Ocena wpływu potencjału elektrycznego indukowanego w układzie międzyfazowym obracający się wał-olej-uszczelnienie wargowe na moment hamujący

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów potencjału elektrycznego i momentu hamującego w układzie obracający się wał–olej–uszczelnienie wargowe. Podczas ruchu obrotowego wału w wyniku triboelektryzacji są generowane ładunki elektryczne, które wytwarzają pole elektryczne w filmie olejowym. Część linii pola elektrycznego wytwarzanego przez naelektryzowane cząstki oleju zamyka się do pierścienia usztywniającego uszczelnienia wargowego i indukuje w nim potencjał elektryczny, który jest mierzony elektrometrem. Wartość i znak potencjału elektrycznego zależy od rodzaju oleju, prędkości obrotowej wału i temperatury oleju. Pod działaniem siły Coulomba część naelektryzowanych cząstek oraz cząstki polarne są przyciągane do powierzchni wału, gdzie już istnieje elektryczna warstwa podwójna, którą dodatkowe ładunki „wzmacniają”. Położenie i wartość pozostałej części ładunków elektrycznych w objętości oleju ma charakter stochastyczny i rozkład ładunków nie jest jednorodny wskutek dyfuzji cząsteczek i ruchu cieczy, wywołanego ruchem obrotowym wału. W związku z tym można się spodziewać, że w filmie olejowym mogą występować lokalne zagęszczenia i rozrzedzenia oleju, a tym samym wzrosty lub spadki jego lepkości, co z kolei implikuje wzrost lub spadek wartości momentu hamującego.

The paper presents the results of measurements of the electric potential and braking torque in the friction junction, which is in a rotating metal shaft–base oil–rotary lip seal system for different ranges of the base oil’s temperature and of the shaft’s angular velocities. The system is an interfacial one and consists of two interfaces: shaft–oil film and oil film–lip seal. When a shaft rotates, intense tribocharging occurs, and an electric field forms that generates the flow of charge within an oil film between two electrical double layers at both surfaces of a shaft and a lip of a rotary lip seal. It is of interest that, within a narrow range of the oil’s temperature, a local change in the rotating torque occurs – a local extremum (minimum) – while the potential difference changes its sign from negative to positive. In the research, the synthetic PAG (polyalkylene glycol) and PAO base oils and a fluorocarbon rotary lip seal are used.