Embed Size (px)
Citation preview
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart
Ispitni izvještaj
Naručitelj: Wilfried Becker GmbH Elastomer Service Weilerhöfe 1 41564 Kaarst-Büttgen
Br. narudžbe (kupac): -
Br. narudžbe (MPA): 946 011 000-2 Dr.Ge/Dz/ge
Predmet: Pokusi trenja klizanja s Fosta-kliznim ležajima Datum izvještaja: 1996-05-20
Stranica 1 od 5 stranica teksta Prilozi: 9
Prilozi:: -
Ukupni broj stranica: 14
Broj primjeraka: 1 x Wilfried Becker GmbH, Kaarst-Büttgen (original) Rezultati ispitivanja odnose se isključivo na predmete ispitivanja.
Objavljivanje ovog izvještaja (i u izvodima) dopušteno je samo uz pismenu suglasnost MPA Stuttgart.
Neautorizirani prijevod
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Stranica 2 od 5
Pokusi trenja klizanja s Fosta-kliznim ležajima Vaše pismo: H. Becker od 1996-02-08 Naš znak:: 946 011 000-2 Dr.Ge/Dz/ge ----------------------------------------------------------------------- Za istraživanje ponašanja kod trenja klizanja provedeni su pokusi trenja klizanja na dva nepodmazana Fosta-klizna ležaja tipa BnF (izvedbe POM, odnosno GFK) prema podlogama koje ste vi podnijeli, koji se sastoje od: elastomernog dijela: oko 98 mm x 148 mm x 15 mm elasomerni materijal: nema podataka armiran s 2 čelična lima (debljina lima oko 2 mm) rezni rubovi zaštićeni od korozije s navulkaniziranom PTFE bijelom folijom (debljina oko 0,5 mm) (bez udubina za zadržavanje maziva) s naše strane određene dubine hrapavosti PTFE klizne plohe RzDIN oko 6 µm prema DIN 4762 i 4768, usp. sliku 1. POM izvedba: klizna ploča od POM-a: oko 200 mm x 150 mm x 3 mm s naše strane određene dubine hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 1 µm prema DIN 4762 i 4768, usp. sliku 2. GFK izvedba: klizna ploča od GFK-a: oko 200 mm x 150 mm x 2,5 mm s naše strane određene dubine hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 3,5 µm prema DIN 4762 i 4768, usp. sliku 3. Preuzimanje Fosta-kliznog ležaja 19. siječnja 1996. kod tvrtke Wilfried Becker GmbH od strane tvrtke INTEC AACHEN i isporuka 7. veljače 1996. u MPA Stuttgart s polaganim pokretima tamo-amo i to po jedan pokus po dugotrajnom programu kod različitih temperatura. Uređaj za pokuse Pokusi su izvršeni u 7. i 8. tjednu 1996. uređajem za ispitivanje trenja klizanja, što ga je razvio MPA Stuttgart, prema MPA uputama za ispitivanje MPAS-PA 50940-01 i PA 50940-02. Pritom su (relativno) spori pokreti u građevinama nadomješteni mehaničkim pogonom (pogon vretenom). Shema uređaja za pokuse dana je na slici 4.
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Stranica 3 od 5
Između paralelnih tlačnih ploha tlačne preše od 1000 kN ispitno se tijelo postavlja iznad jedne međuploče. Ispod međuploče je fino brušeni par valjkastih ležaja od kaljenog čelika X 40 Cr 13, čiji je otpor trenja kotrljanja kod narinutog vertikalnog opterećenja zanemarivo malen. Kod ovog rasporeda postoji spoj mehaničkim silama između pogona, mjernog članka i klizne plohe. Probni se ležaj gornjom i donjom pločom za temperiranje drži na namještenoj temperaturi pokusa i elastomernom je pregačom zaštićen od okoline. Temperatura se pomoću termoelementa u donjoj čeličnoj ploči elastomernog dijela mjeri i kontinuirano zapisuje. Provedba pokusa Pokusi su provedeni s Fosta kliznim ležajima (POM i GFK izvedba) uvijek s novim elastomernim dijelovima. Neposredno prije pokusne ugradnje klizne su plohe očišćene acetonom i u vertikalnu os simetrije ispitnog stroja ugrađeni su dijelovi ležaja s odozgo postavljenim elastomernim dijelom. Ispitivanje ponašanja kod trenja proteglo se na provedbu pokusa po dugotrajnom programu kroz ukupno n = 5500 dvostrukih hodova, odnosno suk oko 110 m ukupnog puta klizanja, sastavljenog od 5 uzastopnih pokusa po temperaturnom programu (oznaka: stavak I do V) i to pod dalje navedenim uvjetima: Stupnjevi temperature T = 0/-10/-20/-35/+35/+21 °C Vrijeme predopterećenja tv = 1 h Vrijeme mirovanja kod t0 = 12 s promjene smjera kretanja Prekid kretanja između tu = 1 h sekcija Broj dvostrukih hodova n = 1100 po sekciji Jednostruki hod s = 0 ... 10 mm Ukupni hod klizanja suk = 22 m po sekciji Brzina klizanja v = 0,4 mm/s Kretanje temperature u pojedinim sekcijama pokusa shematski je prikazano na slici 5. Pokusi su provedeni kod površinskog pritiska p = 15 N/mm2. Vertikalno opterećenje bilo je postavljeno u središnjem položaju sustava ispitivanja i održavano konstantnim vlastitom regulacijom tlačne preše od 1000 kN. Za utvrđivanje ponašanja ispitnog tijela kod trenja kontinuirano je preko dinamičkog mjernog mosta s kompenzacijskim linijskim pisačem zapisivana horizontalna sila, potrebna za određivanje ispitnog sustava (slika 4), kao funkcija vremena, odnosno puta klizanja (relativno kretanje).
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Stranica 4 od 5
Rezultati pokusa Prema vrsti kretanja – pokreti tamo-amo – koeficijenti trenja ocijenjeni su kako slijedi. Iz utvrđene hotizontalne sile FH (polazna vrijednost, odnosno maksimalna vrijednost za vrijeme klizanja) i vertikalnog tereta FV izračunan je, kao mjerna veličina otpora trenja, koeficijent trenja klizanja µ = FH/FV , odnosno µn (n = broj dvostrukih hodova). Koeficijenti trenja, koji pripadaju pojedinim temperaturnim stupnjevima i koji obilježavaju pojedinu temperaturu, označavaju se kao vrijednosti µ(T). Kod provedeih pokusa ustanovljeno je da je klizanje bilo kontinuirano, tj., bez Stick-Slip efekata (poskakivanja). Rezultat pokusa po dugotrajnom programu – koeficijent trenja klizanja u ovisnosti o broju dvostrukih hodova n – grafički je prikazan za Fosta-klizne ležaje izvedbe POM i GFK na slici 6 i slici 7. Stupnjeviti porast trenja u uzastopnim sekcijama pokusa pokazuje kod POM izvedbe jasnu ovisnost put klizanja/trenje. Kod GFK izvedbe je naprotiv porast trenja u sekciji II primjetno veći. Izražena ovisnost o putu klizanja očigledna je kod T = +35 i +21 °C. U sljedećem prikazu suprotstavljeni su međusobno karakteristični koeficijenti trenja sekcija I i V obaju Fosta ležaja.
Sekcija T u °C µ POM izvedba GFK izvedba
I 0 µ1 0,054 0,061
0 -10 -20 -35 +35 +21
µ(T)
0,027 0,033 0,042 0,087 0,014 0,019
0,033 0,043 0,056 0,143 0,020 0,029
V 0 µ1 0,047 0,061
0 -10 -20 -35 +35 +21
µ(T)
0,054 0,064 0,078 0,138 0,026 0,037
0,059 0,071 0,095 0,151 0,035 0,042
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Stranica 5 od 5
Ovisnost temperatura/trenje, poznata kod PTFE kliznih materijala, tj., porast trenja s opadanjem temperature, kod obaju pokusa jasno je prepoznatljiva. Ležaj u POM izvedbi pokazuje u ponašanju trenja potpuno povoljnije rezutate nego onaj u GFK izvedbi. Treba primijetiti da kod ležaja GFK izvedbe najviši koeficijent trenja nastupa u sekciji III kod T = -35 °C s µ(T) oko 0,16. Nakon pokusa trenja otvoreni su modeli ležaja i podvrgnuti vizualnom ispitivanju. Kako je vidljivo iz slike 8 i slike 9, pokusni uzorci ne pokazuju nikakve neočekivane promjene, odnosno oštećenja. Na kliznim plohama prepoznatljive su brazde i mjestimično trošenje PTFE-a, POM-a i GFK-a kao i abrazija elastomera. (Potpis) (Potpis) Dipl. Ing. R. Dzeik Dr. Ing. A. Gerber Inženjer ispitivanja Voditelj stručne grupe ispitivanja trenja/površine
(Žig)
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 1
Slika 1: Karakteristična snimka profila hrapavosti PTFE klizne plohe srednja dubina hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 6 µm
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 2
Slika 2: Karakteristična snimka profila hrapavosti POM klizne plohe srednja dubina hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 1 µm
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 3
Slika 3: Karakteristična snimka profila hrapavosti GFK klizne plohe srednja dubina hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 3,5 µm
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 4
Nosiva ploča *)
Izolaciona ploča
Sredstvo za temperiranje
Nosiva ploča *)
Put klizanja 10 mm
Međuploča
Valjkasti ležaj (Ø100 mm) od kaljenog čelika
X 40 Cr 13
Fosta klizni ležaj Ploča za temperiranje Elastomerna pregača
Horizontalna sila Termoelement
Slika 4: Uređaj za ispitivanje trenja klizanja s uređajem za temperiranje za pokuse s modelom ležaja kod kretanja tamo-amo. Fosta klizni ležaj shematski je prikazan. ---------------------------------------- *)
Nosive ploče oblijepljene brusnim platnom finoće zrna 80
Mjerni članak
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 5
Slika 5: Tok temperature jedne sekcije petodijelnog pokusa dugotrajnog temperaturnog programa u području između T = -35 i +35°C
Tem
pera
tura
T (
°C)
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 6
Broj dvostrukih hodova n
Slika 6: Rezultat pokusa kliznog trenja s nepodmazanim Fosta kliznim ležajem, utvrđen u pokusu dugotrajnog programa preko ukupno 110 m puta klizanja. Elastomerni dio s PTFE folijom: 98 mm x 148 mm x 15 mm POM klizna ploča: 200 mm x 150 mm x 3 mm Površinski pritisak: p = 15 N/mm2 Vrijeme predopterećenja: tv = 1 h Vrijeme mirovanja kod t0 = 12 s promjene smera kretanja: Prekid programa tu = 1 h između sekcija Put klizanja s = 0 ... 10 mm (jednostruki hod) Kumulativni put klizanja suk= 22 m po sekciji Brzina klizanja v = 0,4 mm/s
Koeficije
nt tr
en
ja k
lizan
ja µ
Tem
pera
tura
T u
°C
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 7
Broj dvostrukih hodova n
Slika 7: Rezultat pokusa kliznog trenja s nepodmazanim Fosta kliznim ležajem, utvrđen u pokusu dugotrajnog programa preko ukupno 110 m puta klizanja. Elastomerni dio s PTFE folijom: 98 mm x 148 mm x 15 mm GFK klizna ploča: 200 mm x 150 mm x 2,5 mm Površinski pritisak: p = 15 N/mm2 Vrijeme predopterećenja: tv = 1 h Vrijeme mirovanja kod t0 = 12 s promjene smera kretanja: Prekid programa tu = 1 h između sekcija Put klizanja s = 0 ... 10 mm (jednostruki hod) Kumulativni put klizanja suk= 22 m po sekciji Brzina klizanja v = 0,4 mm/s
Koeficije
nt tr
en
ja k
lizan
ja µ
Tem
pera
tura
T u
°C
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 8
Slika 8: Fosta klizni ležaj (POM izvedba, nepodmazan) prema pokusu u dugotrajnom temperaturnom programu preko ukupnog puta klizanja suk = 110 m kod p = 15 N/mm2
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-2 Prilog 9
Slika 9: Fosta klizni ležaj (GFK izvedba, nepodmazan) prema pokusu u dugotrajnom temperaturnom programu preko ukupnog puta klizanja suk = 110 m kod p = 15 N/mm2
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart
Ispitni izvještaj
Naručitelj: Wilfried Becker GmbH Elastomer Service Weilerhöfe 1 41564 Kaarst-Büttgen
Br. narudžbe (kupac): -
Br. narudžbe (MPA): 946 011 000-3 Dr.Ge/Dz/dz
Predmet: Probe trenja klizanja s Fosta-kliznim ležajem Datum izvještaja: 1996-07-15
Stranica 1 od 5 stranica teksta Prilozi: 4
Prilozi:: -
Ukupni broj stranica: 9
Broj primjeraka: 1 x Wilfried Becker GmbH, Kaarst-Büttgen (original) Rezultati ispitivanja odnose se isključivo na predmete ispitivanja.
Objavljivanje ovog izvještaja (i u izvodima) dopušteno je samo uz pismenu suglasnost MPA Stuttgart.
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Stranica 2 od 5
Probe trenja klizanja s Fosta-kliznim ležajem Vaše pismo: H. Becker od 1997-02-11 Naš znak:: 946 011 000-3 Dr.Ge/Dz/dz ----------------------------------------------------------------------- Za istraživanje ponašanja kod trenja klizanja proveden je pokus trenja klizanja na jednom nepodmazanom Fosta-kliznom ležaju Elastomerni dio Dimenzije: oko 150 mm x 100 mm x 14,5 mm armiran s 2 čelična lima (debljina lima oko 2 mm) Navulkanizirana klizna folija prema vašim podacima od PTFE-a Dimenzije: oko 150 mm x 100 mm x 0,7 mm (bez udubina za zadržavanje maziva) prosječne dubine hrapavosti PTFE klizne plohe RzDIN oko 5,3 µm prema DIN 4762 i 4768, usp. sliku 1. Klizna ploča prema vašim podacima od POM-a: Dimenzije: oko 200 mm x 150 mm x 3 mm prosječne dubine hrapavosti PTFE klizne plohe RzDIN oko 0,4 µm prema DIN 4762 i 4768, usp. sliku 2. Ulaz uzorka: 1997-02-18 s polaganim pokretima tamo-amo i to jedan pokus po temperaturnom programu, sastavljen od 3 sekcije, kod različitih specifičnih opterećenja. Uređaj za pokuse Pokusi su izvršeni u 12. i 13. tjednu 1997. uređajem za ispitivanje trenja klizanja, što ga je razvio MPA Stuttgart, prema MPA uputama za ispitivanje MPAS-PA 50940-01 i PA 50940-02. Pritom su (relativno) spori pokreti u građevinama nadomješteni mehaničkim pogonom (pogon vretenom). Shema uređaja za pokuse dana je na slici 3.
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Stranica 3 od 5
Između paralelnih tlačnih ploha tlačne preše od 1000 kN ispitno je tijelo postavljeno iznad jedne međuploče. Ispod međuploče je fino brušeni par valjkastih ležaja od kaljenog čelika X 40 Cr 13, čiji je otpor trenja kotrljanja kod narinutog vertikalnog opterećenja zanemarivo malen. Kod ovog rasporeda postoji spoj mehaničkim silama između pogona, mjernog članka i klizne plohe. Probni se ležaj gornjom i donjom pločom za temperiranje drži na namještenoj temperaturi pokusa i elastomernom je pregačom zaštićen od okoline. Temperatura se pomoću termoelementa u donjoj čeličnoj ploči elastomernog dijela mjeri i kompenzacijskim linijskim pisačem kontinuirano zapisuje. Provedba pokusa Pokus je proveden s novim Fosta kliznim ležajem. Ležaj je bio u isporučenom stanju ugrađen u vertikalnoj osi simetrije stroja za ispitivanje s odozgo postavljenim elastomernim dijelom. Ispitivanje ponašanja kod trenja proteglo se na provedbu programskog pokusa preko ukupno n = 3300 dvostrukih hodova, odnosno suk oko 66 m ukupnog puta klizanja, sastavljenog od 3 uzastopna pokusa po temperaturnom programu (oznaka: stavak I do III) i to pod niže navedenim uvjetima: Stupnjevi temperature T = 0/-10/-20/-35/+35/+21 °C Vrijeme predopterećenja tv = 1 h Vrijeme mirovanja kod t0 = 12 s promjene smjera kretanja Prekid kretanja između tu = 1 h sekcija Broj dvostrukih hodova n = 3300 (3 x 1100) Jednostruki hod s = 0 ... 10 mm Kumulativni hod suk = 66 m (3 x 22 m) klizanja po sekciji Brzina klizanja v = 0,4 mm/s Kretanje temperature u pojedinim sekcijama pokusa shematski je prikazano na slici 4. Sekcija I pokusa provedena je kod p = 1 N/mm2, sekcija II kod p = 5 N/mm2 i sekcija III kod 10 N/mm2 površinskog pritiska. Vertikalno opterećenje bilo je postavljeno u središnjem položaju sustava ispitivanja i održavano konstantnim vlastitom regulacijom tlačne preše od 1000 kN. Za utvrđivanje ponašanja ispitnog tijela kod trenja kontinuirano je preko dinamičkog mjernog mosta kompenzacijskim linijskim pisačem zapisivana horizontalna sila, potrebna za određivanje ispitnog sustava (slika 3), kao funkcija vremena, odnosno puta klizanja (relativno kretanje).
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Stranica 4 od 5
Rezultat pokusa Prema vrsti kretanja – pokreti tamo-amo – koeficijenti trenja ocijenjeni su kako slijedi. Iz utvrđene hotizontalne sile FH (polazna sila FA, odnosno maksimalna Fmax vrijednost za vrijeme klizanja) i vertikalnog tereta FV izračunana je mjerna veličina otpora trenja - koeficijent trenja klizanja µ = FH/FV , odnosno µn (n = broj dvostrukih hodova). Koeficijenti trenja, koji pripadaju pojedinim temperaturnim stupnjevima i koji obilježavaju pojedinu temperturu, označavaju se kao vrijednosti µ(T). Kod provedog pokusa ustanovljeno je da je klizanje bilo kontinuirano, tj. bez Stick-Slip efekata (poskakivanja). Rezultat pokusa trenja klizanja – koeficijent trenja klizanja u ovisnosti o broju dvostrukih hodova n – grafički je prikazan za Fosta-klizni ležaj na slici 4. U sljedećem prikazu suprotstavljeni su međusobno karakteristični koeficijenti trenja svih triju sekcija.
T u °C µ Sekcija I (p = 1 N/mm2)
Sekcija II (p = 5 N/mm2)
Sekcija III (p = 10 N/mm2)
0 0
-10 -20 -35 +35 +21
µ1 µ(T)
0,129 0,065 0,075 0,093 0,145 0,073 0,075
0,048 0,056 0,069 0,083 0,154 0,034 0,044
0,048 0,055 0,067 0,081 0,147 0,029 0,039
Ovisnost temperatura/trenje, poznata kod PTFE kliznih materijala, tj., porast trenja s opadanjem temperature, u svim sekcijama pokusa jasno je prepoznatljiva. Traba primijetiti da najviši koeficijent trenja nastupa u sekciji II kod T = -35 °C s µ(T) oko 0,154.
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Stranica 5 od 5
Nakon pokusa trenja otvoren je model ležaja i podvrgnut vizualnom ispitivanju. Pokusni uzorak nije pokazao nikakve neočekivane promjene, odnosno oštećenja. Na kliznim plohama prepoznatljive su brazde i mjestimično trošenje PTFE-a, POM-a kao i abrazija elastomera. (Potpis) (Potpis) Dipl. Ing. R. Dzeik Dr. Ing. A. Gerber Inženjer ispitivanja Voditelj stručne grupe ispitivanja trenja/površine
(Žig)
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Prilog 1
Slika 1: Karakteristična snimka profila hrapavosti PTFE klizne plohe srednja dubina hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 5,3 µm
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Prilog 2
Slika 2: Karakteristična snimka profila hrapavosti POM klizne plohe srednja dubina hrapavosti klizne plohe RzDIN oko 0,4 µm
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Prilog 3
Nosiva ploča *)
Izolaciona ploča
Sredstvo za temperiranje
Nosiva ploča *)
Put klizanja 10 mm
Međuploča
Valjkasti ležaj (Ø100 mm) od kaljenog čelika
X 40 Cr 13
Fosta klizni ležaj Ploča za temperiranje Elastomerna pregača
Horizontalna sila Termoelement
Slika 3: Uređaj za ispitivanje trenja klizanja s uređajem za temperiranje za pokuse s modelom ležaja kod kretanja tamo-amo. Fosta klizni ležaj shematski je prikazan. ---------------------------------------- *)
Nosive ploče oblijepljene brusnim platnom finoće zrna 80
Mjerni članak
Državni zavod za
ispitivanje materijala
Sveučilište Stuttgart Br. narudžbe: 946 011 000-3 Prilog 4
Slika 4: Rezultat pokusa kliznog trenja s nepodmazanim Fosta kliznim ležajem, utvrđen u pokusu temperaturnog programa (3 pokusne sekcije). Ulaz uzorka: 1997-02-18 Dimenzije: čelikom armirani elastomerni dio: 150 mm x 100 mm x 14,5 mm navulkanizirana PTFE folija: 150 mm x 100 mm x 0,7 mm POM klizna ploča: 200 mm x 150 mm x 3 mm Površinski pritisak: p = 1 / 5 / 10 N/mm2 Vrijeme predopterećenja: tv = 1 h Prekid kretanja tu = 1 h Vrijeme mirovanja kod t0 = 12 s promjene smjera kretanja: Put klizanja s = 0 ... 10 mm (jednostruki hod) Broj dvostrukih hodova n = 3300 (3 x 1100) Kumulativni put klizanja suk= 66 m (3 x 22 m) Brzina klizanja v = 0,4 mm/s
Koeficije
nt tr
en
ja k
lizan
ja µ
ma
x
Tem
pera
tura
T
