In this study, sliding wear tests were conducted to investigate the effects of tempered hardness on the sliding wear behavior of bearing steel. At a sliding speed of 0.3 m/s, the wear resistance of bearing steel with a tempered hardness of HRC 54 was superior to that with HRC 62. It was found that bearing steel with HRC 54 showed a strong tendency for the occurrence of oxidation wear at that speed, compared to that with HRC 62. This would be due to the troostitic structure of bearing steel with HRC 54, which is highly susceptible to corrosion. In this context, it is considered that sliding wear behavior could be affected by the corrosion resistance of the material.
The purpose of this study is to estimate the wear volumes of engine journal bearings operating at variable angular velocity of a shaft in the beginning of firing start-up cycle. To do this, first we find the potential region of wear scar on engine journal bearings where the applied bearing load and crank shaft velocity are variable. The potential wear regions are discovered by finding minimum oil film thickness at every crank angle existing below most oil film thickness scaring wear (MOFTSW) obtained based on the concept of the centerline average surface roughness. Then we calculate the wear volume from the wear depth and two wear angles decided by the magnitude of each film thickness lower than MOFTSW at every crank angle. The results show that the expected wear region is located at a few bearing angles after and/or behind the upper center of a big-end bearing and the lower center of a main bearing. And the real wear region is similar to the estimated wear region. Further we find that the wear scar on an engine journal bearing may occur at re-starting time after switch-off of a start motor especially under the condition of high oil temperature.
In this paper, the characteristics of lubrication and wear phenomena of journal bearing with respect to film parameter and Sommerfeld number variation are investigated experimentally and the design criterion for the hydrodynamic journal bearing is presented to avoid wear and seizure. Experimental work is performed with various rotating speed and load, and lubricant is used synthetic oil and mineral oil. By the results of the experiment, it is found that friction coefficient is decreased as Sommerfeld number is decreased, and that wear phenomenon is observed when Sommerfeld number is below $9$\times$10^{-4}$ and there are much alike in wear properties between synthetic and mineral oil.
The purpose of Part I of this study is to find the potential region of wear scarring on engine journal bearings operating at a constant angular crank shaft velocity under firing conditions. To do this, we calculate the applied loads and eccentricities of a big-end journal bearing installed on a four-stroke and four-cylinder engine at every crank angle. Then, we find potential wear regions, such as a minimum oil film thickness, at every crank angle below most oil film thickness scarring wear (MOFTSW) obtained based on the concept of the centerline average surface roughness. Thus, the wear region is defined as a set of each film thickness below the MOFTSW at every crank angle. In this region, the wear volume changes according to the wear depth and wear angle, depending on the minimum oil film thickness at every crank angle. The total wear volume is the summation during one cycle. Graphical views of the region in the two-dimensional coordinates show the crank angle and bearing angle along the journal center path, indicating the position of the minimum oil film thickness. The results of wear analysis show that the possible wear region is located at a few tens of angles behind the upper center of a big-end bearing at maximum power rpm.
Al-Pb-Si bearing alloys were produced by a forced stirring method and a rapid solidification process to study wear properties of bearing alloys. A homogeneous distribution of Pb particles in Al matrix could be obtained by means of the forced stirring and the rapid cooling during the casting. The wear properties of bearing alloys were tested by a pin-on-disc wear tester. The change in microstructure according to the alloy manufacturing variables was observed by the backscattered electron images. Al-Pb and Al-Si binary alloys showed a transition from mild to severe wear. The transition was not found in Al-Pb-Si ternary alloys. It could be concluded that the lubricatioin effect of Pb and the strengthening effect of Si in the ternary alloys enhanced the bearing properties. A Al-25%Pb-13%Si alloy showed the lowest coefficient of friction in this experiment. It indicated that the optimum concentration of alloy was 25% Pb and 13% Si when the forced stirring of melt and water-cooled-copper-mold solidification were adopted.
Kim, Jeong-Suk;Kang, Myeong-Chang;Bae, Jeong-Cheol
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.5
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pp.60-66
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1996
Precision of bearing race is very important to maintain the clearance between ball and inner race. In internal grinding of bearing race, its roundness is dependent on shoe wear, accuracy of jig, dressing method and grinding conditions. In this study, the characteristics of shoe wear and eccentricity of workpiece were investigated experimentally. When wear of fornt shoe wear reaches at 100.mu. m and that of rear shoe reaches at 114 .mu. m, eccentricity of inner race is increased to 1.4 .mu. m. Roundness of race is mainly related to wear of rear shoe and ring type shoe is recommended to improve roundness of race.
This paper presents a wear analysis procedure for calculating the wear of journal bearings of a four-strokes and four-cylinder engine operating at a constant angular crank shaft speed during firing conditions. To decide whether the lubrication state of a journal bearing is in the possible region of wear scar, we utilize the concept of the centerline average surface roughness to define the most oil film thickness scarring wear (MOFTSW) on two rough surfaces. The wear volume is calculated from the wear depth and wear angle, determined by the magnitude of each film thickness on a set of oil films with thicknesses lower than the MOFTSW at every crank angle. To calculate the wear volume at one contact, the wear range ratio during one cycle is used. The total wear volume is then determined by accumulating the wear volume at every contact. The fractional film defect coefficient, asperity load sharing factor, and modified specific wear rate for the application of the mixed-elasto-hydrodynamic lubrication regime are used. The results of this study show that wear occurs only at the connecting-rod big-end bearing. Thus, simulation results of only the big-end bearing are illustrated and analyzed. It is shown that the wear volume of each wear scar group occurs consecutively as the crank angle changes, resulting in the total accumulated wear volume.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.1
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pp.155-164
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2002
The journal bearings use in machine parts which move relative to each other and those reduce friction and wear of journals. The journal bearings are designed to operate in the hydyodynamic lubrication regime, but elastohydrodynamic lubrication nay occur if the pressures are too high or the running speeds are too low at machine elements. It is the phenomenon that the lubricant film is broken and some parts of surfaces are in rolling contact, so that wear will increase in mixed lubrication regime. The purpose of this study is to minimize the wear rate of journal bearings for extending machine life. The wear mate in mixed lubricated regime is selected as objective function because most of wear of the journal bearings develops in elastohydrodynamic lubrication. The journal bearings we represented by a bearing radius, shaft radius, and bearing width, but the bearing radius only is selected as design variables due to a bearing radius has an influence on friction loss, stability limit velocity, and film parameter, which are used as constraints. For numerical calculation, PLBA, that is a class of the RQP algorithm, is used.
Recently, there have been reports of severe symptoms of wear in bearings due to foreign substances mixed in lubricants. Therefore, studying the effects of foreign substances (such as combustion products and metallic debris) on the wear characteristics of journal bearings and proposing appropriate management standards for lubricant cleanliness have become necessary. Studies on the effect of particle size and concentration of foreign substances on surface damage have actively progressed in the recent times. These studies indicate the possibility of foreign substances causing direct wear of bearing surfaces. However, experiments conducted until now involve only basic tests such as the Pin-on-Disk test instead of those involving real bearing systems. This study experimentally examines the damage to the surface of a journal bearing due to foreign substances (combustion products and alumina) mixed with the lubricant, as well as the effect of the type and size of particles on its wear characteristics. The study uses an experimental journal bearing similar to a real bearing system for conducting the lubrication test. Hydrodynamic Lubrication (HL) numerical analysis, experiment results, and film parameters are used for calculating the operating conditions required for achieving the desired film thickness, and the results of the analysis are modified for considering the surface roughness. The run-time of the experiment is 10 min including the stabilization process. The experiment results show that alumina particles larger than the minimum film thickness cause significant surface damage.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.8
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pp.2061-2068
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1993
Condition monitoring technology is of great importance for the maintenance of complex machinery in view of its early monitoring of the abnormal condition and the protection against failure. Several methods have been used for the detection of failure of journal bearings, one of the main elements of mechanical system. The methods most frequently used are vibration and temperature monitoring, but these are unable to monitor the wear conditions exactly. In this study, an ultrasonic measument method, one of the non-destructive testing methods, was introduced as the monitoring technology. Furtermore a pattem recognition method was applied to analyze the ultrasonic signal. The monitoring system using the pattern recognition method is composed of digital signal processing units and uses Hamming net algorithm for the recognition of ultrasonic waves. From the journal bearing wear test, the occurrence of adhesive wear of the white metal in rubbing contact with the shaft was exactly detected by this system, and the wear status of the journal bearing was monitored by measuring the wear thickness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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