Karaszewski W., Monografia 140. Badanie wpływu wybranych czynników na trwałość ceramicznych elementów łożysk tocznych

Materiały ceramiczne cechują się ogromnymi możliwościami zastosowań w wielu obszarach techniki. Dotyczy to między innymi elementów pracujących w styku skoncentrowanym, ze szczególnym uwzględnieniem elementów łożysk tocznych – zarówno hybrydowych, jak i całoceramicznych. Przewiduje się, że powszechne zastosowanie materiałów ceramicznych może pięciokrotnie zwiększyć trwałość łożysk tocznych w stosunku do obecnie używanych. W niniejszej pracy przedstawiono przegląd stanu wiedzy na temat czynników wpływających na trwałość materiałów ceramicznych, ze szczególnym uwzględnieniem styku tocznego. Ponieważ wiele danych dotyczących materiałów ceramicznych jest sprzecznych, zakres badań został zdefiniowany tak, aby można było porównać określone wyniki badań doświadczalnych, a także uzyskać nowe dane, uzupełniając obecną wiedzę. Zastany stan wiedzy został zatem poszerzony o wyniki porównawcze badań doświadczalnych azotku krzemu, powiększając ich zakres w stosunku do dostępnego w literaturze o większy zasięg wymiarowy analizowanych pęknięć i większy zestaw zastosowanych obciążeń (nacisków powierzchniowych) oraz środków smarujących. Przeprowadzono także w szerokim zakresie analizę numeryczną, określając kierunki propagacji pęknięć, prędkość propagacji oraz wartości współczynników intensywności naprężeń w zależności od położenia pęknięcia w stosunku do powierzchni styku łożyskowych kulek ceramicznych z azotku krzemu. Analiza numeryczna została przeprowadzona metodą elementów skończonych oraz metodą elementów brzegowych. W niniejszej pracy wykonano także badania doświadczalne wpływu wielkości obciążeń (nacisków), wielkości pęknięć i rodzaju substancji smarujących na trwałość łożyskowych elementów tocznych wykonanych z dwutlenku cyrkonu i tlenku aluminium. Opisano sposób propagacji określonych wad w tych materiałach w zależności od ich wielkości, jak również wartości obciążeń (nacisków powierzchniowych). Badania tych materiałów w postaci łożyskowych kulek ceramicznych w styku skoncentrowanym przy zmiennych obciążeniach nie były dotychczas na świecie publikowane.