توصيفگر ها :
تريبولوژي , ياتاقانهاي خودروانكار , ارابه فرود , آلومينيوم-برنز , فسفر-برنز , پليتترافلورواتيلن , سايش , اصطكاك
چكيده فارسي :
ياتاقانها قطعاتي هستند كه بين سطوح در حال لغزش قرار ميگيرند تا سايش و اصطكاك بين سطوح را كاهش دهند. در كاربردهايي كه امكان استفاده از روانساز مايع وجود نداشته باشد، از جامدات خودروانساز در ساخت قطعات استفاده ميگردد. ارابههاي فرود هواپيما يكي از كاربردهاي فراوان ياتاقانهاي خودروانساز ميباشند. امروزه از موادي نظير آلومينيوم-برنز، فسفر-برنز و كامپوزيتهاي حاوي تفلون در ساخت ياتاقانهاي خودروانكار ارابههاي فرود استفاده ميگردد. در اين پژوهش خواص تريبولوژيكي چهار نمونهي آلومينيوم، آلومينيوم-برنز، فسفر-برنز و تفلون/كولار در شرايط كاري ارابهي فرود هواپيمايي خاص با يكديگر مقايسه شدهاند. از دستگاه تست سايش پين بر روي ديسك رفت و برگشتي براي ارزيابي خواص تريبولوژيكي استفاده گرديد. در اين دستگاه از يك ساچمهي فولادي به قطر 10 ميليمتر و جنس 1.3505 و سختي حدود 65 راكول سي بعنوان سطح لغزنده استفاده گرديد. براي مطالعهي اثر بار بر رفتار سايشي، تستها در بارهاي 5، 8، 12، 16 و 20 نيوتن، سرعت لغزش 1/0 متر بر ثانيه و مسافت 400 متر انجام گرفتند. براي تعيين نرخ سايش، تغيير وزن نمونهها با استفاده از ترازويي با دقت 0001/0 گرم اندازهگيري شد. زبري سطح نمونهها توسط زبريسنج پرتابل اندازهگيري شده، و مطالعهي متالوگرافي نمونههاي فلزي توسط ميكروسكوپ نوري و دستگاه پراش پرتوي ايكس انجام گرديد. براي تعيين مكانيزم سايش، سطح سائيده شدهي نمونهها، و پين استفاده شده براي هر نمونه، توسط ميكروسكوپ الكتروني مورد مطالعه قرار گرفت. ضريب اصطكاك نمونههاي فسفر-برنز و تفلون/كولار در ابتدا بالا بوده، سپس كاهش يافت تا به يك ميزان پايدار برسد، اما ضريب اصطكاك نمونهي آلومينيوم و آلومينيوم-برنز با شروع آزمايش افزايش يافته و سپس پايدار شد. اين مسأله نشان ميدهد كه مكانيزم اصلي سايش براي آلومينيوم . آلومينيوم-برنز سايش خراشان، و براي فسفر-برنز و تفلون/كولار سايش چسبان ميباشد. نرخ سايش با گذشت زمان براي همهي نمونهها كاهش يافت، و با افزايش بار براي آلومينيوم، آلومينيوم-برنز و فسفر-برنز روند كاهشي، و براي نمونهي تفلون/كولار روندي افزايشي نشان داد. تصاوير ميكروسكوپي مسير سايش نشان داد مكانيزم اصلي سايش براي آلومينيوم و آلومينيوم-برنز سايش خراشان، و براي فسفر-برنز و تفلون/كولار سايش چسبان ميباشد. مقاديري پالوريزاسيون در سطح نمونهي تفلون/كولار، و تورق در سطح نمونهي آلومينيوم و فسفر-برنز مشاهده گرديد. با توجه به نتايج بدست آمده از تست سايش و اصطكاك،، تفلون/كولار ميتواند كانديداي مناسبي براي كاربرد در هواپيماهاي سنگين با وزن بيش از 50 تن باشد، درحاليكه آلومينيوم-برنز و فسفر-برنز ميتواند در هواپيماهاي سبك و پهبادها بكار گرفته شود.
چكيده انگليسي :
Bearings are parts to placed between sliding surfaces to reduce wear and friction between them. In applications where it is not possible to use a liquid lubricant, self-lubricating solids are used. Aircraft landing gear is one of the many applications of self-lubricating bearings. Today, materials like aluminum-bronze, phosphor-bronze and PTFE composites are used in the manufacture of bearings for landing gear. In this research, the tribological properties of four samples of aluminum, aluminum-bronze, phosphorus-bronze and PTFE/Kevlar have been compared in the working conditions of a specific aircraft landing gear. A reciprocating pin-on-disc wear tester was used to evaluate the tribological properties. In this device, a 1.3505 steel ball with a diameter of 10 mm, and a hardness of about 65 HRC was used as a countersurface. To study the effect of load on wear behavior, tests were performed at loads of 5, 8, 12, 16 and 20 N, sliding speed of 0.1 m/s and a distance of 400 meters. To determine the wear rate, the weight change of the samples was measured using a scale with an accuracy of 0.0001 grams. The surface roughness of the samples was measured by a portable roughness meter, and the metallographic study of the metal samples was done by an optical microscope and an X-ray diffraction device. To determine the wear mechanism, the worn surface of the samples, and the pin used for each sample, were studied by an electron microscope. The friction coefficient of phosphorus-bronze and PTFE/Kevlar samples was high at the beginning, then decreased to reach a stable level, but the friction coefficient of aluminum and aluminum-bronze samples increased at the beginning of the test and then became stable. This shows that the main wear mechanism for aluminum and Aluminum-Bronze is abrasive, and for Phosphor-Bronze and PTFE/Kevlar is adhesive wear. The wear rate decreased with time for all samples, and showed a decreasing trend with increasing load for aluminum, aluminum-bronze and phosphor-bronze, and an increasing trend for the PTFE/Kevlar sample. Microscopic images of the wear track showed that the main wear mechanism for aluminum and aluminum-bronze is abrasive, and for phosphor-bronze and PTFE/Kevlar is adhesive wear. Some extend of pulverization were observed on the surface of the PTFE/Kevlar sample, and delamination was observed on the surface of the aluminum and phosphorus-bronze samples. According to the results obtained from the wear and friction test, PTFE/Kevlar can be a suitable candidate for use in heavy aircraft weighing more than 50 tons, while aluminum-bronze and phosphor-bronze can be used in light aircraft and drones.