plik Adobe PDF / Get full paper - Adobe PDF file

KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN – ODDZIAŁ W POZNANIU
Vol. 28 nr 4
Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
2008
JACEK MICHALSKI∗
ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA TOPOGRAFII
GŁADZONEJ POWIERZCHNI TULEI CYLINDROWYCH
W artykule przedstawiono ocenę topografii powierzchni tulei cylindrowych silnika wysokoprężnego obrobionych gładzeniem płaskowierzchołkowym o kącie skrzyżowania śladów obróbki
50° i 142°. Podano trójwymiarową ocenę chropowatości powierzchni na podstawie funkcji autokorelacji i gęstości widmowej mocy powierzchni oraz ich wykresów kątowych dla odległości próbkowania 5, 10, 15, 20 i 40 μm. W ocenie kierunkowości śladów obróbki uwzględniono także kątowy wykres funkcji korelacji wzajemnej. Stwierdzono większą przydatność mocy widmowej
skumulowanej, unormowanej niż funkcji autokorelacji, dystrybuanty gęstości prawdopodobieństwa innych funkcji profilu w ocenie poprawności przyjmowanych odległości próbkowania powierzchni. Sformułowano zalecenia dotyczące doboru odległości próbkowania powierzchni nośnej
i wgłębień cylindrów gładzonych wykończeniowo i ostatecznie.
Słowa kluczowe: topografia powierzchni gładzonego cylindra, analiza widmowa, odległości
próbkowania
1. WPROWADZENIE
Dąży się do opracowania technologii zapewniającej małe opory ruchu systemu tłokowo-cylindrowego charakteryzującego się dużą trwałością, niezawodnością i oszczędnego w wytwarzaniu. Względnie małe zużycie paliwa i oleju silnikowego przyczyni się do ochrony środowiska naturalnego. Dlatego zmierza się
do optymalizacji struktury geometrycznej powierzchni gładzi cylindrów. Budzyński i Zakościelny [3] stwierdzili mniejsze zużycie cylindrów i pierścieni
tłokowych po gładzeniu ściernym jednokierunkowym wzdłużnym w porównaniu
z gładzeniem elektrochemicznym, elektrochemiczno-ściernym, obwodowym
i dwukierunkowym. Wyraźne w dwóch kierunkach rysy gładzenia nie przyczyniają się do obrotu pierścieni oraz ich nadmiernego zużycia, a także zużycia rowków
tłoka. Natomiast rysy zbyt szerokie i głębokie lub przeważające w jednym kierunku powodują wzrost zużycia oleju silnikowego. W smarowaniu hydrodynamicznym ukierunkowanie równoległe struktury geometrycznej powierzchni,
∗
Dr inż. – Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej.
26
a)
J. Michalski
Rpk
Rk
6
A1
5
b)
ΔMr=40%
c)
A2
Wysokość Rt, μ m
4
3
R
2
1
Mr1
0
0
Mr2
20
40
60
80
Udział materiałowy Mr, %
100
Rys. 1. Charakterystyka profilu powierzchni gładzonego cylindra: a) opis wysokości za pomocą linearyzacji krzywej udziału materiałowego, b) profil i widmo gęstości mocy powierzchni płaskowierzchołkowej; Ra = 0,56 μm, Sm = 55 μm, Rpk = 0,38 μm, Rk = 0,72 μm, Rvk = 2,45 μm, A2 = 283
μm2/mm, c) profil i widmo gęstości mocy powierzchni płaskowierzchołkowej gładkiej; Ra = 0,32
μm, Sm = 28 μm, Rpk = 0,24 μm, Rk = 0,41 μm, Rvk = 1,38 μm, A2 = 167 μm2/mm
Fig. 1. Characteristics of honed cylinder liner profile: a) height characterization using the linear
material ratio curve, b) profile and power spectrum density surface plateau honing; Ra = 0.56 μm,
Sm = 55 μm, Rpk = 0.38 μm, Rk = 0.72 μm, Rvk = 2.45 μm, A2 = 283 μm2/mm, c) profile and power
spectrum density surface slide honing; Ra = 0.32 μm, Sm = 28 μm, Rpk = 0.24 μm, Rk = 0.41 μm,
Rvk = 1.38 μm, A2 = 167 μm2/mm
a)
b)
c)
d)
Rys. 2. Sposoby wyznaczenia odległości próbkowania profilu wzdłużnego powierzchni cylindra
gładzonego o kącie skrzyżowania śladów obróbki 142° (a) na podstawie widmowej mocy skumulowanej unormowanej (b), funkcji autokorelacji (c), widmowej gęstości mocy (d)
Fig. 2. Determination methods for: a) longitudinal profile sampling length for honed cylinder liner
at marks angle 142° basing on, b) normalized cumulative spectral power, c) autocorrelation function, d) spectral power density
w porównaniu z prostopadłym do kierunku ruchu, zmniejsza współczynnik tarcia, gradient ciśnienia i zdolność do przenoszenia obciążeń [15]. W łożysku ślizgowym optymalny kąt skrzyżowania rys obróbki wynosi 60° ze względu na
Analiza częstotliwościowa topografii …
27
rozkład ciśnienia [13]. Mniejszy kąt gładzenia wpływa na zmniejszenie zużycia
oleju silnikowego, jednak równocześnie zwiększa opory ruchu [12]. W pracy [6]
stwierdzono natomiast mniejsze straty tarcia dla mniejszych kątów gładzenia.
Koncern MAHLE, produkujący tuleje cylindrowe, proponuje następujące metody wykończenia cylindra gładzeniem: standardowe, plateau trzyetapowe (czteroetapowe), szczotkowe, korkowe, strumieniowe, laserowe, gładkie, plateau gładkie
i plateau ślizgowe. Aktualnie stosowana powierzchnia płaskowierzchołkowa (rys.
1) ma mniejszą wysokość profilu chropowatości, większe odstępy elementów
i wierzchołków profilu w porównaniu z dotychczasową powierzchnią płaskowierzchołkową. Kształtuje się większą asymetrię i nachylenie gęstości rozkładu
rzędnych oraz znacznie mniejszą głębokość rdzenia krzywej udziału materiałowego. Zarysowuje się tendencja gładzenia płaskowierzchołkowego o historycznie
znanej małej wysokości chropowatości powierzchni Ra = 0,1−0,3 μm i kącie gładzenia ostatecznego około 50° lub około 140° w gładzeniu płaskowierzchołkowym ślizgowym. Występuje mała zredukowana wysokość wzniesień Rpk < 0,3 μm
i głębokość rdzenia Rk = 0,2−0,5 μm oraz stosunkowo duża głębokość wgłębień
Rvk = 1,4−2,8 μm. Wykonywane są także powierzchnie uwarstwione gładzi cylindrów według innych metod.
2. ODLEGŁOŚCI PRÓBKOWANIA
CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI LOSOWYCH
W ZALEŻNOŚCI OD JEJ CECH WIDMOWYCH
Ze względów metrologicznych odległość próbkowania wyznaczamy z twierdzenia o próbkowaniu Kotielnikowa-Shannona i częstotliwości granicznej próbkowania Nyquista-Hartleya, a także z cech toru pomiarowego [7]. Zbyt mała odległość próbkowania powoduje skorelowanie rzędnych i nadmiarowość. Z kolei
duża pogarsza obraz powierzchni i maskuje długość fal. W pracach badawczych
wymagania metrologiczne są uzupełniane wymaganiami funkcjonalnymi powierzchni [1, 5, 15]. Whitehouse i Archard [14], analizując rozkład gęstości
wierzchołków profili powierzchni losowych, zaproponowali wyznaczanie odległości próbkowania z funkcji autokorelacji unormowanej o wartości 0,1. Funkcję
autokorelacji w początkowym fragmencie aproksymowano równaniem wykładniczym o parametrze β*. Taka stosunkowo duża odległość próbkowania DK,
o wartości długości korelacji, wynosiła 2,3β* (rys. 2c). Autorzy uzasadniają to
właściwościami styku powierzchni chropowatych i małym skorelowaniem rzędnych profilu powierzchni. Poon i Bhushan [11] proponują dla powierzchni odkształcanych sprężyście odległość próbkowania 0,4β*. Dla powierzchni zdeterminowanych charakterystyczna długość fali profilu λ jest jednoznaczna, lecz dla
powierzchni losowych problematyczna. W prezentowanych badaniach charakterystyczną długość fali λ wyznaczono na podstawie mocy widmowej mającej
28
J. Michalski
Tablica 1
Zalecane odległości próbkowania [μm]
Recommended sampling lengths [μm]
Kąt
gładzenia
tulei
Profil
α = 50°
wzdłużny
poprzeczny
1/(2f0,95)
[8]
13
21
α = 142°
wzdłużny
poprzeczny
62
11
Odległość próbkowania na podstawie kryterium
0,4β
2,3β
1/(2fP)
1/(4fK)
1/(3fc)
[16]
[10]
[9]
(fM max) [4] [11]
9
14
6 (26)
6
36
14
15
14 (45)
11
63
45
8
36
11
16 (100)
3 (50)
22
7
85
42
1/2
fspektrum
18
42
47
9
Tablica 2
Skład chemiczny żeliwa szarego niskostopowego [% wag.]
Chemical constitution of low-alloy cast iron [wt %]
C
3,37
Si
3,0
Mn
0,7
P
0,49
S
0,04
Cr
0,28
Ni
0,2
Ti
0,03
Fe
resz.
stosunkowo dużą wartość i małą długość fali spektrum λ = 1/fspektrum (rys. 2d).
Jest to długość fali o mocy widmowej co najmniej 50% większej od jej wartości
dla mniejszych długości fal profilu powierzchni. Autorzy [8] estymowali odległość próbkowania jako połowę odwrotności częstotliwości f0,95 odpowiadającej
95% mocy widmowej skumulowanej unormowanej (rys. 2b). Powoduje to utratę
informacji o małych odstępach nierówności i w konsekwencji analizę szerokości
pasma częstotliwości. W pracy [4] poszukiwano odległości próbkowania powierzchni losowych od częstotliwości Nyquista fc = λ/2,56 [7] do wartości 1/(3fc).
Z kolei dla powierzchni zdeterminowanych odległość próbkowania wynosi od fc
do 1/(8fc). Autorzy stosowali kryterium, zgodnie z którym odległość próbkowania
ma zapewnić co najmniej 80% mocy widmowej skumulowanej unormowanej powierzchni (rys. 2b). Tak wyznaczona odległość próbkowania stereometrii powierzchni jest jednakowa dla wzajemnie prostopadłych kierunków oraz ma małą
wartość. Z kolei autorzy pracy [10] wybrali odległość próbkowania równą 1/(2fp).
Przez fp oznaczono minimalną wartość częstotliwości, dla której wertykalna odległość między analizowaną krzywą mocy widmowej skumulowanej unormowanej
a linią prostą opisującą jej najwyższy fragment nie przekracza wartości 0,02 (2%
mocy). Propozycja autora [9] nie zawiera arbitralnie przyjmowanych wartości,
a odległość próbkowania wynosi 1/(4fk). Odwrotność długości profilu powierzchni
fk odpowiada położeniu maksymalnej krzywizny, funkcji aproksymującej moc
widmową skumulowaną unormowaną. Boryczko [2] uzależnił odległość próbkowania hp profilu nierówności toczonej powierzchni od charakterystycznej częstotliwości f wynikającej z posuwu narzędzia na obrót przedmiotu f = (10−16)hp.
Whitehouse [15] zaleca dla powierzchni szlifowanej graniczną odległość próbkowania równą połowie wymiaru charakterystycznego ziarna ściernicy. Dla anali-
Analiza częstotliwościowa topografii …
29
zowanych powierzchni tulei cylindrowych proponowane wartości odległości
próbkowania przedstawiono w tablicy 1.
3. METODYKA I WARUNKI BADAŃ
Skład chemiczny odlewów kokilowych tulei cylindrowych mokrych o twardości 210−215 HB podano w tablicy 2. Wysokość chropowatości powierzchni wewnętrznej po wytaczaniu RzJIS = 15−20 μm. Własne badania gładzenia cylindrów
wykonano w czterech zabiegach gładzarką SZS 200×500 firmy WMW. Gładzenie
zgrubne i wstępne otworu walcowego tulei cylindrowych wykonano głowicami
o sześciu symetrycznie położonych osełkach z warstwą diamentową. Stosowano
bardzo wąskie osełki 2×5×120 D181/112/X44/75 i 3×5×75 D151/112/X44/50 firmy Nagel, które lutowano do listew wysuwnych głowicy na wysokość 150 mm.
Umożliwiło to zmniejszenie średniej odchyłki walcowości gładzi cylindra 52 μm
po wytaczaniu do wartości średniej 4 μm. Polewano, z wydatkiem 20 dm3/min,
otwór tulei cylindrowej wodnym 2-procentowym roztworem inhibitorów korozji
i dodatków firmy CASTROL SYNTILO 2000. Obwodowa składowa prędkości
gładzenia wynosiła 39 m/min, składowa osiowa 16 m/min, a nacisk jednostkowy
odpowiednio 1,1 MPa i 0,7 MPa. W gładzeniu wykończeniowym stosowano osełki
gruboziarniste 8×10×150 5SGG 150 N10 VCA S5 firmy MICROMOLD
o ścierniwie mieszanym, węglik krzemu zielony i korund spiekany ze spoiwem ceramicznym. Osełki gładzenia ostatecznego z węglika krzemu 10×10×150 70C 500-15-V-Ne1 były produkcji firmy ELSASS. Olej rafinowany ECOCUT HON 15
firmy FUCHS był płynem obróbkowym. W gładzeniu wykończeniowym, kształtującym głębokie wgłębienia, i gładzeniu ostatecznym powierzchni płaskowierzchołkowej cylindra prędkość obwodowa głowicy gładzarskiej wynosiła 22 m/min,
prędkość wzdłużna 10 m/min, a nacisk jednostkowy odpowiednio 0,5 MPa
i 0,2 MPa. Docisk osełek pochodził od układu hydraulicznego gładzarki. Osełki
drobnoziarniste spoczywały na listwach o zwiększonej elastyczności w kierunku
promieniowym. W gładzeniu płaskowierzchołkowym ślizgowym wymienione
prędkości wynosiły odpowiednio 9 m/min i 26 m/min. Stosowano te same osełki
i naciski co w poprzednim gładzeniu płaskowierzchołkowym. Czas gładzenia
zgrubnego wynosił około 20 s, wstępnego 10 s, wykończeniowego 20 s i ostatecznego 8 s. Czas obróbki w gładzeniu płaskowierzchołkowym ślizgowym wynosił
w gładzeniu wykończeniowym 65 s, a ostatecznym 25 s. Naddatek obróbkowy
średnicowy gładzenia zgrubnego i wstępnego wynosił 0,08 mm, a gładzenia wykończeniowego i ostatecznego łącznie 0,06 mm. Tuleje cylindrowe miały średnicę
wewnętrzną 84+0,01 mm i wysokość 135±0,5 mm.
W pomiarach chropowatości powierzchni gładzi cylindrów stosowano profilometr skaningowy Talyscan 150 firmy Taylor Hopson Precision zaopatrzony w końcówkę pomiarową stożkową 90° zakończoną promieniem kulistym 2,5 ±0,5 μm.
30
a)
J. Michalski
b)
c)
Rys. 3. Charakterystyka profilu poprzecznego powierzchni gładzonego cylindra za pomocą widmowej mocy skumulowanej unormowanej oraz dystrybuanty gęstości prawdopodobieństwa –
rzędnych, krzywizny wierzchołków, wysokości wierzchołków i nachylenia profilu dla odległości
próbkowania: a) 5 μm, b) 15 μm i c) 40 μm
Fig. 3. Characteristics of honed cylinder liner profile given by normalized cumulative spectral
power and cumulative distribution functions defined for ordinates, peaks curvature, peaks height,
and profile slope for sampling lengths: a) 5 μm, b) 15 μm and c) 40 μm
Nie stosowano ślizgacza. Dla powierzchni cylindra odległość próbkowania wzdłuż
cylindra ΔX i poprzecznie ΔY przyjęto 5 μm, a obszar pomiaru 5 × 5 mm. Do analizy trójwymiarowej numerycznie wyodrębniono zmierzone amplitudy Z dla odległości próbkowania i odległości linii siatki 5, 10, 15, 20 i 40 μm. Obszar analizy był
kwadratowy i wynosił 2,560 × 2,560 mm. Jedynie dla wymiaru siatki 15 × 15 μm
obszar pomiaru miał wymiary 3,840 × 3,840 mm. Siatki kwadratowe miały liczby
danych 512 × 512, 256 × 256, 128 × 128 i 64 × 64. Z trójwymiarowych danych
pomiarowych gładzi cylindrów wyodrębniono profile wzdłużne i poprzeczne.
Miały one odległości próbkowania 5, 10, 15, 20 i 40 μm i dużą długość wynoszącą 64 mm. Wzięto również do analizy obszar kwadratowy tulei cylindrowej
5,120 × 5,120 mm o wymiarach siatki 20 × 20 μm i 40 × 40 μm. Powierzchnie
i profile całkowite, po usunięciu nominalnego kształtu za pomocą wielomianu
ósmego stopnia, analizowano z wykorzystaniem autorskiego oprogramowania.
Nie stosowano filtra dolnoprzepustowego krótkofalowego λs. Kwantyzacja pionowa powierzchni i profili miała wartości 37 nm.
4. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA
Wzrost odległości próbkowania (rys. 3) w małym stopniu zmienia dystrybuantę gęstości prawdopodobieństwa rzędnych (krzywą udziału materiałowego)
Analiza częstotliwościowa topografii …
31
a)
b)
Rys. 4. Charakterystyka powierzchni gładzonego cylindra o kącie skrzyżowania śladów obróbki
50° za pomocą: kątowych wykresów – widmowej mocy powierzchni (WGM), korelacji wzajemnej
(FKW) i funkcji autokorelacji powierzchni (FAC) oraz map konturowych powierzchni – widmowej mocy i funkcji autokorelacji dla obszaru 2,56 × 2,56 mm z odległościami próbkowania 20 μm
(a) i zwiększonego obszaru do 5,12 × 5,12 mm z odległościami próbkowania 40 μm (b)
Fig. 4. Characteristics of honed cylinder liner surface at marks angle 50° given by: phase diagrams
– spectral power (WGM), cross (FKW) and autocorrelation functions (FAC) and also contour surface maps – spectral power and autocorrelation function for area 2.56 × 2.56 mm at sampling
lengths: a) 20 μm and for bigger area 5.12 × 5.12 mm at sampling lengths: b) 40 μm
i wysokości wierzchołków. Znacznie większym zmianom ulega dystrybuanta
krzywizny wierzchołków i dystrybuanta wzniosu profilu. Widmowa gęstość mocy skumulowana unormowana ulega dużym zmianom, a dla odległości próbkowania 40 μm zatraca dwuczęściowy charakter. Odległości próbkowania od 5 μm
do 40 μm w niewielkim stopniu zmieniają obraz powierzchni gładzonego cylindra. Zdecydowane zmiany funkcji widmowych powierzchni obserwuje się natomiast dla większych odległości próbkowania. Już dla odległości próbkowania 10
μm wyraźnie ulega zmniejszeniu zakres fal krótkich, a dla 20 μm obserwowano
maskowanie. Funkcja gęstości widmowej mocy powierzchni wskazuje na wielokrotne występowanie skrzyżowania powierzchni dla odległości próbkowania 20
μm (rys. 4a). Funkcja autokorelacji powierzchni zatraca skrzyżowane ukierunkowanie dla odległości próbkowania 40 μm i kąta skrzyżowania rys gładzenia 142°.
Wykresy kątowe funkcji autokorelacji powierzchni i gęstości widmowej mocy
powierzchni dają zbliżoną ocenę jej ukierunkowania. Zauważa się jednak przewagę ilościową oceny za pomocą gęstości widmowej mocy powierzchni. Widać wyraźnie ograniczenie długości fal krótkich oraz ograniczenie ich występowania.
Wykres kątowy korelacji wzajemnej jest nieprzydatny dla odległości próbkowania
40 μm tulei o kącie gładzenia 50° (rys. 4b), nie umożliwia bowiem wyodrębnienia
32
J. Michalski
a)
b)
c)
d)
Rys. 5. Wykresy kątowe powierzchni tulei cylindrowej o kącie gładzenia 50° uzyskane dla odległości próbkowania 20 μm charakteryzujące powierzchnie wzniesień (a) i (c) oraz powierzchnie
wgłębień (b) i (d) dla obszaru: (a) i (b) 2,56 × 2,56 mm, (c) i (d) 5,12 × 5,12 mm
Fig. 5. Phase diagrams of cylinder liner surface at honing marks angle 50°, obtained for sampling
length 20 μm, which characterize: a), c) peak surfaces; b), d) valley surfaces for a), b) area
2.56 × 2.56 mm, and c), d) 5.12 × 5.12 mm
dwukierunkowego skrzyżowanego ukierunkowania powierzchni. Gdy kąt gładzenia jest duży – 142°, nie umożliwia wyodrębnienia ukierunkowania powierzchni
już dla odległości próbkowania 5 μm. Ukierunkowanie funkcji autokorelacji powierzchni jest zgodne, a mocy widmowej powierzchni jest obrócone o 90° w stosunku do ukierunkowania śladów gładzenia. Z kolei zwiększenie pola powierzchni
poddanego analizie może zmienić ocenę ukierunkowania. Wykresy kątowe mają
wówczas inny charakter oraz nie zawierają małych długości fal powierzchni. Na
rysunkach 4 i 5 obszar analizy 2,56 × 2,56 mm wskazuje na silniejsze ukierunkowanie wzniesień, wgłębień i całej powierzchni w ćwiartkach 2 i 4 prostokątnego
układu współrzędnych. Ukierunkowanie powierzchni gładzonej znajduje odzwierciedlenie w wyglądzie mapy konturowej funkcji autokorelacji powierzchni.
Zwiększenie obszaru analizy do 5,12 × 5,12 mm daje odmienną ocenę ukierunkowania powierzchni gładzonej. Większa moc widmowa wskazuje na przeważającą
kierunkowość powierzchni nośnej i głębokich rys gładzenia w ćwiartkach 1 i 3.
Stwierdzono także poprawne gładzenie powierzchni nośnej (rys. 5c) i niewłaściwe
powierzchni wgłębień (rys. 5d). Świadczy to o konieczności unormowania wielkości pola powierzchni gładzonego cylindra poddawanego analizie.
Analiza częstotliwościowa topografii …
33
Decydujące znaczenie dla wyznaczenia poprawnej wartości odległości próbkowania ma szerokość wgłębień profilu powierzchni gładzonej płaskowierzchołkowo. Wynika to z porównania długości korelacji i długości fali z gęstością widmowej mocy skumulowanej unormowanej dla całego profilu z tymi wartościami
dla profilu powierzchni wzniesień i profilu powierzchni wgłębień. Profil powierzchni wgłębień wskazuje na konieczność stosowania mniejszej odległości
próbkowania w porównaniu z powierzchnią nośną. Uzyskano to zarówno z widmowej mocy skumulowanej unormowanej, jak i z funkcji autokorelacji unormowanej.
5. PODSUMOWANIE
Funkcja gęstości widmowej mocy i funkcja autokorelacji powierzchni oraz ich
wykresy kątowe umożliwiają wyeliminowanie subiektywnej oceny kąta gładzenia
i jego położenia względem osi tulei cylindrowej oraz ocenę jednakowego ukształtowania kierunkowości śladów obróbki powierzchni dla dwóch kierunków gładzenia. Można wyznaczyć ukierunkowanie wzniesień i wgłębień powierzchni.
Odległości próbkowania powinny być jak największe, lecz powinny umożliwić
wyznaczenie dwuczęściowego wykresu skumulowanej gęstości widmowej mocy
unormowanej. Można je wyznaczyć z wartości 1/(4fk) dla profili wzdłużnych i poprzecznych cylindra oddzielnie. Mniejsza jest przydatność oceny odległości próbkowania na podstawie dystrybuanty gęstości prawdopodobieństwa rzędnych, wysokości wierzchołków, krzywizny wierzchołków i wzniosu profilu. Wykresy kątowe korelacji wzajemnej nie umożliwiają wyodrębnienia dwukierunkowego
skrzyżowanego ukierunkowania powierzchni dla dużego kąta gładzenia. Odległości próbkowania powierzchni płaskowierzchołkowej tulei cylindrowej z szerokimi
rysami gładzenia są limitowane ich wartością.
LITERATURA
[1] Adamczak S., Janecki D., Modernizacja przyrządów do oceny struktury geometrycznej powierzchni, Mechanik, 2001, nr 5–12.
[2] Boryczko A., Metoda analizy częstotliwościowej nierówności powierzchni toczonych w diagnozowaniu układu obróbkowego, Gdańsk, Politechnika Gdańska 2003.
[3] Budzyński A.F., Badania teoretyczne i doświadczalne procesu elektrochemicznego honowania (ECM), Bydgoszcz, Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy 1982.
[4] Dong W. P., Mainsah E., Stout K. J., Determination of appropriate sampling conditions for
three-dimensional microtopography measurement, International Journal of Machine Tools
and Manufacture, 1996, vol. 36, no. 12, s. 1347–1362.
[5] Górecka R., Polański Z., Metrologia warstwy wierzchniej, Warszawa, WNT 1983.
[6] Jocsak J., Li Y., Tian T., Wang V.W., Modeling and optimizing honing texture for reduction friction in internal combustion engines, Transactions, Journal of Engines, 2006, SAE
2006-01-0647.
34
J. Michalski
[7] Korbicz J., Kościelny J. M., Kowalczuk Z., Cholewa W. (red.), Diagnostyka procesów,
modele, metody sztucznej inteligencji, zastosowania, Warszawa, WNT 2002.
[8] Lin T. Y., Blunt L., Stout K. J., Determination of the proper frequency bandwidth for 3-D
topography measurement using spectral analysis, Part I: Isotropic surface, Wear, 1993, vol.
166, s. 221–232.
[9] Michalski J., Chropowatość gładzonych powierzchni tulei cylindrowych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2006, vol. 26, nr 2, s. 27–36.
[10] Pawlus P., Chetwynd D. G., Efficient characterization of surface topography in cylinder
bores, Precision Engineering, 1996, vol. 19, s. 164–174.
[11] Poon C. Y., Bhushan B., Numerical contact and station analyses of Gaussian isotropic surface for magnetic head slider/disk contact, Wear, 1996, vol. 202, s. 68–82.
[12] Tomaniuk E., Linear honing quality main characteristics, Transactions, Journal of Engines,
1992, vol. 101, SAE 921453.
[13] Tonder K., Effects of skew unidirectional straight roughness on hydrodynamic lubrication,
Transaction of the ASME, Journal of Tribology, 1987, vol. 109, s. 671–678.
[14] Whitehouse D. J,. Archard J. F., The properties of random surface of significance in their
contact, Proceeding Royal Society London, 1970, A 316, s. 97–121.
[15] Whitehouse D.J., Handbook of surface metrology, Bristol and Philadelphia, Institution of
Physics 1994.
Praca wpłynęła do Redakcji 11.02.2008
Recenzent: prof. dr inż. Henryk Żebrowski
SPECTRAL ANALYSIS TOPOGRAPHY OF CYLINDER LINER HONED SURFACE
S u m m a r y
The paper presents an analysis of the surface roughness topography for a diesel engine cylinders liner machined by plateau honing at marks angles 50° and 142°. It also shows a determination
of three dimension surface roughness based on autocorrelation function and spectral power density, and their phase diagrams for sampling lengths 5, 10, 15, 20 and 40 μm. For evaluation of the
machining marks lay, a phase diagram of cross-correlation function has been taken into consideration, too. It was observed, that normalized cumulative spectral power is more useful for sampling
length correctness assessing than autocorrelation and cumulative distribution functions defined for
some roughness parameters. It also was given the recommendations concerning to sampling length
selection for bearing surfaces and valleys of finishing machined cylinders.
Key words: surface topography of honed cylinder liner, spectral analysis, sampling lengths