KWALIFIKACJA MEC8 - STYCZEŃ 2017

PYTANIE NR 30.
W którym przypadku następuje proces zużycia w wyniku naprężenia stykowego, z równoczesnym zużyciem przez tarcie ślizgowe?
Ilustracja przedstawia cztery schematyczne rysunki (oznaczone literami A, B, C, D) związane z procesami mechanicznymi, które
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Zużycie od naprężeń stykowych połączone z tarciem ślizgowym typowo występuje w zazębieniu kół zębatych: na bokach zębów poza punktem tocznym występuje poślizg, a jednocześnie działają bardzo duże naciski kontaktowe. To sprzyja pittingowi i zużyciu ściernemu.

Pełne wyjaśnienie:

W pytaniu chodzi o sytuację, w której jednocześnie występują: (1) duże naprężenia stykowe w małej strefie kontaktu oraz (2) ruch ślizgowy powodujący tarcie i zużycie przez ścieranie/adhezję. Taka kombinacja jest szczególnie niekorzystna, bo naciski kontaktowe intensyfikują zmęczenie warstwy wierzchniej, a poślizg "podcina" film smarny i zwiększa temperaturę w styku.

Odpowiedź "przekładnia zębata" jest poprawna, ponieważ w zazębieniu kół zębatych czyste toczenie występuje tylko w pobliżu punktu tocznego. Poza nim pojawia się poślizg (różnica prędkości powierzchni zębów wzdłuż linii przyporu), a jednocześnie kontakt zębów przenosi duże obciążenia, generując wysokie naciski i naprężenia stykowe. Skutkiem są typowe formy uszkodzeń boków zębów: pitting (wżery zmęczeniowe), nasilone zużycie ścierne, a w skrajnych warunkach także zacieranie.

Pozostałe przypadki kontaktu walec–płaszczyzna lub walec–walec mogą przenosić duże naciski (kontakt liniowy), ale nie muszą mieć jednoczesnego ślizgu: przy spoczynku występują głównie naprężenia stykowe, a przy prawidłowym toczeniu poślizg może być bardzo mały. Dlatego nie są tak charakterystycznym przykładem współwystępowania obu zjawisk jak zazębienie.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy widzisz koła zębate, pamiętaj o regule: "poza punktem tocznym zawsze jest poślizg", a jednocześnie w kontakcie zębów przenoszone są duże siły — to naturalnie łączy naprężenia stykowe z tarciem ślizgowym.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Naprężenia stykowe to lokalne naprężenia powstające w małej strefie kontaktu dwóch powierzchni pod obciążeniem. Gdy elementy są zakrzywione (np. ząb–ząb), naciski koncentrują się na niewielkim obszarze, co sprzyja zmęczeniu warstwy wierzchniej i powstawaniu uszkodzeń typu pitting.
W zazębieniu kół zębatych prędkości powierzchni współpracujących zębów nie są identyczne w całej strefie kontaktu. Czyste toczenie zachodzi tylko w pobliżu punktu tocznego, a poza nim pojawia się różnica prędkości, czyli poślizg. Ten poślizg powoduje tarcie ślizgowe i przyspiesza zużycie.
Punkt toczny (pitch point) to miejsce na linii zazębienia, w którym prędkości obwodowe współpracujących powierzchni zębów są równe. W tym jednym punkcie występuje czyste toczenie bez poślizgu. W innych miejscach kontaktu pojawia się poślizg, co zwiększa tarcie i ryzyko zużycia.
Przy dużych naciskach stykowych w przekładniach typowe jest zużycie zmęczeniowe warstwy wierzchniej, czyli pitting (wżery). Często współwystępuje także zużycie ścierne od poślizgu oraz, przy złym smarowaniu lub przeciążeniu, zacieranie. Dlatego stan boków zębów regularnie się kontroluje.
Nie zawsze. Walec na płaszczyźnie może przenosić duże naciski stykowe, ale jeśli nie ma ruchu względnego, nie ma tarcia ślizgowego. Nawet podczas toczenia poślizg może być mały, jeśli warunki kinematyczne są prawidłowe. Dlatego taki styk nie jest tak jednoznacznym przykładem jak zazębienie kół zębatych.
Smarowanie tworzy film, który ogranicza bezpośredni kontakt metalu z metalem, zmniejsza tarcie ślizgowe i obniża temperaturę w styku. To redukuje zużycie ścierne i ryzyko zatarcia. Nie eliminuje jednak całkowicie skutków wysokich nacisków stykowych, dlatego ważne są też materiał i obróbka cieplna zębów.
Pitting objawia się jako drobne wżery i ubytki na boku zęba, często w obszarach największego obciążenia. Na początku mogą wyglądać jak punktowe "dołki", które z czasem się powiększają. W praktyce warto łączyć oględziny z oceną hałasu pracy, drgań i jakości smaru, bo uszkodzenia postępują stopniowo.
Najczęstszy błąd to utożsamienie dużego docisku z tarciem ślizgowym: docisk oznacza wysokie naprężenia stykowe, ale ślizg wymaga ruchu względnego. Drugi błąd to myślenie, że w przekładniach zębatych jest wyłącznie toczenie. Warto pamiętać: poza punktem tocznym poślizg jest nieunikniony.
Poślizg w zazębieniu rośnie wraz z oddalaniem się od punktu tocznego. W praktyce największy bywa w obszarach odpowiadających końcom strefy kontaktu (w pobliżu głowy jednego zęba i stopy drugiego, zależnie od strony napędu). To właśnie tam tarcie ślizgowe silnie wpływa na zużycie powierzchni.
Ucz się rozpoznawania kontaktów: toczny, ślizgowy, mieszany oraz gdzie pojawiają się duże naciski stykowe (np. zazębienie, łożyska). Ćwicz kojarzenie objawów zużycia z przyczyną: pitting z naciskami i zmęczeniem, zacieranie z brakiem smaru, ścieranie z zanieczyszczeniami i poślizgiem.
info

Około 25% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. bardzo trudne

Eksperci podkreślają: "To sprzyja pittingowi i zużyciu ściernemu."

Materiały:

  • Podręczniki do tribologii (tarcie, smarowanie, zużycie) dla mechaników
  • Materiały dydaktyczne dotyczące przekładni zębatych i kinematyki zazębienia
  • Katalogi i instrukcje serwisowe przekładni (objawy pittingu i zacierania)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego