Untitled - Tribology in Industry

YU
ISSN-0S51-1642
rtr
I
GODINA I
BROJ 1.
APRIL 1979.
tribologiia u industriji
lrz.UrllltrU!
sadrzal -= contents
= coAe px(a FI ve
UVODNIK
INTRODUC?ION
UEPEAOBIIII,A
B.IVKOVIE:
Tpr6o.norza a
Tribologija u industriji - Tribology in industry -
rrpoMbrrrrJreHHocrrr 3
ISTRAZIVANJA
RESEARCH
ACCJIET,OBAHNfr,
M. NEDELJK0VIC i D. DOKIC: Faktori habanja bokova zubaca analizom
naponskog stanja u procesu habanja - Tooth flanks wearing factors with
analyses of tensional conditions in wear processes - @axropu BJU{fftou{tre
Ha r43Hoc sy6see v anualrrr3 Ha[pgxKAaroulux cpeAcTB np14 ToqeHrpl
TBepAOCrrJraBHbrMr4 r4HCTpyMeHTaMtl
11
S. ST. SEKULIC: TroSkovi alata i ukupni troSkovi obrade u funkciji
pouzdanosti alata hod protodnih automatskih linija - Tool costs and total
machining costs in the function of tool reliability on feeding automatic
lines - 3arparr,r Ha r4HcrpyMeHT r cyMMapni,re 3arparr,r Ha o6pa6ouKHocrtl r{HcrpyMeHToB Ha npororrnr,rx aBToMarrrtrecKr{x
Jruutrfix 16
Z. PALUNCIC: Razvoj metode praCenja triboloSkih procesa kod kotrljajudih
leZajeva alatnih ma5ina - Development of technique for the following of
tribological processes on r,olling bearings of machine tools - Pa3er4rze
MeroAa AJrs r4ccJreAoeanra rpr6oJrorrrqecKrrx npoqeccoB E [oArxr{[Hr4Kax
KaqeHI4E ueraroo6pa6arr,rBaroqr{x craHK,oB 24
V. MSIC: Ferografija - Ferrography - @eporpagr,ra
KNJIGE I CASoPISI
BOOKS AND JOURNALS
KHATA U X

B. IVKOVIE
Tribologi ja u industriji
aterijalns proizvcdnja u organizacijama
udruZenog rada obavlia
se prorzvoJnctr opremom uz kori5ie_
nJe raznovrsnih pribora i alata i uz
ude56e ioveka, koji upravlja procesom
ploizvodnje. Da bi proces proizvodnje
mo3ao nesmetano da se odvija neo,p_
hodno je raspolagati i koristiti se i
drugom opremom, na kojoj se ne stvara
dirchtno r,,ai.eiijalna proizvodnja,
ali se pomo,6u nje proizvodna oprema,
alati i pribori odrZavaju u ispravnom
stanju.
Dohodak organ-zacija udruZenog rada,
r-'. ko'.ma se stvara materijAlna pro_
i:voCnja, funkcijs je veliko3 broja
faktora kojima su definisani, po,red
os'.alola i dru5tveni uslovi u kojima
organizacija udruZenog rada egzistira.
U odredenim druStvenim uslcvima do_
hodak je funkcija produktivnosti rada,
utro5ka sredstava rada (proizv:dne i
druge crpreme, alata i pribora), energije
i tzv. pomoinih materijala.
Tro5enje sredstava rada, energije i
pomocnih materijala (sredstva za hladenje
i podmazivanje uglavnom) posledica
je postojanja tr!boloSkih procesa
u kontaktnim slojcvima mno3o_
bt'ojnih elemenata proizvodne opreme
alata i pribora koji su u medusobnom
dodiru u toku njihovo3 funk:ionisanja.
Razvoj i:riboloikih procesa u kon_
taktnim slojevima elemenata u dodiru
uslovl;ava p:.:avu njihovo3 hab:nja i
utide na smanjenje njihove sposobno_
sti da v,ie funkciju zbog koje se i
nalaze u proizvodnom sistemu. pri do_
stizanju kritidnog stepena prhaban:-
sti, elementi proizvodne i druge opreme,
alata i pribora, gubc sposobnost
da vrSe svoju funkciju i moraju biti
zamenjeni novim. Vek trsjanja sreJ_
stava rada, pa ptema tome i optere:enje
jedinice proizvoCa njihovom
vrednoScu, zavisi direktno o.d intenziteta
razvoja triboloikih procesa n?
odgovarajueim kljuinim elementima
obradnog sistema.
Funkcionisanje proizvodne i druge
opreme. alata i pr.bora zasnovano je
na relativno,m kretanju odgovara;uteg
broja njihovih eiemenata jcdnog u odtribologija
u industriji
nosu na drugi. Da bi se ova kretanja
ostvarila potreb::o je utroSiti odsova_
rajucu erergiju. Kolidins utroSenc ene_
rgije zavisi u znadajnoj meri od veli_
ainc otpora koji se javljaju zbo3 pos_
tojan-'a trenja u zoni kontakta. Opte_
re-enje jedinice pioizvcds vrcdnoScu
utroiene energije u direktnoj je sraz_
meri sa velidinom trenja u zoni kon_
takta.
Da bi se pcve6ao vek trajanja sred_
siava i ada i srnanj io utroSal< ener_
gije z2 obavljanje procesa proizvodnje
kroz smanjenje trenja, uvode se u zo_
ne kontakta :redstva za hladenie i
podmazivan;e. l

stava 21 hladenje i podmazivanje (tehnolozi
i maSinski inZenjeri).
Znaiaj ko.ii tribologija jma u savremenom
iugoslovenskom dru5tvu posebne
dolazi do izraZaia pri stt'araladkom
prilazu primeni Zakona o udruZenom
radu u organizacijama udruZenog rada,
koje se bave stvaranjem materijalne
proizvodnje. Obaveza koju je
Zakon o udruZenom radu stvorio organizacijama
udruZenog rads je i definisanje
tzv. standardnih tro'Skova, koji
se odnose na tro5enje svih vrsta sredstava
rada i materiiala. Da bi se ova
obaveza ispunila i stvorili uslovi za
formiranje realne strukture vrednosti
ostvarcn: proizvoclnje, neophodno je
poznavati razvoj triboloikih procesa
na odgovarrju6im elementima maSina,
uredaja, alata i pribora u realnim uslovima
i im:ti dovoljno informacija za
upravljanie procesorrr troSenja sredstava
rada.
Triboloika istraZivanja koja se vrse u
labo'ratorijskim i proizvodnim uslovima
obuhvataju, po pravilu, proutavanJe':
tr priroCe materijala
parova,
kontaknih
fl topografije kontaktnih povrSina,
ll optere6enja u zoni kontakta,
n toplotnih pojava u zoni kontakta,
! prirode fizidko-hemijsl

UDK 621.833.001.5.539.13.620.77 8.2
M. NEDELJKOVIE, V. DOKIE
Faktori troSenja bokova zubaca
sa analizom naponskogstanja
u procesuhabanja
NTT
n
[]
F)
z
[l
F-i
a
Pri sprezanju para zubaca zupdanika u uslovima granidnog
podmazivanja troSenje bokova je neizbeZna posledica
relativne brzine klizanja bckova zubaca jednog zuptanika
po bokovima zubaca drugog zupianika i optereicnja
duZ trenutne linije dodira. Neravnomelnost tro5enja
bokova duZ aktivnog dela boka zubca je rezultat promene
smera i intenziteta relativne brzitre klizanja i prom,'ne
pr'.tiska u toku sprezania. DUZ aktivnog dela boka zubcr
istovremeno se vrSi kotrljanje i klizanje, te se kao posledica
ovih kretanja.javljaju otpori kreta.nju kotrljanja i
sila trenja klizanja. lf procesu habanja menja se teorijski
evolventni oblik profila zubca, a time i uslovi sprezanja.
U cilju pcvecanja otpornosti na habanje visokooptereienih
i sporohodnih zupdastih parova i radi spredavanja
havarijnih lomova zubaca zupdanika ugradenih u reduktore
rudarske opreme izudavani su uticajni faktori kinematskog
i geor-r-retrijskog karaktera na proces tro5enja sa analizom
naponskog stanja na istrosenim zubcima koristeci tnetod
fotoclastiinog ispitivanj2 u Labcratotiji za analizu napona
i deformacija Maiinskog fakulteta u Beogradu.
\€-/
\ro. \-
\_ 9' "
,N:=
-::::-,-1!1, r
'a2 "',. >
klizanja i pritiska
KOEFICIJENT R,ELATIVNOG KLIZANJA
SNAGA TRENJA
r
-- ).?'
\,9
',O.I".
OpSti kriterijumi valjanosti konstrukcije zupdarstog
para su:
! rLslJsrr rlJr s.arrJ
'a bokova
il koeficiient relativno'g klizanja kao prvi i znadajan
faktor troSenja spregnutih bokova
! koeficijer-rt pritiska koji kao drugi znadajan faktor
opterecenja utiie na troSe'nje zubaca
-
koeficijont obliks koji ulide na napon srvijanja Lr
krititnom preseku podno'Zja zubca.
Za razlii:,.te radne uslove zupdastih parova navedeni
kvalitativni pokazatelji imaju razlidit znadaj, te se dominirajuci
kriterijum pri konstruisanju bira s obzirom na
radne uslove. Kada trainost i pouzdanost zupdastog para
diktilaju uslovi troienja, onda je rnoguce pomeranjem profila
izjednatiti koeficijente relativnog klizanja jednog i
drugog zubca.
Na sL 1. prikazan je dijagram koeficijenata relativnih
brzlna i dijagrama pritiska presudnih za troSenje bokova.
Iz datih dijagrama se za svaku tadku sprezanja moZe
odrediti koeficijent klizanja i pritisak u oblasti dvostrukog
i jednostrukog sprezanja.
Ilelativna brzina klizanja v,, ' u,, predstavlja razliku
komponenata v- i v- apsolutnih brzina r' , i v r no
'r ': -'1 ''3
pravac tangente spregnutih bokova, odnosno profila.
\/ v V V -v -V (1)
It 1r r: l: r: T1
'
Na slici ie tadka A zajedniika tatka spregnutih proflla
koja se poklapa sa tadkom Ar Profila zubca zr i taikom
tribologijau industriji
Sl. 1. Dijagram koeficijenta specifiinog
po bokovima spregnutih ztlbaca
Odnos lclalivnih brzina klizunja i
ponenats na pravac tangente definise
-^,r t-li-^".l^ ., i ..
nO.l KrlZanJa Yll I Y::l te Je:
PoSto je
ll 12
v
r1
V -, (.i f), V
T,
' ',
1,
zamenom u (2) dobija se:
(lr1 - (t'o (r, f)1 fl, . f):
(l'1 ('1 f)t
l)l
) .,,
I o ()o - 'l rll rl
l
, [)|
0'2 f)'
ilt'
f)'
ffi"],
..,\ \t
(
"'
-t\ \
vtAl
\p \
\.
A
-,,L-^ -
^J "--^+il^ pr urrra Luut4 L!-
o'dgovarajucih komkoeficijent
specifid-
v_-v_
'r
' t,:
)A
71
'l
Z t ()o
I :--
7z ltr
2,, ()1
zr ()z
(r\

U kla.injim taikama A
f ii nnr lzl izrni o hi6n'
''-.\t
t,r,n a x
l.{)1rr in
,\-rr_1, - | -
. lr1[]in
t-
F):nrr\ .: 1;.i . r,. l/'!ll\
Iz slil:e sledi:
'-'t,t
r_!
'
i E v-ednosti koeficijenata speci-
tir-
['?min
r.l,1mr\
lg,ia: l,:rr.. lrl f-C . - e l.
l'1lllr\
f]2iltitl
..: (rbr t ',,") tr",u - tb, t8ttr,
t,rrl.r\ I rl.
r', tg,'- f,rr,' l' \ (r,, 'lt.' r ' l't" 's 'tt'
,,1 (,1
tt,, l8ttu,
Nr. slici duZ an predstavlia il:tivnu duZinu dcdirnice,
tndka C tlenutni pol. taike B i D poietak i kraj jednostruke
splege, I)r i t,: r'adijuse krivine u trenutnoi taiki
sprezanja evolventnih prc;iila.
Poito je lelativna brzina klizanja proporcionalna rzrstojanju
tadke sprezanja od trcnutnog pola C, u trenutnom
polu brzina klizanja ravna nuli i tnenja smer, pa se tu
javljaju plomenljivi naponi snicanja sa pojavom zamo;:-
nog razaranja bokova zubaca. U tadkama sprezanja profila
spoJjaJnjeg zupdastog pa:a koje su najudaljenije od trcnutnog
pola brzine klizanja su najve6e, te je i istroienje
najveia u podnoiju i na te:lenu zubca. To zladi da je
najintenzivnije troienje zubaca pri sprezanju u blizini
krajnjih taiaka aktivnog Cela doCirnice A i E.
Troienie zubaca je proporcionaln6, radu sile trenja duZ
aktivnog dela boka zubca. Pui relativnog klizanja zubaca
jednak je razlici sume du:ina profila glava spiegnutih
zubaca i rume duiina pi-ofila nogu tih zubaca. To znaii
l^ i^ -,,+ l-1i-^".t^.
ud Js lJu! ^rrzdrrJa,
s, {sa, .,,., ) - (*i, tt")
Snaga trenia na jednom paru zlrbaca biie:
a ukupna
.\ rL.F .-\l
lr
n
!,'
11 tt
snaAa lren.ia
r
l',, zt l)
tL
i
Na osnovu izneto3 sleCi da kinematski i geometrijski
cCnosi projektovanog para zupdanika, brzina klizanja, koeficijent
specifidnog klizanja, veiidina i raspored pritiska
CuZ aktivnog dela boka zubca bitno utiiu na proces tro-
Senja bokova zubaca i na energetske gubitke, da se pogonski
zuptanik znatno viSe troSi u odnosu na gonjeni, da
s'r istloierja najveia u podnoZju i temenu zubaca i da sc
preml ovim kriterijumima mogu uporealivati dva konstrukcijska
re5enja.
Naredna eksperimentalns ispitivanja ukazuju na promenu
naponskog stanja na istroSenim zubcima.
ISPITIVANJA NAPONSKOG STANJA
ISTROSENIH ZUBACA
Za utvrdivan,e naponskog stanja na istroSenim bokovima
zubaca koriSiena je naponsko-optidka analiza. Ispitivanja
su vr5ena u Laboratoriji za analizu napo'na i deformacija
katedre za otpornosti konstrukcija MaSinskog
fakulteta u Beo3radu. Za izradu modela kori3cen je materijal
>ARALDIT R(.
-\
_-F
Pozrato je da se duiina gio,,,. rrrU"n moZe odreditl na
osnovu izrazai
12 -f2
a1
s---
a, 'D1 o,
wt
' 12-12
a,
a" , d,
n.,
tv.,
^ r.,;i--
d uuzrrrd
*-^.4ir^ *^ ",, zubeca:
Irrurrra
tr,
r2__, - rj_. r:-,, - r2.,,
wr x1 w: wz
i^
t[,
,1 "br , *b:
d
gde su r- i r- poluprednici podetne taike aktivnog dela
^l
profila zubaca zupbanika zr i zz.
Rad sile lrenja na putu klizanja biie:
\''
l.n
l''F-'sr
\.'i'c:;r-' spl ezanja prlra zubaca jc:
tit
rrrl-
5de je. q r ug:o l.lo;i od;over-a o')rtanju zuptanika zr za
vreme sp:ezanja sa odgovarajucim zupcem zupianika ze.
Foito je aktivne duZina dodirnice 8., jednaka luku osnovno.l
kruqa. r.Cn::no luku u3la q 1, sleCi da je:
Slika 2.
Ispitivanja su vrSena na modelu zubca zupdanika modula
m = .10 mm i broja zubaca z : 22. Posmatrana su
Cva sludaja i to: napcni u neistroSenom zubcu i naponi
u delimidno istro5enom zubcu. Podaci o velidini pojedinih
faza tro5enja kao i napadni uglovi na bok zubca dati su
nasL2iutabelil.
TABELA 1.
tlk
Faze
m-41lmm
habanja
I
Napadni ugao
d. : 200
I
b(t
-rr'" - asintr
mm
rlr, " t I' (t'r
^
D1
tribologija u industriji

Opteredivanje zubca vr3eno je uredajem koji je bio
konstruisan za ova ispitivanja. Uredaj je obezbeCivao odgovarajude
optereienje kao i Siroki dijapazon regulisanja
vrednosti napadnog ugla na bok zubca. Time se moglo
obezbediti da sila upravno deluje na bok zubca u svir-'l
sluiajevima.
Na sl.3 i sl.4 dat je crteZ izohroma.- linija jednake
razlike glavnih napona. Sl. 3 daje sludaj naponskog stanja
u zubcu za neistroien zubac, a sl. 4 daje raspored naponskog
stanja u zubcu za slutaj druge faze delimidno istro-
Senog zubca.
Optereienje ie bilo ko'nstantno u toku ispitivanja i ono
ie u trenutnom polu u tangentni p-avac na kinematski
krug bilo iednako F{r . 1,47 kN.
Sl. 4. Izohrorne za drugu fazu habanja zubca
Sl. 3. trzohrome za nepohabani zubac
Sa s1illa se vidi da se nakc'n troJenja kritidne veliiine
napona pomeraju od podnoZja prema vrhu zubca. Sto je
ve6e troSenje boka zubaca to su i vece vrednosti napona
u go:njem delu zub:a, pa se samim tim i kritidni presek,
koji je bio u podno:zju za neistro5en zubac, pomera prema
vrhu za istro5eni zubac.
Sradunati rezultati na osnovu zakona iz otpornosti za
ncistro5en i delimiino istro5en zubac dati su u tabeli 2.
Dijagramski prikaz dobijenih rezultata dat je n3 sl. 5,
sI.6isl.7.
0L5 p
Ml
,[
,re
1
r0trf
=
F:
10t\
I h[nn]
[xn7^1
o1 u',yrE^1
,0.
\
,r1 \
,: I
101-
I h[nm]
1-
knmtl
RAZMERA:
lcm = lcm
1111116
rn = Qlcm
Tlqyygrl = tcm
Sl. 5. Naponi u
odledenim p,csccirna nepohahano3 cabca
tribologija u industriji

|ABELA 2.
NAPONI U ODREDENIM PRESECIINA NEPOHABANOG ZUBCA
h
ITIM
k
mm
S
mm
11' ^n
KN
cm2
w
cmr)
Mi
kNcm
s/
cm'
I,
cm*
"f
kN/cmr
i
kN/cm?
I,
kN/cm:
i
2
4
5
0
9
1B
tt7
36
093
0,93
0,98
0,9B
0,98
5B
65
11
1,706
1,706
1,706
1,?06
1,706
4,70
5,68
o J/
6,96
7,40
3,?6
5,94
6,90
8,23
9,31
0,c0
I,CJ
3,07
4,60
R 14
,R'
41)
5,1?
6,17
6,98
on?
15,93
22,43
29,23
0,00
0,26
0,44
0,56
0,66
0,5?
0,45
0,40
0,36
0,34
0,38
030
0,26
0,24
022
NAPONI U ODREDENIM PRESECIMA PRVE FAZE HABANJA
ZUBCA
10
a
529
638
It
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
39
52
60
oo
72
r,794
1,794
t,794
1,794
1,794
r,794
ata
3,87
5,09
5,88
7,05
2,54
441
5,88
nD
8,46
0,00
0,? 1
,t4
3,76
( to
681
1 aa
1,91
3,31
441
5,41
6,35
2,93
5,03
11 ,48
t7,64
,4 nl
30,48
0,00
o28
0,50
0,64
0,73
0,80
0,83
0,69
0,52
0,45
0,41
0,38
0,55
0,46
0,34
0,30
0,27
0,25
NAPONI U ODREDENIM PRESECIMA DRUGE FAZE HABANJA ZUBCA
10
27
316
424
533
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
B
22
36
46
1,865
1,865
1 865
1.865
1,86s
0,78
t 1(
4,50
5,19
0,10
0,?8
t 11
J,+A
4,58
0,00
1,39
roa
4,57
6,15
2,07
0.59
1,58
t40
3,44
0,04
0,8?
3,81
7,95
72 t5
0,00
1,76
'| 41
L,32
1 ,31
3,55
1 to
0,79
0,62
0,53
2,36
0,86
0,52
0,41
0,35
ty
/
ku7r.l
I n[nn] | n1mn1 | npnl
RAZMERA,
lcm = lcm
lKNcm=0,1 cm
tKN/cfr = lcm
Sl. 6. Naponi u odretlenim presecima prve faze habanog ztlbca
Na osnovu rezultata u taboli 2 i diiagramr uodava se
da normalni napon koji, je bio mali u gornjoj zoni ne:stro-
Senog zubca, naglo raste u drugoj fazi istroSenja iz iega
proistide da tangentni napon takode raste i ugroZava taj
presek.
Upo'redne vrednosti normalnih i
neistroSeni i za prvu i drugu fazu
su na dijagramu prikazanom na sl. B
tangentnih napona za
istroienog zubca date
o
tribologija u industriji

0_\ 5l0 0 .t 2
T ry[xnJn]
roe n. \orlrnz.-1
)
,r4 al 20
=
t
,rl v. l
'i, 10'
10
I
lh[nrr,]
I n64
I n!".1
RAZMERA.
lcm = lcm
lKNcm = 0,lcm
IKN/cnl = lcm
Sl. 7. Naponi u
odreilenim presecima druge faze habanog zubca
I
2.O
| 6 [xxtr.']
RAZMERA
0,5cm = | cm
0.2 KN/cnl= lcm
t7. [xNrA]
IR
I
1
10 h [nm]
10
Sl. 8. Dijagrami normalnog i tangentnog napona
1 Prva faza habanja
2 Druga faza habanja
ZAKLJUCAK
Na osnovu napred navedenog moZe se dati slededi
zaklj uiak:
1. Izborom pomeranja profila moZe se upravljati na
ujednadenost koeiicijenata specifidnog klizanja radi ravnomernog
troSenja zubaca pogonskog i gonjenog zupdanika.
2. Dijagrami koeficijenata specifidnog kliz:nia omoguiuju
kvalitativno uporedenje dva konstrukcijska re5enja
za zupdasti prenosnik iz kriterijuma otpornosti na troSenje.
3. Kritidne vrednosti normalnih i tangentnih napona
pri troSenju zubaca pomeraju se od podnoZja prema vrhu
zubca.
4. Lom istroienog zubca nastade u zoni glave tj. ns
delu iznad kinematskog kruga.
5. Ispitivanja omoguiuju utvrdivanje kritidne vrednosti
troSenja bokova zubaca u funkciji od modula sa ciljem
blagovremene zamene istroienih zubaca radi spredavanja
pojave havarijnog loma.
tribologija u industriji

LITERATURA
1, BANIC M., NEDELJKOVIC M., DOKIC V., IFTOMM -
JuDEKo. Svetski simpozijum o zupianicima i zupdastim
prenosnicima, Dubrovnik - Kupari 13 -
16. septembar 1978.
2. DOKIC V., Modelsko utvrclivanje kritidne vrednosti istro-
Senja zubaca sa tadke gledi5ta 6vrsto6e podnoZja,
Magistarski rad Beograd 1978.
Dr MILAN NEDELJKOVIC, alipl. ins.
vanredni profesor Ma5inskog fakulteta u NiSu
Roalen 1923. godine. Diplomirao
i doktorirao na Ma5inskom
fakultetu Univerziteta u Beogradu.
Radio je u IMT, ZTP i IAMA'
Sada radi kao vanredni Plofesor
i def katedre za ma5inske konstrukcije
Ma5inskog fakulteta
Univerziteta u Ni5u.
10 tribologija u industriji

UDK 621.892:62L9.027
M. BABIE
TNT
Tribolo5ke karakteristike sredstava
za hladenje i podmazivanje u obradi
struganjem alatima odtvrdogmetala
T n
z
N
Fr
a
UVOD
Zahtev savremene metalopreradivadke industrije da se
obezbedi neprekidnor pove6anje produktivnosti proizvodnje
doveo je do uvoclenja znatno oStrijih reZima u obradi rezanjem.
To podrazumeva primenu takvih alatnih materijala,
koji mogu uspe5no podnositi veiika i promenljiva
mehanidka i toplotna optereienja.
Tvrdi metal, dobijen tehnologijom sinterovanja praha
karbida volframa (W), titana ( Tt t, tantala ( 'I'. ) i niobijuma
(NO) sa kobaltom (Co ) kao vezivnim sredstvom,
odlikuje poveiana otpornost na habanje i tvrdo6a, koja
sporo opada sa porastom temperature. Ove osobine ga dine
pogodnim za izradu reznih elemenata alata u obradi rezanjem.
Za obradu struganjem rezni elementi od tvrdog metala
ranije su izraclivani iskljudivo u obliku plodica, koje se pridvr56uju
za delidni drZad postupkom tvrdog lemljenja. Poznato
je da ovaj naiin konstrukcije i izrade alata sadrZi
velike nedostatke. Savremene konstrukcije reznih alata se
zasnivaju na sistemu sa mehanidkim priivr5ienjem plodica
od tvrdog metala. U zavisnosti od konstrukcije ploiice od
tvrdog metala imaju unapred odredeni broj reznih ivica.
Jedan od najperspektivnijih pravaca usavr5avanj3 plotica
od tvrdog metala, koje se primenjuju u obradi metala
rezanjem, je povetanje postojanosti pomo6u prevlaka u obliku
tankog postojanog povrSinskog sloja. U toku nekoliko
poslednjih godina neprekidno se pove6ava izrada reznih
plodica sa jednostrukom i vi5estrukom prevlakom. Niz poznatih
svetskih proizvodada iz ove oblasti proizvodi plodice
sa jednostrukom prevlakom titan nitrida (ti Ni ) i titan
karbida ( -fi C[
Najnovija istraZivanja u ovoj oblasti uvela
su u proizvodnju plodice sa vi5eslojnim prevlakama, kombinacije
Ti C, f i
N i aluminijum oksida (AhOs).
Obrada metala rezanjem se odvija u uslovima koje karakteri5u
visoke temperature rezanja i visoki pritisci na
kontaktnim povr5inama alata i materijala. To neminovno
dovodi do razvoja tribioloSkih procesa na grudnoj i letlnoj
povrSini reznog klina, izraZenih u tro5enju alata i pogor-
Sanju kvaliteta obradene povrSine predmeta obrade. U odredenom
trenutku pohabanost alata dostiZe kritidan stepen,
pri kome je dalje rezanje nemogude.
S ciljem da se poboljSaju uslovi obrade primenjuju se
sredstva za hladenje i podmazivanje. I pored nedovoljno
ispitanog mehanizma njihovog dejstva, osnovna uloga sredstava
za hladenje i podmazivanje ogleda se u odvoclenju
toplote nastale u zoni rezanja i smanjenju trenja na kontaktnim
povriinama.
Proizvodaii alata od tvrdog metala, u svojim preporukama
za izbor reZims rezanja, ne pominju sredstva za
hladenje i podmEzivanje, jer je uvek mogu6e sa ovom
vrstom alata vr5iti obradu i bez njihovog kori56enja. Medutim,
ispitivanja u Laboratoriji za obradu m:tala i tribiclogiju
Maiinskog fakulteta u Kragujevacu, po programu
razvoja proizvodnje i primene sredstava za hladenje
tribologija u industriji
i podmazivanje (SHP) u metalopreradivaikoj industriji, ukazuju
da se njihovom primenom u obradi struganjem plodicama
od tvrdog metala postiZe povecanje postojanosti
alata, a time i smanjenje troSkova obrade.
Poveianje postoJhnosti alata zavisi oC tribiolo5kih karakteristika
SHP, koje su pored ostalog funkcija i primenjene
koncentracije. Otuda proistide potreba poklanjanja
posebne paZnje izboru i nadinu upotrebe sredstava za hladenje
i podmazivanje.
TRIBIOLOSKE KARAKTERISTIKE SHP
Kao osnovni nadin vrednovanja tribiolo3ke karakteristike
sredstva za hiadenje i podmazivanje koristi se kriva
habanja dobijenn uz njegovo kori5ienje u nep:.omenjenim
uslovima obrade (l) i (2).
Promene koje nastaju usled habanja, na obe povr5ine
reznog kiina (grudna i ledna) mogu se registrovati sa vi5e
parametara kojima se meri, na primer, Sirina pojasa habanja
na odredenom mestu leclne povrSlne ( h, ) ili dubina
kratera na grudnoj povrBini (Sl. l). Merenjem ovih
veliiina u razliditim vremenskim periodima rezanja dolazi
se do niza tadaka, koje se aproksimiraju parabolama j dobijaju
krive habanja.
Sl. 1. Kriva habanja
Sposobnost da vrSi rezanje alat gubi najviSe zbog habanja
na leilnoj povr5ini reznog klina. To je razlog da se
kao kriterijum zatupljenja najdeS6e koristi odredena velidina
Sirine pojasa habanja na leilnoj povrSini reznog klina.
Za odreileni stepen pohabanosti iz krive habanja odreduje
se postojanost alata (T) kao kvantitativni pokazatelj
tribio,lo5kih karakteristika sredstava za hlaclenje i podmazivanje.
Radi uporedenja nekoliko sredstava za hlailenje
i podmazivanje sa tribiolo5kog aspekta, potrebno je za
svako od njih dobiti po krivu habanja - zavisnost h: f(T).
Dobijanje jedne krive habanja na klasiian nadin je skopdano
sa zatupljenjem reznog alata do kritiene pohabanosti
( hr, ).
11

n
J min
hk h(mnl lp
hk h innl
Sl. 2, Definisanje otpornosti na habanje
Zato se za i,znalaLenje svake sledeee (koja odgovara
novom sredstvu) mora koristiti nov ili isti, ali naoitren
alat. Osim toga, ovakvo ispitivanje zahteva velike kolidine
materijala i dugo vreme izvoilenja ispitivanja. Sve to dovodi
u pitanje nepromenljivost uticaja alata i materijala,
a time i pouzdanost dobijenih rezultata.
Izvoden;e programa ispitivanja vi5e SHP (kao i drugih
iinilaca obrade), uz kori5ienje samo jednog alata, uz smanjenu
potro5nju materijala i vremena, omoguieno je primenom
metode razvijene u Laboratoriji za obradu metala
i tribiologiju Ma5inskog fakulteta u Kragujevcu.
Njena primena zasnovana je na iznalaZenju otpornosti
alata na habanje (R) kao tribioloike karakteristike SHP.
Otpornost alata se definiSe na slededi nadin:
dT
R:_-f(h) a (t)
dh
R -
otpornost na habanje
Ilustracija gornje zavisnosti data je na slici 2.
Uporedenje tribioio5kih karakteristika vi5e SHP preko
otpornosti na habanje zahteva definisanje obe funkcije
R: f(h). Do njih se dolazi merenjem otpornosti alata pri
tri stepena pohabanosti u obe faze habanja. Dobijene vrednosti
se unose u duplologaritamski koordinatni sistem log
R, log h, i metodom najmanjih kvadrata odreduju konstante
Kr i K: kao i eksponenti ur i u:.
Na osnovu poznatih zavisnosti R : f(h) jednostavnim
integraljenjem, u odgovarajuiim granicama, dobija se postojanost
alata.
Tr:
-ldtl
Kr ur I h"1
Ts : Kzu:
rI h'r-ldh (2)
,I
,I
0
ho
T:Trl-T: (3)
Veza izmetlu postojanosti i troSkova alata ima oblik
Ca tg
A : (nkrtr * k:t, + -_) - (4)
i+l T
pri demu su:
n - faktor koji uzima u obzir lidni dohodak strudnog
radnika
kr - bruto lidni dohodak proizvodnog radnika (din/min)
tr - vreme promene pohabanog alata
nepohabane strane plodice) (min.)
(vreme okretanja
k: - bruto liEni dohodak oStraia (din/min.)
t: - vreme oStrenjs alata (min)
Ca - nabavna cena alata (din)
i - broj o5trenja alata (kod promenljive plodice i *
: broj reznih ivica)
1 :
tg - vreme efcktivnog rezanja (min)
T - postojanost alata za odredeni kriterijum zatupljenja
(min).
t2
ho
hk
Uticajem na povecanje postojanosti alata, sredstva za
hladenje i podmazivanje doprinose osnovnom cilju izraZenom
u smanjenju troSkova proizvodnje.
PRIMENA RADIOAKTIVNE METODE ZA IZNALA-
ZENJE TRIBOLOSKIH KARAKTERISTIKA SHP
U procesu obrade metala rezanjem (u triboloSkim pross5ima)
ulestvuje mali deo mase alata Sto dovodi d6 promene
oblika vrha reznog klina. Upravo na toj iinjenici
se i zasniva primena radioaktivne metode. Taj deo se ozraduje
na ciklotronu, bombardovanjem Zeljene (tadno odredene
po poloZaju i razmerama) povr5ine reznog alata teSkim
testicama (protoni, deuteroni i sl.). Na slici 3. prikazan
je radiografsl

Dosadainja ispitivanja su pok:zala da funkcija koja
najpogodnije aproksimira eksperimentalno dobijenu zavisnost
ima oblik:
.\ - .\oe
khll (5)
Log;aritmovaniem gornii izraz se iinearizuje,
I Ao\
1n {
ln --
I
\,a/
: lnk * nlnh (6)
pa se metodom najmanjih kvadreta odredu.,u eksponenti
k i n. Na osnovu zavisnosti (5) za svaku vrednost radioaktivnosti
1.\; ) moguce je odrediti vrednost sreCnje Sirine
pojasa pohabanosti (h"r).
i,,i")rn
1".\r I
,,sri h | -l
(7).
| ,
\k l
Rezrn ie sp vrii rr kratkim vremenskim interrralim:r, te se
na osnovu elementarnog porasta Sirine pojasa pohabanosti
dobija otpornost na habanje alata:
dT AT trez
D
dh ah ah
lh, .. h, - l.r, ,
Obradom dobijenih vrednosti otpolnosti na habanje, na
nadin koji je ved obja5njen, moZe se izvriiti uporedenje
trlboloSkih karakterlstika ispitivanih SHP.
PROGRAM i REZULTATI ISPITIVANJA TRIBOLOS-
KIH KARAKTER,ISTIKA SREDSTAVA ZA HLADENJE
I PODMAZIVANJE
Program isp,tivanja tribolo3kih karakteristika sredstava
za hladenje i podmazivanje u obradi struganjem alatima
od tvrdo'g metala imao je za cilj da utvrdi razliku u postojanosti
alata pri primeni SHP i bez njihove primene, kao
i uticaj koncentracije mineralnih, polusintetidkih minerainih
emulgirajucih ulja i sintetidkih vodorastvo.rnih koncentrata
u emulzijama i rastvorima na velidinu postojanosti
alata i troSkova alata.
Ispitlvanja su izvedena na univerzalnc;n slrugu uz primenu
alata od tvrdog metala P30 i GC015. Poslednja vrsta
tvrdog metala imala je dvostruku prevlaku od TiC i Al2O3.
Predmet obrade bio je izraden od delika e. 1730 koji je
poboljSan na 270 HB.
Izabrani reZimi rezanja su bili:
I Brzina rezanja: v - 145 mmin i v 180 mmin
! Korak: s : 0,125 mm/o
CDubina: 6:2mm
n Protok SHP: Q - 4,5 - 5 l/min.
Opitne operacije u c'kviru prvog dela programa ispitivanja
izvedene su bez koriScenja SHP i sa kori5denjem
tri sredstva sa koncentraciiama od 60/0.
Na slikama 4. i 5. prikazana su radna mesta za izvodenje
opitnih operacija i za merenje radioaktivnosti koriSeenih
alata.
(B)
(e)
Na slici 6. prikazane
eksperimentalnim putem izvodenjem
ispitivanja.
tqJttl
--l "l
,rrl
I
I
trtf
t
4.25
S1.5. f,rojaiki komplet sa sondom
prvog
,05 a1 a.15 A.2
Sl. 6. Otpornost na habanje
f (h), dobivene
dela programa
h [mm ]
Integraljenjem ovih funkcija dobijene su postojanosti
alata za razlidite kriterijume zatupljenja ns osnovu kojih
su konstruisane krive habanja prrikazane na slici ?.
Sl. 7. Krive
habanja
Odnos ostvarenih postojanosti alata kao i troSkova
alata, za kriterijum pohabanosti definisan sa h : 0,3 mm,
prikazan je na slici 8.
Rezultati istraZivanja prikazani na slikama 6, ? i B.
jasno ukazuju na veliki uticaj kvaiiteta sredstava za hladenie
i podmazivanje na postojanost i tro5kove alata, a posebno
na neekonomidnost obrade kada se sredstvo za hladenje
i podmazivanje ne koristi.
tribologija u industriji 13

I
6A
50
10
10
60
| 100r")
glPA
ht= 0.3 -
97svcl
Si IP. B
,#,1
78.3/,
SHP C
7 I
E.srP
I
.i
0.6t
'I
100%)
SHP- B
0.520
17ty.t
bz SHP
SHP-E
Motqtlol:Cr30
grzina: V= lt 5 ilmtn
Korok .S=0,125 mn'tlo
Atbtno d=2mm
Sl. 8. Uporedni pri.kaz postojanosti i odgovaraju6ih
tro5kova alata
Realizacijom drugog dela programa istraZivanja utvrdena
je optimalna koncentracija vi5e vrsta koncentrata s
obzirom na triboio5ke karakteristike SHP, odnosno na postojanost
i tro5kove alata.
Osnovne funkcije, koje su dobijene eksperimentalnim
istraZivanjem, prikazane su na slikama 9. i 10.
sl. 11.
60 80 100 120 110
Krive habanja za SHP-E
150 f Imtn
hln
1a 00
1200
100 0
SHP- E
SHP-F
l'fatet tJo l: C1 733
8(vno t'. lL5 mlmn
Korok : 5.0.125 ntrnia
Dubro:d.2 mm
840
2 "/o
600
5"
8vo
t,a t
240
o
---+e*l*rl=f:
c.1 c.2 0.3 0./. hlnnl
r0 60 80 100 120 11.0
160 Tlninl
Sl. 9. Otpornost na habanje za SHP-E
SI. 12. Krive habanja za SHP-E
Uporedni pregled po,stojanosti alata i troSkova alata
razlidite koncentracije prikazan je na slikama 13. i 14.
R
tB00
1600
1100
SHP-F
1200
1000
800
I
T_
--
0,1 0.2 03 0.L hlnml
Sl. 10. Otpornost na habanje za SHP-F
Integraljenjem ovih funkcija [R : f (h)] dobijeni su
elementi za konstrukciju odgovarajudih krivih habanja
[h - fr (T)], koje su prikazane na slikama 11. i 12.
l4
2%15%l?Yc
Sl. 13. Uporedni prikaz postsjanosti alata
tribologija u industriji

Uslovi pod kojima se operacija izvodi su:
n Ma5ina: kopir sfrug >Fisher< KDM 11
n Vremenski stepen iskoriSienja: I : 0,6
n Rezni alat: plodica o'd tvrdog metala kvaliteta P30,
proizvodai >Coromant

nnI
S. ST. SEKULIE
UDK 621.941 .02:657.472
z
a
N
F-{
a
T n
TroSko vi alata I ukupni troikovi
obradeu funkciji pouzdanosti alata
kod protocnih automatskih linija
UVOD
Liniju obrade iine grupe ma5in4 alatki rasporedenih prema
proizvodno-tehnolo5kim zahtevima.
Medusobna veza izmedu pojedinih maSina alatki (radnih
mesta) u liniji moZe biti [6,9]:
I
redna,
lJ paralelna i
E kombinovana (redno-paralelna).
Kod automatskih linija obrade veza izmedu pojedinih operacija
ostvaruje se najdeSee rednim vezama izmeflu maSina
alatki (sl. 1).
t . I t MA | | | | |
IPRPREVa(H I - | i I i -'par a. I
I r t2t I I I I
gde je vreme zamene alata svedeno na
l-slrrL
n
,l'l'i
Slika 1.
Transport obradaka od operacije na operaciju izvodi se
mehanizovano transporterima razlidite konstrukcije.
Kod redno povezanih maiina alatki u liniji obrade teZi se
da zbir glavnog (ma5inskog) vremena ts, pomoenog vremens
f p i vremena zamene alata svedenog na jedan obradak
ta, bude pribliZno isti na svim operacijama, tj.
(tg * tp r- t" )r: C : const; i -= t,2,3, ..., k
Vremenski interval koji odreduje sukcesivno izlaZenje izradaka
sa iinije obrade predstavlja vreme takta linije tt.
Za sve operacije takt ljnije obrade je zajednidki i iznosi
tsi \
1,, 1,,
1-; /
lgi
i l,?,S,..,k (')
pri temu je tz vreme zamene alata, T postojanost alata
i n broj zahvata na jednom radnom mestu (operaciji).
Vremenska velidina takta odredena je prema najduZoj
operaciji, kcd koje je
tt - (tg I tp t t'n) n,ar
i za nju je meduvreme tm -0.
Ill
tt -- te-i- tp + ta +
'- (*-',-,3,
jedan
obradak
(2)
(l.l)
Kako su najde56e na pojedinim operacijama (ma5inama) u
liniji obrade funkcije verovatno6e pojave otkaza alata date
prema Weibull-ovom rasporedu u obliku [3, 4, 5, 6, 7,
8, 9, 101
F (t)i: I - exp [(-.'t;'n'1 (i)
onda pouzdanost alata koja im odgovara iznosi
p(t)i: I - F(t)i = cxp[(-cit)mi] (4)
Za sludaj Weibull-ovog rasporeda proseino vreme bezotkaznog
rada o'drecluje se pomo6u gam3 funkcije
'l.r
/ | \ I /l \
t,''rl-, ll t- ll
\m ) c \m /
Za linije obrade sa redno povezanim ma5inama alatkama u
liniji ukupna pouzdanost linije iznosi [10]
k
p(t)- 11 p(t)i ;i:1.2,3,...,k (5)
i.:l
TroSkove alata moZemo predstaviti zbirom [1, 2, 6, 9]
r\-Ar I Az l-A. (6)
pri demu troSl

'j, [("-'
gde je I broj alata u posmatranoj operaciji.
Ukupni troikovi alata za liniju obrade sa redno povezanim
rna5inama alatkama iznose
k k I f/
{n:
c" \ t*l
r,*k,,.-*) +], (-)
i I r I r I L\
. - ,i T.J (q)
POUZDANOST REZNOG ALATA, TROSKOVI ALATA
I UKUPNI TROSKOVI OBRADE U FUNKCIJI
VREMENA
Pouzdanost reznog alata u funkciji vremena
Da bismo odredili pojedinadne i ukupnu pouzdanost alata,
vrSena su opaZanja otkaza na automatskoj bIo,k-liniji za
obradu klipova motora sa unutra5njim sagorevanjem.
Linija
se sastoji iz Sest automata povezanih koradnim
(pri uslovu da se nakon otkaza bilq kojeg alata na nekoj
operaciji zamene svih 1.,:ta na njoj).
Vrednost obrade za jednu operaciju na liniji obrade moZe
se predstaviti zbirom tl, 2, 6, 9l
go' : (ll I, M * A) i
gde je
8.oJ op6lolo
! vrednost rada radnika
R: nk, (re f tp l- t3 1tm) (t0)
I
ma5ine ala'.ke
U"i -
CmP
0u,66.fr (te * tp - ta * tm) (ll)
(nkr minutni bruto liini dohodak operacijskog radnika i
reglera, Cm c€na maSine alatke sa priborom i cena pribora
za stezanje obradka i alata, p amortizaciona stopa,
F godiSnji raspoloZivi fond vremena u iasovima i q koeficijent
vremenskog iskori5ienja).
Zamenom (10), (11) i( 7) u (9) dobijamo za vrednost obrade
za jednu operaciju na liniji obrade
zroaunoyo^1. .mpr.lskh veL,a'.o FJnkc ie
rospod€l?.9ust n. .ospod.te. pc!rdonostr, brojo
el€menolo u skropu, stop. otto.d
U", :{
n r., (t* -.- tp -l- t, ' t,) +
'
Cm0 ' |
l. r
Fr, 100
' 60 \'*
t rP r La i- t,) + (e.r)
,,,1("*,t1 +k,t,+
*) tli,
Zamenom jednadine (2) w izraz za ukupnu vrednost obrade
za operaciju (9.1), posie sredivanja dobijamo
f/
r, | | ,
uoi :
_L
ll nK,
tl
L\
n
\\
t- 'Li
Ukupna vrednost obrade
iI
C, P \/
r', roo'oo/
g)l + \,
1', ) li
za celu liniju
lt* | t" ; tn' :-
daje
(e.2)
se kao suma
RoaunonJe poromero,o
we'bult ovp rospodele
lu.oC!novonJ€ r.or,Js! ^ ve rl no Funrc te
rospodeLe, qusi ne rosFdete, pourdonort,
Slika 2.
GrdfLlk p.,ko. re -
z!tloto (krrv.i
k
Uo: )
i -, I
Uoi
(t2)
sde se vrednost obrade na pojedinim operacijanr odrecruje ::il:il'Htil,"ffI:r:i:,':JT":i
izrazom (9.1).
vremena usled ostalih zastora.
T,"",:"T;":Hft"1;
tribologija u industriji 17

S ciljem da se ubrza obrada podataka razvijen je p:ogram
za elekironski raduner VARIAN 73 (32 k byte), pomocu F (t) - t_exp [(_0,019851) ],5{,e761
kojeg, na osnovu niza opaZanja otkaza alata, usvajaju6i
poeetno vreme manje od minimalnog vremena otkaza iz
nizaiizborompogodnevelidineintervala,daje: histograme
empirijskih vrednosti pouzdanosti, verovatnoic otkaza.
frekvence i intenziteta otkaza, zatim jednadinu teorijsk"
funkcije verovatnode i srednje vreme bezotkaznog rada i
konadno crta tadke odgovaraju6ih krivih
brojanim histogramima (sI. 2).
PODACI
! Operacija 1 (KS-l) Struganje
I
Vremena Co othaza alata u dasovima:
1:0 110 148 89 90 106 78 80 42
Podetno vrcme 30, interval 10,
c:0,00960,
pa je
F (t) :
i
m:3,15536
1-exp [(-C,C096 t) r,15;3{i]
Itl \
t"1:_ t't_-11 c3,23
0.0096t \3.15536 |
ekvivalentne na-
62,5 127,7 79,7 7r,5 79 95 79,'t ?1,5 56 98 79 70,5 79,?
99,5 96,7 91,2 77 79,5 72.3 54 I07 95 97 99 81 62,6 105,7
78 71,5 ?9,? 96 77,8 71,5 60 98 ?9 70,5 7g,7 94.
Za ovu operaciju usvaja se poietnc vreme 50 dasova i
inte:val oC 5 iasova.
Na osncvu gornjih podtaka dobiven je parametar
c : 0,01131 i eksponent m = 5,85312 pa je WeibuIl-ova
raspodela data izrazom
F (t) : l-exp [(-0,01131 t) 5'85312]
Srcdnje vreme bezotkaznog rada iznosi
r11 \
T.1: - r l- + 1) : 81,94 dasova
0,01131 \ 5,85312 I
Operacija 2 (KS-2) BuSenje
I
pa je
.1.^-:
"
'
t
,- I
*,):r^ro - '/ ao'az
optntt \ 1F69?6
Op"r"cija 4 (KS_4) Struganje
Vreme do otkaza:
32 32 B0 72 24 BB 56 48 72 72 88 72 72 86 88 72 72 48
56 BB 26 30 72 B0 32 32 36 36 32 32 50 72 24 88 56 48
72 72 77 72 72 86 BB
Podetno vreme 20, interval 5
c-0,01410,
pa je
F (t) :
r
.r-
I sr
m:2,33621
l_exp [(_0,cr410t) 2,ir3621]
t
a3tt
,^ ( t
\ ,Jttt
J Operacija5(KS_5)Struganje
Vreme do otkaza:
- ,\ '/ a,oA
Vreme do otkaza:
128 160 88 104 56 B0 32 81 B4 ?9 118 154 16c 148 90
-l-"
Lil\
0,c2403
l' t-
\327036
+ 1l :37,29.
I
88 104 100 92 46 49 84 7g t20 128 i5B BB 86 9b 78 127 f! Cpcracija 6 (KS-6) Glodaui c
! Op:racija 3 (KS-3) BuSen j c
Vrc::'lc Co otkeza:
23 5 22,6 63,5 31,8 31,3 39,6 39,75 31,7 7l 31 23,5
48 40 32 54,8 55 24,2 28 36 39,75 31,0 64 21,5 26,5
52 48,3 54,3 56 27 30 29,2 39,?5 39,6 56 54 21,2 19,0
29 43 54
Poietno vreme 15, interval 5
c-0,02403,
Vrcme do otkaza:
43 43 80 40 64 80 56 32 55 56 4C B0 48 48 40 64 80 32
56 56 60 40 80 4B B0 64 34 56 56 56 43 48 40 40 38 36
36 40 40 64 64 80 55 36
Podctno v;cr::e 30, interval 5.
c:0,A2792,
pa Jc
m:3,64?19
F (t) - 1-c:

TABELA T-1
B-(t)-1-exp
(*cit)rni
KS-i KS-2 I

Trcdhovi alela i tro5kovi obrade u funkciji ukupne TABELA T-B
pouzclancsti a!ata
p (t) 0,8634 0,6719
T'roikovi alata u f unkciji ukupne
Uo (t) 14005 1,2523
pouzdanosti
0,3577 0,1147 0,0180 0,0108 0,000c
1,2036 i,1793 1,1643 r,1544 1,1471
Kada su pozn:t: zav;snosti ukupnc pouzdanosti alata u
funkciji v;clncna i t:oikovi alata u funkcii i vremena f i.
P:r(t) i .A.-p(t)
onda se zav-snost
r_F(p)
lhbela T-3 nastale
na csnovu ko;e je
,.1:r,h_1:h
L,riuP-a_rr
r.lata (sl. 7).
uo
i-^,'l'^r'^
je iz poslednje kolone tabcla T-2 i 'I-6,
grafidki predstavljena traZcra zavisnost
obrade u funkciji ukupne por-tzCanosti
dobi;a clim.nacijom vrcmena t iz gorn;e dve zavlsnosti.
Obzirom de su obe zavisnosti dobivene simulacijon i predstavljene
tabelerno, to sc traZena zavisnost najlakie moZe
dobiti tako da sc poslednje kolone iz tabela T-2 i T-4 postave
jedna porcd druge i dobije nova tabela T-T (ovo je
mo3u6e ob:tro,:r da je prva kolona u kojoj je varirano
vreme zam.ne u obe tabele identidna).
Uo=f(P)
TABELA T-7
A (t) 0,2745 0,1373
p (t) 0,8681 0,6719
0,0915 0,0688 0,0549 0,0458
0,35?7 0,1t47 0,0180 0,0108
0,0393
0,0000
Na osnovu tabele T-7
a : F(p) na dijagramu
grafidki
sI. 6.
je
p:ikazana
zavisnost
ANALiZA DOBIVEi\iIIl ZAVISNOSTI
Dijagrami predstavljeni na sI.4. i sI.5. ukazujr-r da ukupni
troSkovi alata i obrade monotono opadaju sa porastom
vrednosti vremena jednovremene zamene alata, pri demu
se uodava neznatno smanjenje tro5kova sa njegovim daljim
pove6avanjem.
Ukupni tro5kovi alata i obrade monotono rastu pri vecim
vi'ednosti ukupne pouzdano,sti alata (ko ja zavisi od usvojeno3i
vlemenil zamene alata), ali na dijagtamu U1; : @(p)
je uolljiv dovolino Sirok dijapazon ukupne pouzdanosti
aiata u kojem se troikovi neznatno povecavaju sa pcvJian;cm
pcuzcianosti, pa se usvajanjem tadlte na krivoj, koja
lcZi sn Cesne slrane inlervala moZc oiitati ckonomldna vrednost
pouzdanosti (s1. 7), odn. ekonornidno vreme .jedntvrerocne
zarn.ne alata na liniji obrade koje joj odgovara
(:;1.3).
Slika 6.
ZAKLJUECI
Na csrovu napreC izloLenog mogu se dcneti siedeci zak,
Ukupni trcihovi obrade u funkciji ukupne
Iz zavisnosti:
pouzdanosti
ljuici:
[l za odredeni, usvojeni, reZim obrade ukupni t:oSkovi na
I:niji obrade zavise oc-l vremena zailene alata,
ii
p.-f (t) i Uu--,l,rt)
eiininaci"on-r vlcn'lcna t dobija se
[J od veiidine vrednosti vremena zamcne pri jednovr.emenoj
zamen.i svih alata zavisi ul:upna pouzdanost reznog
alata i ovu vreCnost treba oCabrati tako, da se po:tignc
ekonomiino vreme zamene, koje odgovara visokoi vred-
uo-o\tl
nosti ukupne pouzdanosti uz neznatno povecanje ukupnih
tro3kova obrade.
22
tribologija u industriji

LITERATURA
1. IVKOVIC, 8., Struktura troSkova proizvodnje u obradi
metala, Ma5inski fakultet, Kragujevac, 197'4.
2. IVKOVIC, B., Obrada metala rezanjem, III izdanje, Ma-
Sinski fakultet, Kragujevac, 1975.
3. POPOVIC, B., Pouzdanost reznog alata, ifehnika - Ma-
Sinstvo, Beograd, 1974, l.
4. POPOVIC, 8., Odredivanje pouzdanosti reznog alata,
Naudni skup >EFTES ?5(, Institut za proizvodno
maSinstvo Fakulteta tehnidkih nauka, Novi Sad,
1975.
5. SEKULIC, S., Odredivanje pouzdanosti reznog alata u
radionidkim uslovima, Naudni skup >EFTES ?5(,
Institut za pr,oizvodno maSinstvo Fakulteta tehnidkih
nauka, Novi Sad, 1975.
6. SEKULIC, S., Rezni alat kao limitirajuci faktor kod
protoinih automatskih linija, Prvi nautno-struini
skup PPS ?7, Institut za proizvo'dno maSinstvo
Fakulteta tehnidkih nauka, Novi Sad, 19?7.
?. SEKULIC, S., Statistical formulation of a cutting tool
reliability in a working conditions, Reports of the
21st f,QQC Conference Varna 77, Stream C, Varna,
1977.
8. SEKULIC, S., Statistiiko odreclivanje pouzdanosti rezno'g
alata u eksploatacijskim uslovima, Kvalitet i
pouzdanost, Beograd, 19?7., VoI. 20, 5.
9. SEKULIC, S., Ukupna pouzdanost reznog alata kao
ograniiavajuci faktor za njegovu zamenu kod protodnih
automatskih linija, Drugi naudni skup
,EFTES ?827. martu", Industrija motornih
delova, Novi Satl, od 1959.
do 1962. godine u >>Jugoalatu

ETT
Z. PALUNCIE
UDK 621.821.8 :621.9.015.004.62
F-
z
N
L___l
n
Razvoj metode za pracenje
tribolo5kih procesakod
kotrllajn ih
lelaleva alatnih ma5ina
F a
UVOD
FroCuZenje veka t.'ajanja i pouzdancst.i rada maSina
preistavlja jedan od osnovnih problema savremenog maSinstva.
Ekonomski znaiaj ovoga problema je odigledan, ako
se imaju u vidu troikcvi velani za pctrebu remcntovanja
maSina. Pouzdanost i trajnost alatnih maiins u velikoj
meri zavise od rada pojedinih skiopova i kcntaktirajuiih
delc'va, kao ito su zupaasti parovi, klizni i kotrtjajni lcZajevi,
r'odeca i vutna vretena i dr. Veo,ma rasprostranjena
primena kotrljajnih lei'ajeva u savremenim maSinama stavlj:'t
pitairia trajnosti i pouzdanosti elemenata kotrljajnih
le'aierra n3 iedno oC p v.h rnesta u op5toj problematici
trenja, podmazivanja i habanja ma5ina. Osnovni pokazateli
radne sposcbnos'!i aiatnih maSina predstavlja tadnost
obrade na njima. S druge sirane tadnost obrade kod veiine
alatnih maSina uslovliena je tadnoSiu obrtanja glavnih
vretena. Smanjenje tadnosti obrtanja glavnih vretena alatnih
malina u toku njihove eksploatacije vezano je za habanje
leZajeva. TribioloSki procesi ko,ji se javljaju na radnim
povrSinama elemcnata kotrljajnih leZajeva neuporedivo
su manie proudeni u poredenju sa ovim procesima, koji
se javljaju na zupdan'cirna. kliznim leZajevima ili vodicama.
Do danas je neizvesno kakav oblik habanja je prevladajuci
u kotrljajnim leZajevima, kakva je brzina habania,
kako' habanje utiie na tainost obrde, kako konstruktivni,
tehnoloBki i eksplcltacioni faktori utidu na habsnje
i gubitak tadnosti obrtanja vratila.
Kotrljajni leZajevi rade u veoma sloZenim uslovima
eksploatacije, kao Sto su promenljivi reZimi opteretenja i
brzina, razliditi temperaturni uslovi, prisustvo mazive sredine,
koja sa svoje strane ima takocle sloZen mehanizam
dejstva na radne povr5ine elemenata kotrtjanja. Kakav
uticaj imaju ovakvi uslovi rada kotr.ljajnih leZajeva na
intenzitet razvo.ja proce:a habanja njegovih elemenata predstavlja,
sa aspekta trainosii i pouzdanosti maSina, znadajno
pitanje.
RaCicaktivna metcda praienja habanja, zasnovana na
povrSinskoj aktivaciji, omoguduje ispitivanja u eksploatacijskim
uslovima, s obzirom na mrle nivoe radioaktivnosti,
pri aemu se proces habanjs moZe pratiti neprekidno u toku
lada maSlne, Sto predstavlja veliku prednost u odnosu na
neke druge metode pra6enja habanja.
Da bi se 5to vi5e pribliZilo eksploatacijskim uslovima
rada leZaieva, razvijen ie eksperimentalni uredaj, diju osnovu
sad-njava obradna jedinica za glavno kretanje pri
st.rugan ju, proizvedena u Fabrici alatnih ma5ina i zupdanika
>Potisje< iz Ade.
eksploatacije haba, dime se usled odlaska sa produktimg
habanja i dela radioaktivnlh izotopa, smanjuje radioaktrvtrost
povr5ine i pove6ava radioaktivnost ulja za podmazivanje.
Merenjem radioaktivno,sti ulja u toku oCredenog
perioda eksploatacije leZaja, mogu6e je ustanoviti l

Zeljeno mesto na ispitivanoj povr5rni. Prodiruci u metal
ubrzani protoni, deuteroni ili a-destice sadejstvuju sa jezgrima
atoma metala iine6i ih nestabilnim. Ovakva nestabilna
jezgra podinju ds se raspadaju po zakonima, koji
odgovaraju prirodi samog jezgra, pri iemu dolazi do emi-
+^r,^hi^
ruvarrJd
^, l-.,^h+^
I -^varrLq.
Merenje 1-zradenja vr5i se pomotu scintilacionog detektora
i odgovarajuie elektronske instrumentacije za registrovanje.
BIok-shema instrumentacije za mercnje'y-zraienja
predstavljena je na sl. 1.
Pri ozradivanju elemenata kotrljajnih lcZajeva poSlo
se od pretpostavke da 6e se najintenzivnije odvijati triboloSki
procesi na valjcima leZaja [5]. Stoga je izvrSeno ozradivanje
omotata valjaka bombardovanjem protonima, ubrzanim
na ciklotronu. U ovu svrhu kori56en je ciklotro'n
Univerziteta u Birminghamu, Velika Britanija. Uslovi ozradivanja
bili su sledeii:
n energija snopa
n vrsta iestica
n slruja ozraiivanja
n vleme ozladivanja
! ugao snopa
10 MeV
protoni
5 1LA
10 min
900
Da bi se valjdici ozradili po celom omotatu, konstruisan
je i izraclen uredaj prikazan na sl. 2.
Snop protona prolazi kroz uzani procep i pada na
izvodnice vaijka. Zahvaljujuii obrtnom kretanju oko sopstvene
ose, koje se dobija od elektromotora, celokupna
povr$ina omotaea biva izloZena snopu teSkih destica.
U osnovnoj plodi uredaja izbu5eni su otvori, kroz koje
cirkuli5e voda s ciljem da se obezbedi hladenje snopa.
PoloZaj o'zradenog sloja ns aktiviranom elementu leZaja
prikazan je na sl. 3.
Pri bombardovanju po'vr5ine valjka snopom ubrzanih
iestica u ozradenom sloju se javlja smesa izotopa, koji
se medusobno razlikuiu po energijama 1-zradenja i peritodom
poluraspada. Da bi se utvrdio sastav ove smese
snimljen je energijski spektar y-zradenja. Na si. 4. dati su
rezultati snimanja spektra 1-zradenja ozradenih valjaka
Sest meseci nakon ozradivanja.
Spektar je sniman u energijskom intervalu od 0-2
MeV. Prethodno je izvrSeno baZdarenje instrumentacije
pomo6u standardnog radioaktivnog izvors Co,to i dobijena
baZdarna linija.
Kao Sto se vidi iz snimljenog spektra obrazovano je
nekoliko osnovnih pikova. Pik sa energijom od 0,511 MeV
ozraCivoni elemenot
zaitita od
alum inilumo
ele kt romotor
snop protona
Sl. 2. Pomo6ni uredaj za
osnovna ploaa
ozraiivanje valjaka po omotaiu
moZe odgovarati B | - raspadu Cos6. Intenzivno y_zradenje
sa energijom ,o,d 0,840 MeV imaju Co56 i Mn54, a Cois sa
energijom od 0,8 MeV, 5to predstavlja neznatnu razliku.
Pik sa energijom 1,24 MeV odgovars Co56, koji ima pri
ovoj energiji dosta intenzivno zraienje (660/o). pikovi sa
energijama 1,04 MeV i 1,?4 MeV takoile odgovaraju izo_
topu Co56.
O z r aCenr
sloj
Iz izloZenog se moZe sa velikom pouzdano3iu tvrditi
da je daleko najuticajniji izotop u ozradenom sloju Co"s,
iiji je period poluZivota T:77,8 dana, a radioaktivna konstanta
i- . 3,736 . 10 -{.
UREDAJ ZA PRAEENJE PROCESA HABANJA
ELEMENATA KOTRLJAJNIH LEZAJEVA
Sl. 3. Poloiaj ozraienog sloja na aktiviranom
leilaia
tribologija u industriji
elementu
U cilju Sto veieg pribliZavanja eksploatacijskim uslovima
rada leZajeva, kao osno,va uredaja koriSdena je standardna
obradna jedinica za glavno kretanje pri struganju,
proizvedena u Fabrici alatnih maSina i zupdanika >Potisje<
iz Ade. Obradna jedinica snabdevena je pomo6nim
uredajem za opterecivanje i posebnom hidrauiidnom instalacijom
za autonomno podmazivanje ozraienog leZaja.
25

A
l-d
350
300
N6 si. 5. dat je presek obradne jedinice sa delom ureilaja
za optere6ivanje.
Na glavnom vretenu nalaze se tri ieZaja. Ispitivan je
leZaj koji se nalazi na prednjem kraju obradne jedinice.
PoSto primenjena radioaktivna metoda zahteva nezavisno
podmazivanje ozradenog leZaja, zaptivadem je pregraclen
prostor izmedu ispitivanog leZaja i ostalog dela obradne
jedinice. Na taj nadin ozradeni leZaj je izolovan od u1ja,
kojim se, metodom kupanja, po,dmazuju ostala dva leZaja.
Dinamometar prikazan na slici sluZi za merenje uzduZnog
250
nnfpro6an
i o
200
150
t00
50
/,0 50 70
8A
90
Sl. 4. Spektar 1-zraienja
tja 1t0 t2A 130
brol kanola
Na sl. 6. predstavljena je shematski hidraulidna instatacija
za podmazivanje ozradenog leZaja.
Cirkulacija ulja ostvaruje se zupdastom pumpom (1),
diji je kapacitet 3 litra u minuti. Pumpa je zaStidena od
eventualnih udara u instalaciji nepovratnim ventilom (2).
Kolidina ulja koja protide kroz ozraieni leZaj (?) pode-
Sava se pomo6u regulatora protoka (3). Iz leZaja ulje za
podmazivanje odlazi ka mernoj da5i (4), koja se nalazi u
olovnoj zaStiti, zajedno sa detektorom zradenja (6). Olovna
zaStita je neophodna, kako bi se uticaj okoline na rezultate
merenja smanjio na najmanju meru.
Iz merne da5e i prelivnog voda regulatora protoka
ulje odlazi u rezervoar
bi se izbeglo taloZenje
(5). Rezervoar ima suZeno dno, kako
produkata habanja u njemu.
Na sl. 7. i sl. 8.
punkta.
predstavljen je izgled istraZivatkog
Od regulotora
protoka
lek t romotor
Ozroienr le2aj
Gtavo za
tereiivanie
Ka mernoj
ioS i
Glavno vreteno
Sl. 5. Obratlns jedinica sa ure-Iajem za optere6ivanje
,ao
tribologija u industriji

ko mernoJ eleklr6n16l
USLOU I REZULTATI MERENJA INTENZITETA
HABANJA KOTRLJAJNIH ELEMENATA
KONICNOVALJEASTIH LEZAJEVA
Cestice habanja sa ozradenih radnih povrSina kotrliajnih
elemenata ispitivanog TeLaja dospevaju u cirkuli5u6u
masu ulja za podmazivanje, koje se kreie kroz instalaciju
opisanu ranije.
Prema [B] kolidina produkata habanja u ulju moZe se
iz-aztt\ jednatinom:
gde je: K -
u
" . ,_l_ Y1 r.r,
konstanta merne 51lave, zavisno od vrste izotopa
i geometrije merenja
Vu - ukupna zapremina ulja za podmazivanje u
instalaciji
.\5 - specifidna radioaktivnost ozradenog sloja
Vu -
zapremina ulja kori5iena pri baZdarenju
A - radioaktivnost izmerena u toku izvoclenia
eksperimenta
et't - popravka, kcja uzima u obzir prirodni pad
radioaktivnosti u toku izvodenja eksperimenta.
st,
6. Shema hidrauliine instalacije za podmazivanje
ozraienog ler,aia
Pod pretpostavkom da je specifidna aktivnost ozradenog
slojg kcnstantna najmanje do dubine odekivanog habanja,
registrovani nivo radioaktivnosti ulja za podmazivanje
direktno zavisi od koncentracije produkata habanja
u njemu. Iz ovog razloga nije neophodno znati velidinu
habanja kolitinski izraZenu preko teZine produkata habanja
u ulju, ved se ispitivanje uticaja reZima rada leZaja
i vrste ulja na intenzitet razvoja habanja moZe vrSlti uporednim
putem. U cilju utvrClivanja uticaja reZima rada
ispitivanog leZaja na intenzitet habanja kotrljajnih elemenata
leZaja, napravljen je program ispitivanja dat u
tabeli 1.
'jj
lirr:
Jredaji zo opterecivan
sa dina!.tometri
Obradna jedinica
t
. .t..
Slika 7.
1,u;i
tribologija u industriji 27

Merno
inst rume nt acija
0blo
no jedinica
&*;*;
#
a tar
ako
.r voor
Slika 8.
TABELA 1.
Broj obrtaja glavnog vletena
o/mln
Opterecenj e
glnrznng
vretena [N]
Ulje za podmazivanje
465,
U poprednom
pravcu 1000, 4000,
8000
U uzduZncm
pravcu 500, 2000, 4000
Kolidina ulja kroz
laiei ['l/min l
0,5
Za podmazivanje je kori5ceno hidraulidno ulje A, dije su
karakteristike predstavljene u tabeli 2.
Da bi se utvrd:o uticaj vrste ulja za podmazivanje na
intenzitct razvoja habanja, kori5cena su u eksperimentima
jo5 dva cirkulaciona ulja B i C (tab. 2).
TABELA 2.
,/')
Y ,4^ III1II
/'
fj
Fiziiko-heinijske
karakteristike primenjenih ulj2,
I{arakteristika
1. Spoljni izgled
2. Viskoznost na 323 I( ;
I
3. Indeks viskoziteta
4. Taika palienja ;
5. Tadka stinjavanja K
6. Neutralizacicni broj mgKOH/g
?. Stabilnost pene
8. Voda i mch. neJistoce
9. Oksidac. stabilnost mgr448 >4t3
253 >253 >263
1,5

Izablana ulja p-oizvedena su od selektivno
rafinisanih ulja, r'isoke oksidacione
stabilnosti i rrisokog indek:a
viskoznosti. Svojstva baznog ulia poboljiana
su EP ad.tivima. prol iv k, rozije,
penuSanja i emulgovanja.
ii^p)
t--l
lmlnl
t00
8004 N
,!, aac N
ta00 N
-t
I
t,000 utt
2ACO N
500 N),
T-
Ispitivani ladijaksijalni leZaj tipa
FAG 30216 sastavni je deo obraclnc
jcdinice za glavnc' k|'clanjc pri slrugenju
i nalazi sc na pled.rjem klaju
g)avnog vrelena obladnc jedinice. U
toku lads u eksploatacijskim uslovima
ovaj leZaj ie, pod dejstvom otpora
rezanja, izloZen o'pterecenju u uzduZno:n
i poplednonr pl'avcu. Iz ovog
razloga je ispitivani leZaj u toku izvodenja
eksperimenata bio opterecivan
jednovremeno u uzdtrZnom i poprednom
pravcu.
Ns prvom rezimu opterecenja lezaj
je radio oko 28 dasova neprekidno, pli
aksijalnoj sili F. .- 500 N i radijalnoj
sili F, : 1000 N. U sledecern reZimu
optereienja (pri F., .: 2000 N i F, -
:4000 N) leZaj je radio daljih 22
iasa. U treicm reZimu leZaj je bio
izloZen maksimalnom opterecenju, koje
je iznosilo l-" - 4000 N i Fr
-- 8000 N.
Za vreme rada obradne jedinice neprekidno
je vrSeno nrelenje nivoa radioaktivnosti
ulja za podmazivanje.
ReZim rada leZaja menj6n .je i plomenon)
blzine obltanja gl:rvnog vretena
obradne jedinice. Ispitivanje jc
izvr5eno sa dve brzine obrtanja i to
pri n:465 ormin i n:955 oimin.
75
5A
25
li. pl
l^cJ
t00
75
50
1J
--f---
5 ta t5 20 25
Sl. 10. Promena nivoa radioaktivnosti ulja u zavisnosti od
optelecenja pri broju obrtaja n-465 o,/min. 1-A:
:17,3 t0,;li. 2_A-5,9 t{r,?;. 3_A:19,4 #r,:r
= 8400N,8"4000N
- t000 N,E= 2000N
, t}cc N,Fo = 50c N
Zavisnost ni.r'oa radioaktivnosti ulj a
za podmazivanje od rcZima rada ispitivanog
leZaja data je na sl. 9.
t0
25
SI. ll. Promena nivoa radioaktivnosti ulja u zavisnosti od
opterecenja pri broju obrtaja n :955 o/min.
1_A:19,9 tt,27ti; l_[ _ 16,5 t", *; 3-_A:25,9 to,]x
Na sl.10. i sI.11. ovi lezultati su prikazani tako da se
uoiata uticaj opte|ecen,la na intenzitet razvoja habanja
pri jednoj brzini obrtanja.
Karaktel dobijenih zavisnosti ukazuje da pri svakoj
prcmeni leZima lada ielaja int:nzitet habanja naglo raste,
Ca bi sc postepeno srnaniivao u toku slededih dvadesetak
iasova, koi,ko je ispitivanje u jednom reZimu t.aialc. Pri
najoStrijim reZimima rada pr;rnecuje se da se procesi habanja
na iadnim povrSinama leZaja veoma intenzivno razvijaju.
Sredstva za hiadenje i podmazivanje, kao Sto je poznato,
imaiu uiogu da svojim prisustvom i delovanjem uspo-
ravaju razvoi triboloSkih procesa na ladnim povrSinama
delova maiina. S obzirom na svoj kvalitet i eksploataciiske
uslove u koiima se primenjuiu, sredstva 2.1 hladenje i podmazivanje
u razliditoj meri utidu na srnanienie lazvo.ja
triboloSkih procesa na radnirn povr5inama.
Da bi se utvrdlo utlcai raziiditih vrsta ulia za podmazirzanie
kotrljajnih leZajeva, na habanie kotrljajnih eiemenata,
programom ie preCvideno i ispitivan.ie tri vrste
ulia za podmazlvanje, iije su oscbine date u tabeli 2.
Testiranje r:1ia za podmazivanje izvr.eno je pri opter-ecenju
F" - 4000 N i Fr - 8C00 N, dakle pri maksimalnom optereccnju
i broju obr laja glavrrog vretcna n 955 o/min.
tribologija u industriji
90

Na sI. 12. Predstavljeni su rezultati
ispitivanja, iz kojih se vidi da ulje A
A
poseduje najbolje tribolo5ke o.obir",
[r-r1
s obzirom na habanje radnih povrSina L^i;)
kotrljajnih elemenata ispitivanog IeZaja.
Registrovana radioaktivnost je u 100
sludaju primene ulja A, kao podmazr.rjuceg
sredstva. bila najmanja u toku
testiranja, koje je trajalo 12 dasova
za svako ulje.
Zs
t 0.665
|0,3 tos7I
UIje B, prema ovom ispitivanju pokazalo
je najslabiie triboloSke osobine. s 0
Fr = 8000 N
Fo = t000 N
Sl. 12. Promena nivoa radioaktivnosti
ulja primenom razliiitih vrsta
rulja za podmazivanje
n = 5J) mtn
-l
Na osnovu rezultata merenja nivoa radioaktivnosti ulja
za podmazivanje izradunati su indeksi njihovog kvaliteta
sa tribioloikog aspekta. Za proradun indeksa kvaliteta kori5deni
su nivoi radioaktivnosti ulja za podmazivanje dobijeni
posle 12 iasova rada ureclaja sa jednim uljem. Ovi
indeksi predstavljeni su histogramski na sl. 13.
I
t60
t20
Sf. 13. Intleksi kvaliteta ispitivanih ulia za podmazivanje
ZAKLJUCAK
Preimu6stva kotrljajnih leZajeva, koja se sastoje u malom
otporu kretanja, relativno jednostavnom naiinu podmazivanja,
velikoj moti noienja, lnogutnosti izdrZavanja
opterecenja promenijivih po smeru i karakteru, udinila su
ih nezamenliivim sastavnim delovima sklopova savremenih
alatnih ma5ina. Tainost rada, trajnost, pouzdanost rada
leZajeva u velikoj meri odreduju i radnu sposobnost alatnih
ma5ina u ko'je se ugraduju. Procesi habanja kotrljajnih
elemenata leZaja, koji se odvijaju u toku eksploatacije ma-
Sina, pove6avaju zazore u leZaju, naruSavaju praviian oblik
radnih povriina - 5to dovodi do gubitka tadnosti obltanja
leZaja, gubitks krutosti sklopa, poveianja o'tpora obrtanju
ili iak zaklinjavanja, povedanja radne temperature, Sumnosti
leZajeva itd. Habanje kotrljajnih leZajeva zavisi od
mnogih faktora kao Sto su: optereeenje, brzina obrtanja,
uslovi podmazivanja, stepen zagaclenja mazivog sredstva itd'
30
U raCu su prikazani rezuitati eksperitnentalnih ispitivania,
diji je cilj bio utvrdivanje uticaja reZima o'ptere-
6enja i brzine obrtanja, ka6 i vrste ulja za podmazivanie,
na intenzitet razvoja procesa habanja na radnim povrSinama
konidnih valjaka ko'nidnovaljdastih leZajeva.
Iz dobijenih zavisnosti vidi se da pri svakoj promeni
leZima rada intenzitet habanja naglo' raste da bi se u
toku daljeg rada leZaja postepeno smanjivao. Oitrijim reZimima
rada leZajeva odgovara i intenzivniji razvoi pl'ocesa
habanja.
Pracenje habanja izvrSeno je metodom radioaktivnilt
indikatora, zasnovanoj na pcvrSinskom ozradivanju ispitivanih
delova snopom ubrzanih iestica. Registrovatri nivo
radioaktivnosti ulja za podmazivanje direktno zavisi od
konccntracije produkata habanja u njemu. Pod pretpostavko'm
da je specifidna radioaktivnost ozradenog sloja konstantna
najmanje do dubine odekivanog habanja, nije neophodno
znati velidinu habanja kolitinski izraZenu preko
teZine produkata habanja. Ispitivanje uticaja reZima rada
leZaja i vrste ulja za podmazivanje na karakter procesa
habanja izvr5eno je uporednim putem.
Ulje za podmazivanje ima zadatak da svojim prisustvom
uspori razvoj triboloSkih procesa na radnim povrSillama.
Iz dobijenih rezultata zakljuduje se da su primenjena
maziva razliditog kvaliteta sa tribolo3kog aspekta,
s obzirom da se njihovom primenom registruju razlidite
koncentracije prcdukata habanja za jednake vremenske
periode rada ma5ine i jednake ostale eksploatacione uslove.
Primenjena metoda pra6enja intenziteta habanja na
radnim povriinama kotrljajnih elemenata, pokazala se veorra
osetljivom, uzimajuii u obzir da je ve6 posle nekoliko
dasova rada leZaja moguCe registrovati prisustvo destica
habanja u ulju za podmazivanje.
Druga bitna karakteristika metod,e je Sto ona omogucava
neprekidno pradenje process habanja u toku rada
urealaja, po5to nije potrebno zaustavljanje uredaja pii inerenju.
UsioZnjavanja, koja se odnose na rukovanje ozradenim
materijalom, svedena su na najmanju meru, jer jc
ukupna radioaktivnost aktiviranog leZaja u okvirima propisa
za rad bez posebnih mera zaStite, zahvaljujuCi postupku
o'zradivanja snopom teSkih destica.
tribologija u industriji

LITERATURA
1. CflI4I{I4H H. A., CIIPI4IIIEBCKI(IZ A. I4., Ilo,qrur{nHrrKrl
KarreHrrs, M., MAIII|I43, 1961.
2. III4HEII{H C. B., Pa6orocnoco6gocr: Aerareii nauun, M.,
MAlIrr3, 1949.
3. PEIIIETOB A. H., Aera.:rr r,r MexaHzsMr,r Mera.rrrroper>Crvena
zastava

NTT
T
T
z
,N
F
a
v. rvusre
UDK 539.538.001.3 :628.178.2
Ferografi Ja metoda za
proudavanje procesatro5en
ja
zatvorenih sustava
UVOD
eesti problem u tribiologiji predstavlja praCenje procesa
tro5enja zatvorenih sustava tj. kada povr5ine izlo-
Zene troSenju nisu pristupaine za direktan pregled. U takvoj
situaciji jedino je moguda detekcija i analiza jedne
ili vi5e izlaznlh velidina sustava (trenje, buka, vibracije,
temperatura, destice troSenja itd.).
Opdenita karakteristika metoda posrednog pradenja
procesa tro5enja je nedovoljna pouzdanost, ili nedovoljna
osjetljivost, tj. reagiranje tek nakon Sto je znatnije o5te-
6enje unutar sustava ve6 nastalo. Meclutim, 19?2. godine
prvi puta je opisana tehnika ferografije [1], koja se u ovako
kratkom vremenu pokazala vrlo uspje5nom, zahvaljujuei
tome Sto omoguduje ne samo rano upozorenje da je u
prccesu troSenja doSlo do nepoZeljne promjene, nego takoder
omoguiuje svestrano proudavanje procesa troSenja.
DEFINICIJA
Ferografija je postupak za izdvajanje iestica materijala
koji se troSi iz medija kojim su no5ene. Izdvajanje
se vrSi na nadin pogodan za daljnju analizu.
UIje za podmazivanje je najde56e medij nosad iestica,
ali takoCler i ispuSni plinovi Diesel motora, mlaz mlaznog
motora, rashladni medij kod obrade rezanjem, sinovijalna
tekueina koja podmazuje ljudske zglobove itd.
Postoje dva osnovna postupka u ferografiji: odreclivanje
indeksa intenziteta tno5enja Is i analitidka ferografij
a.
INDEKS INTENZITETA TROSENJA
(INSTRUMENT S DIREKTNIM OCITANJEM)
medij proporcionalan je povr5ini presjeka destice popreino
na smjer gibanja [3J. Nakon Sto je taloZenje zavrSeno,
mjerenjem intenziteta prolazne svjetlosti odreCluje se postotak
povr5ine pokriven velikim desticama ,\u i malim
desticama r\s (na mjestu L odnosno S). Pokazalo se da,
za izvjesne pro'cese tro5enja, pouzdan pokazatelj karaktera
troSenja predstavija takozvani indeks intenziteta troSenja
t4t.
A1.
As
i5
15:(A1 *;\s)(Ar--r\s)-ni - nl
postotak povriine pokrivene ve6im iesticama,
postotak povr5ine pokrivene manjim testicama i
indeks intenziteta troSenja.
Tumadenje indeksa Is nije uvijek jednoznadno, ali se
u veiini sluiajeva pokazalo da nagli porast Is ukazuje na
onenormalnost( procesa i tak6 daje upozorenje prije nego
je nastalo znatno o5te6enje unutar sustava.
5o
I
I
Is
4o
3o
Primjer 1: 'Iest zupdanidkog prijenosnika
,..-
tt
uhodovonie
Fotoielijo
!
u torok
pfvo
uporolsnJC
Slika 1. -
iz l2l
lzvor svietle
lzvor svjctto
Princip rada instrumenta s direktnim oiitaniem,
Princip rada instrumenta prikazan je na slici 1. Uzorak
ulja tede iznad jakog magneta, Sto dovodi do taloZenja
destica na staklenu podlogu. Vete destice se taloZe prije
tj. oko mjesta L, a manje destice kasnije, oko mjesta S.
To je zbog toga, jer je sila na iesticu u magnetskom polju
proporcionalna njenom volumenu, a otpor gibanja kroz
at
20 40 60 Eo too
trojonjc Tokvsar/o
+
Slika 2. - Indeks intenziteta trosenja u raznim fazanna
Pokusa, Prema [41
Mehanizmi tro5enja mogu biti razliditi, takoder i apsolutne
kolidine destica, ali nagli porast Is nakon Sto je
sustav vei proSao kroz period uhodavanja ukazuje redovito
na predstojedi kvar.
tribologija u industriji

Ovakva osjetljivost u pogledu davanja ranog upozorenja
pruZa mogudnost prelaska s periodidkog rasklapanja u
svrhu pregleda na odrZavanje intervencijama kada je to
zaista potrebno. Koliko znaii, ako se u toku tehniikog
Zivota sustava u5tedi makar jedno rasklapanje ilustrira
podatak da jedno takvs rasklapanje modernog mlaznog
motora ko5ta otprilike jednu osminu njegove cijene [3].
Takoeler, jednostavnost metode omoguduje lako automatiziranje
postupka, te se na principu direktnog oditanja temelji
automatizirani ferograf, koji ima kompjuterom upravljani
ciklus uzorkovanja i proraiuna indeksa Is . Taj
instrument je u fazi razvoja, a prototip je uspje5no primjenjen
na mlaznom motoru [5]. Ovo je narodito interesantno
za avionske motore, gdje se ekonomskim razlozima pridru-
Zuje zahtjev sigurnosti, a pouzdana metoda otkrivanja potencijalnih
kvarova smanjuje mogu6nost iznenadne havarije.
ANALITIEKA
Slika 3. - Shema
ilobivanja
ferograma, iz [1]
FEROGRAFIJA
Uzorok
Analitiika ferografija temelji se na analizi ferograma
koji se dobiva pu5tanjem uzorka medija na staklenu plodicu
ispod koje je jaki magnet, slika 3. eestice se taloZe
selektivno po velidini kako je to ved pr,ije opisano kod
instrumenta s direktnim oditanjem. Treba napomenuti, da
je ovaj efekt izraZeniji Sto je materijal magnetidniji. Tako
6e se i velike, a slabo magnetidne destice, izludivati cijelom
duZinom ferograma (olovo u primjeru ?, sl. 14, u daljnjem
tekstu). e estice neZeljeznih metala, ili nemetala, postaju
ogranideno magnetidne transferom Zeljeznih materijala uko-
Iiko rade u medusobnom kontaktu. eak i potpuno nemagnetidne
destice, npr. iz prirodnog zgloba, mogu se pogodnim
postupkom izluiiti iz medija nosada [5].
Nakon Sto je izludivanje iestica zavrSeno, ostatak medija
se ispire otapalom, a iestice udvrste na staklu pogodnim
sredstvom za fiksiranje. Tako dobivena plodica s
desticama izludenim prema velidini naziva se ferogram,
slika 4.
- rnjer teEenjo uzorko
Upotreba dvostrukog osvjetljenja omogutuje razlikovanje
destica prema karakteristiinim bojama od reflektiranog
i prolaznog svjetla. Dalje, ako je potrebno, moZe se
upotrijebiti SEM*, elektronski mikroanalizator, kvantimet i
druge metode. Opdenito, ferografija daje dvije osnovne informacije:
o mehanizmutroenja i o dijelu koji je >ugro-
Zen< troienjem. Razlidite moguenosti su prikazane primjerima
prema slijededoj tablici:
TABLICA 1. - INFORMACIJA PUTEM FEROGRAFIJE
Informacija Predmetanalize Instrument
O mehanizmu
troSenja
O dijelu
koji je
pogoClen
troSenjem
Iiolidina, Direktno obitanje
distribucija ( Is )
Oblik destica
postoje6a
'6 Lza.zvana
m grrianJem
leroqrama
Kemijski sastav
A
,l
ft
.F+
/\ ,\
€
1l
rl
r,F1
Bikromatski
mikroskop;
SEM
Mikromatski mikr.
Topla ploda *
bikromatski
mikroskop
Elektro'nski
mikroanalizator
Primjer
br.
/i--CI-$t0---oL'
|
ct
\7
|
cwsne
-f $erogrom
G
\___11".[)o..,
zet€iro
s rika 5 - sohiff": l'","uT*'o""
2
a
Slika 4. - Izgled 0
ferograma,
iz [U 1:1
fo 20 30 t+o 50 60 70
udotjenost od uiiornm +
Lt Lz -
izvori svjetlosti
Fr, Fz - filteri za crveno odnosno zeleno svjetlo
Ferogram se, zavisno od problema, rnoL.e analizirati na
razlidite nadine. Osnovni instrument za analizu fer.ograma
je bikromatski mikroskop, shema na slici 5.
'SEM -
skop
scanning elektronski
mikro-
tribologija u industriji
33

Primjer 2: eestice nastale abrazivnim troienjem, iz [4] Prim j er 3: >Normalno< tro5enje dob:o uhodanog kliznog
para, iz [4]
SI. 6. _ SEM
fotografija 1800:1
sr. 7. - sEM
fotografija 6000:1
eestice su o,blika
procesu mikrorezanja.
strugotine Sto pokazuje da se radi o
eestice troSenja su sitne, tanke ploiice koje potjedu od
troSenja unutar vanjskog granidnog sloja materijala.
P r i m i c r 4'
Pojava kuglastih
destica
400:l
Poietak testa
2000:1
600/o trajanja testa
1600:1
800/o trajanja testa
2000:1
Pri kraju testa
Sl. B. -
eestice tro5enja u raznim fazarna testa
turbornlaznog motora, iu [7]
Iz ovog primjera se vidi da je analizom ferograma
mogute jo3 ranije do6i do upozorenja o >nenormalnostl<
procesa troSenja nego pomo6u indeksa intenziteta tro5enja
(600/o trajanja testa prema ?30/o u primjeru 1). Sam mehanizam
nastajanja kuglastih destica nije sasvim razja5njen,
ali je zajedniiko za sve takve sludajeve postojanje izmje-
34
nidnih smidnih naprezanja povr5inskog sloja [8]. Kuglice
se formiraju prije kcnaine propagacije pukotine od umora
ri na taj nadin imarno upozorenje prije nego je doilo do
otkidanja velikih destica. Nastajanje kuglastih destica kod
frettinga ilustrirano je slikom 9.
tribologija u industriji

Primjer 5: TroSenje zgloba
(biotribologij a)
Primjer 6: Proudavanje reZima
troSenja klizno,g para, iz [10]
Proudavanje troSenja prirodnih i
umjetnih zglobovs dobro ilustrira interdisciplinarnost
trib,ologije.
St. 9. - Kuglasta iestica kod frettinga, SI.
iz [8] 980:1
10. - eestica kosti, iz [9]
100:l
Pojava oksidnih destica (crveni, odnosno crni, Zeljezni
oksid, slike 11. i 12) ukazuje na neadekvatno podmazivanje
odnosno pogor3anje uvjeta tro,senja.
Sl. 11. - crveni oksid
Primjer
7: TroSenje u Diesel motoru, iz [1ll
. .U . ovom primjeru kori5tena je mogu6nost izazivanja
obojenj_s iestica zagrijavanjem feiogrami. poznato, je, da
razliditi metaii stvaraju oksidne prevlake pri raziiditim
Na sobnoj temperaturi - sve destice iste boje:
SL 12. - crni oksirl
(aJ
4o
Nakon grijanja
3300C/90 sek:
I II
;9 - -3o
d
c
i;
G
a
2o
(t
1'
.)
t eh_
{o
(c) ,/ \
smede
(sivi lijev)
plavo
(delik)
,/ (d)
svijetlo
(olovo)
Co 5o 40 30 Qo {o
-e616[i966 jt oc{ viia f eragrqrrro rnm
SI. 13. -
Identitikacija
iestica
zagrijavanjem
ferograma (fotosi: a, b, c i d)
Sl. 14. - Dijagram tro5enja
sklopova Diesel motora
tribologija u industriji
35

temperaturama. Za ispitivani motor bili su poznati materijali
najugroZenijih dijelova i njihove boje nakon grijanja,
tablica 2.
Grijanje ferograma na 3300C u trajanju od 90 sekundi
omogu6ilo je identifikaciju destica, slika 13, i procjenu
iznosa troienja pojedinih dijelova odnosno sklopova, slika 14.
Kada je narodito vaZno pouzdano utvrditi sastav iestica,
primjenjuje se elektronski mikroanalizator. Primjer
na slikama 15. i 16. pokazuje kako je tim putem postignuto
razlikovanje destica Zeijeznog i neZeljeznog materijala.
TABLICA 2.
MATERIJALI
Povr5ina izloiena
troSenju
LeZajevi radilice
U DIESEL MOTORU
Metal
Boja nakon grijanja
330oC/90s
Bijeli metal (Pb) Nepromijenjena
Klipni prstenovi Sivi lijev Smeela
Ko5uljica cilindra Sivi lijev Smetla
Prim
j er B: Analiza sastava iestica, iz ft21
Radilica eelik Plava
Postoji dosta veiiki popis uspjeSnih primjera ferografije.
Prema t5l praeenje procesa tro5enja ferografijom
uspje5no se primjenjuje kod gradevinarske i rudarske opreme,
brcdskih postrojenja, hidraulidnih sistema, procjene
efikasnosti maziva, aCitiva i filtera itd. Kod kompliciranih
sistema koji imaju vi5e slidnih jedinica (na primjer valjaoniika
postrojenja) moZe se posebnom tehnikom ispiranja
pratiti stanje pojedinih jedinica bez potrebe rutinskog rasklapanja
cijelog postrojenja.
sustov
totiEina,
Distri bucijq
Sl. 15. - SEM 500:l
rtehq,nizqn
troilrljo,,
ugroicni dio
3osto,v,
r4orfotogijo
Kriteriji
onqlize
Kriterij
onoti:e
Sl. 17. -
Proces donoienia odluke na temeliu ferografske
analize, iz [131
Svi opisani primjeri pokazuju da ferografija moZe biti
od velike pomoii pri p:aienju i prouiavanju procesa tro-
Senja, ali ne treb6 zaboraviti da npr. proces dono5enja
odluke kod odrZavanja, ustvari, najvi5e zavisi o valjanosti
kriterija analize, kakoj e ilustriranc shemom na slici 1?.
gl. f6. - Mikroanalizator: Fe-Ka 500:l
ZAKLJUEAK
Zahvala
Autor se zahvaljuje izdavadu
nje reprcduciranja fotografija
tasopisa
>Wear< za
uz primjere 2, 3, 4,
dopu5te-
5,6.i7.
Ferografija omogu6uje uvid u samu bit procesa troEenja,
tj. u mehanizam i dinamiku nastajanja materijalnih
produkata tro5enja u zatvorenim sustavima, bilo tehniikim'
bilo bio'loikim. Izvanredno velik broj relevantnih informacija
koje ferografija daje pruZa uzbudljive mogutnosti za
sasvim novi pristup rje5avanju mnoSobrojnih problema
koji proizlaze iz raznih situacija s pojavama troienja.
36 tribologija u industriji

W. W. SEIFERT, V. C. WF"STCOTT, Wear, 21 (1972) brodogradnje t Zagreb'
27-42.
G. POCOCK, Proceedings sf )Tribology 1978Tribology
1978Tribology 19?8