczą,  że  warstwa  oleju  wpł ywa  n a  wielkość  i  rozkł ad n aprę ż eń kontaktowych  w  sposób  nastę pują cy: 1.  Warstwa  oleju  pomię dzy  powierzchniami  elementów  współ pracują cych  zabezpiecza przed  punktowym  przenoszeniem  obcią ż eń  przez  szczyty  nierównoś ci  powierzchni,  co pozwala  traktować  ciał a jako  gł adkie  oraz  zmniejsza  m aksym aln e  n aprę ż en ia  kon taktowe odgrywają c  rolę   «poduszki»  pomię dzy  ciał ami  stał ymi.  D la  stosowanych  w  pom iarach warunków  kon taktu zmniejszenie  maksymalnych nacisków  w stosun ku do liczonych  z  wzo- ru  H ertza  wynosi  20%- 40%.  W  pojedynczych  przypadkach  obserwowano  zmniejszenie wytę ż enia  materiał u w  strefie  kon taktu  o  okoł o  50%. 2.  Rozkł ady izochrom  dla  czystego  toczenia  wykazał y,  że  p u n kt  najwię kszego  wytę ż e- nia  materiał u nie  ma  tendencji  do  przesuwania  się   w  kierun ku  brzegu  walca. 1.0 0,5 u,o -1.0 1,0 0,5 Oft Vp=3,1  m/s Rys.  10 l/p =8,8 m/s o  Hipol  15 -0,5 0,5 Rys.  11 1,0 = 17,2 m/s o  Hipol  15 A  Spimx  90 EP o*g ^̂ w= -1,0 -0,5 0  0,5 Rys.  12 1,° 168  J.  STU P N IC KI 3.  Wpł yw  warstwy  oleju  n a naprę ż enia  kon taktowe  w strefie  m ał ych  prę dkoś ci  V p  < <  4  m/ sek  silnie zależy  od prę dkoś ci  toczenia.  D la  prę dkoś ci  wię kszych  ulega  niewielkim zm ianom  (rys. 9). 4.  Izochromy  rozrzedzone w strefie  wejś cia, a zgę szczone w strefie  wychodzenia z kon- taktu  wskazują ,  że gradienty  wzrostu i spadku  ciś nienia w warstwie  oleju  róż nią   się  znacz- nie.  N a ż adnym  obrazie  izochrom  nie zauważ ono jedn ak  efektów  przewidywanego  teore- tycznie  ostrego  drugiego  m aksim um  ciś nienia  w pobliżu  wylotu. Literatura  cytowana w tekś cie 1.  W. J.  AN D ERSON ,  Elastohydrodyrtamic lubrication  theory  as  a  design  parameter  for  rolling  element bearings, P ap. Amer.  Soc. M ech.  Eng., N . D E - 19,  (1970). 2.  H .  BLOK,  Fundamental mechanical aspects  of  thin film  lubrication, An n als of  the N ew York  Academy of  Sciences,  53, 779, (1950). 3.  A.  CAMERON , Surface failure  in gears, J. I n st.  P etrol, 40, 191 (1954). 4.  A. W.  C ROOK,  T he lubrication of rollers I, P hil.  Tran s., A  250, 387 (1957). 5.  A. W.  CROOK,  T he lubrication of  rollers II. Film  thicknes  with  relation  to  viscosity  mtd speed,  P h il. Trans.,  A  254, 223 (1961). 6.  D .  D OWSON ,  G . R.  H IG G IN SON ,  A  numerical  solution  to  the  elastohydrodyimmic  problem,  J.  M ech. Engrs.  Sci., 1 N o 1, 6  (1959). 7.  D .  D OWSON ,  G . R.  H I G G I N SON ,  N ew roller — bearing  lubrication formuUa,  Engineering,  Lon d.,  192, 195  (1961). 8.  D . D OWSON , G . R. H I G G I N SON , A. V. WH I TAKE R , Elasto- hydrodynamic lubrication a survey of isothermal solutions, J. M ech.  E n grs.  Sci., 4.2, 121  (1962). 9.  D . D OWSON ,  T hin Film  L ubrication, P roceedings I n t .  Sym p.  o n Lubrication  an d Wear., Bekreley 1965. 10.  D .  D OWSON , M . D .  L O N H E L D ,  T he distribution  of pressure  and temperature  in highly  loaded  lubricated contac, I n st.  M ech.  Engrs,  Lubrication  and Wear  C on ven tion  1963. 11.  A. H . FpyEHH,  Ociweu  ludpodunciMimecKoii  meopuu  CMOSKU  mmiceno  Haipyoicenmix  ifUjundpwiecKux noeepxnocmeu,  M am n ra 1949. 12.  A . H.  I lETpycEBH 1!,  Ocnoenue  ausodti  U3 Konmamnuo  eudpodtinaMW tecKoU  meopuu  CAia3KU 3   H 3 ^ a T . AKafl.  HayK  C C C P , 1951. 13.  L.  B.  SIBLEY,  J. C.  BE LL,  F . K.  O R C U T T ,  S. M .  ALLE N ,  A  study  of  the  influence  of  lubricant  properties on  the performance  of  aircraft  gas  turbine engine  rolling  contact  bearings,  WAD D   Technical  R eport, 60,  189. 14.  J .  STU P N IC KI,  W pł yw warstwy  oleju na kinetostatyczne  naprę ż enia kontaktowe,  Arch. Budowy  M aszyn, x n  (1965),  48. P  e 3 w  M  e KOH TAKTH Ł I E  H AI lP JD K E H m i  B  flETAJM X  MA1IIH H C  TO^I KH   3P E H J M   H C C JI E flOBAH H fł C M A3K H O m ic a n M   on biTh i  n o  naxo>KfleH H io  pacn peflejieH ira  HanpH>iKemiH  n o  oTHomeHHio K  pacnpefleJieH H io  F e p q a . S u m m a r y CON TACT  STRESSES  I N   M AC H I N E  C OM P ON EN TS I N   TH E  LI G H T  OF   TH E R EC EN T I N VE STI G ATI ON   OF   ELASTOH YD ROD YN AM IC  LU BRICATION The  paper  describes  some  experiments,  the  object  of  which  was  to  determine  the stress  distribution at  the contact surface.  Plastic  and glass cylinders  were rolled  on the inner surface  of  a hardened steel  ring under  dry  and  lubricated  conditions. The  ring  and  the cylinder  were  driven  by  separate  motors to  enable the  rolling  and  sliding  contact. The  maximum  pressure  at  the  contact  point  was,  according  to  the  H ertz  theory,  p 0   =   30  M N / m 2 for  a  plastic  model  and p 0   =   210  M N / m 2 for  a glass model. D irect comparison, under  a  given load,  of  isochromatic patterns for  dry  and lubricated  conditions show  that the oil film  exerts  an influence  on the stress distribution in  the contact zone, the discrepancy  with the  H ertzian  distribution  being  considerable. POLITECHNIKA  WARSZAWSKA Praca  został a  zł oż ona  w  Redakcji  Ma  22  marca  1971  r.