Laboratorium Uszczelnień i Zastosowania Cieczy Magnetycznych

Miejsce: Pawilon B2 niski parter lab. 018, lab. 04

Kontakt:  Dr inż. Marcin Szczęch
                Dr inż. Wojciech Horak

Działalność naukowa:

Ciecze magnetyczne należą do grupy materiałów, w których można zmieniać ich lepkość dynamiczną, naprężenie graniczne oraz utrzymywać je w danym miejscu w polu magnetycznym. W literaturze w odniesieniu do cieczy magnetycznych, występuje zróżnicowane nazewnictwo. Nadrzędną grupą są ciecze magnetyczne (magnetic fluid – MF), w których wyróżniamy ciecze ferromagnetyczne (ferrofluid – FF) oraz ciecze magnetoreologiczne (magnetorheological – MRF).
Ciecze magnetyczne z powodzeniem stosowane są w urządzeniach i maszynach, które znajdują zastosowanie w programach kosmicznych, przemyśle, wojsku, medycynie, budownictwie, motoryzacji i innych. W technicznych aplikacjach duży obszar stanowi wykorzystanie cieczy magnetycznych w uszczelnieniach, gdzie pełnią one rolę bariery uszczelniającej. Dotychczas takie zastosowanie znajdują przede wszystkim ciecze ferromagnetyczne. Od 25-lat badania w tym zakresie prowadzone są w Akademii Górniczo–Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie w Katedrze Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Ten rodzaj uszczelnienia zaliczamy do klasy uszczelnień bezstykowych. Z tego względu uszczelnienia te charakteryzują się małym momentem oporów. Nie występuje zużycie elementów uszczelnienia, co powoduje, że charakteryzują się wysoką trwałością (praca ponad 10 lat bez przecieku). Mogą pracować w szerokim zakresie parametrów pracy w statycznych oraz dynamicznych warunkach zachowując wysoką szczelność.
Prowadzone badania dotyczą wyznaczania charakterystyk tribologicznych oraz granicznych warunków pracy uszczelnień technicznych, uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną oraz uszczelnień z wykorzystaniem cieczy magnetoreologicznej. Prace nad uszczelnieniami przyczyniły się do zbudowania szeregu stanowisk badawczych, uzyskania wielu patentów, oraz powstania nowych rozwiązań konstrukcyjnych uszczelnień.

Działalność dydaktyczna:

Współczesne Materiały Inżynierskie
WIMiR, II stopień kształcenia,
Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn - wszystkie specjalności

Stanowiska badawcze:

• Stanowiska do badania uszczelnień z cieczą magnetyczną

Stanowiska uniwersalne do sprawdzania poprawności pracy uszczelnienia, określania dopuszczalnego ciśnienia pracy i badania trwałości w środowisku powietrza, próżni czy cieczy. Stanowiska wyposażone są w głowice pomiarowe z zespołem magnesów trwałych w której obraca się wał. Na końcu umieszczona jest wymienna tuleja z występami uszczelniającymi. Badaną ciecz umieszcza się pomiędzy obudową a tuleją, zamykając w ten sposób obwód magnetyczny. Konstrukcja stanowiska umożliwia pomiar momentu tarcia w uszczelnieniu przy stabilizowanej temperaturze pracy. Możliwe jest przeprowadzenie badań przy prędkości obrotowej wału do 9000 obr/min z płynną jej regulacją, przy zakresie ciśnień do 0,5 MPa.

• Stanowisko do badania uszczelnień czołowych

Stanowisko służy do wyznaczania charakterystyk tribologicznych oraz przecieku, różnych skojarzeń materiałowych par roboczych uszczelnień czołowych i różnych cieczy procesowych, w szerokim zakresie parametrów eksploatacyjnych. Konstrukcja stanowiska umożliwia badania wpływu drgań zarówno poprzecznych jak i osiowych na poprawne działanie uszczelnienia czołowego. Stanowisko jest wyposażone w układ umożliwiający odciążenie lub dociążenie styku roboczego par pierścieni uszczelnienia. Możliwe jest ciągłe monitorowanie procesu badawczego i rejestracja wyników nastawczych wielkości badawczych.

• Stanowisko do badań łożysk wzdłużnych smarowanym cieczą magnetyczną pracującym w warunkach oddziaływania pola magnetycznego

Stanowisko umożliwia przeprowadzanie badań łożysk, przy sterowanych warunkach oddziaływania pola magnetycznego, w warunkach stabilizacji termicznej, przy dowolnie zadanym wymuszeniu liniowym jak i prędkością obrotową. Parametry pracy stanowiska kontrolowane są przez komputerowy system pomiarowy, pełniący również rolę systemu akwizycji danych pomiarowych. Prędkość obrotową badanego łożyska generuje serwosilnik w zakresie 0÷7000 obr/min. Zastosowany serwosilnik pozwala na precyzyjne zadawanie oraz bieżący odczyt położenia kątowego wirnika. Ponadto istnieje możliwość pomiaru momentu obrotowego. Układ pozycjonowania płytki ruchomej na bazie serwosilnika liniowego pozwala na uzyskanie dokładności pozycjonowania rzędu 1 µm. Silnik liniowy umożliwia uzyskanie znacznej dynamiki pracy układu.

Oferta współpracy:

W laboratorium możliwe jest przeprowadzenie testów jak:

• Badanie parametrów granicznych uszczelnień z cieczami magnetycznymi w środowisku powietrza, próżni czy cieczy.
• Badania trwałościowe uszczelnień z cieczą magnetyczną i innych.
• Badania łożysk ślizgowych smarowanych cieczą magnetyczną w warunkach oddziaływania pola magnetycznego.
• Badania zachowania cieczy magnetycznych w trybie ścinania czy ściskania oscylacyjnego.