Technika uszczelniania maszyn i urządzeń stanowi obecnie ukształtowaną i dynamicznie rozwijającą się specjalność. Jej rozwój został wymuszony przez wdrożenie nowych technologii, w których procesy przebiegają przy coraz wyższym ciśnieniu i temperaturze czynnika uszczelnianego. Rozwój ten jest także stymulowany przez prawodawstwo wielu państw, które w trosce o stan środowiska i bezpieczeństwo ludzi wymusza redukcję nie tylko wycieku, ale również i emisji czynnika z dławnicy. W postępie tym uczestniczą także użytkownicy uszczelnień, którzy - aby obniżyć koszty produkcji i eksploatacji - nie godzą się na przestoje maszyn, wynikające z awarii lub z niskiej trwałości uszczelnień.
Elastomerowe uszczelnienia wargowe należą do najpowszechniej stosowanych w gospodarce, a do ich największych odbiorców należą przemysł motoryzacyjny, maszyn budowlanych, hutniczy oraz artykułów gospodarstwa domowego. Szczególnym użytkownikiem jest przemysł samochodowy; w każdym z produkowanych i użytkowanych samochodów znajduje się ponad 20 uszczelnień wargowych. Bez przesady można stwierdzić, że od niezawodności i trwałości uszczelnień zależy niezawodność samochodów. Obecnie producenci samochodów wymagają od producentów uszczelnień, aby uszczelnienia pracowały niezawodnie i bez wycieku w okresie odpowiadają cym przebiegowi 200-250 tysięcy kilometrów dla samochodów osobowych oraz 1 miliona kilometrów w przypadku dużych samochodów ciężarowych. Osiągnięcie tych wskaźników nie byłoby możliwe bez intensywnie prowadzonych badań na temat właściwości elastomerów i nowych technologii ich wykonania, tribologii par ciernych elastomer-metal, modyfikacji właściwości warstwy wierzchniej elastomerów i metali oraz mechanizmu powstawania i utrzymywania warstwy smarowej w szczelinie.
W niniejszej monografii podjęto temat przyczyn powstawania oporu tarcia uszczelnienia wargowego współpracującego z wałem oraz możliwości jego zmniejszenia. Założono, że uszczelnienia wargowe i wał tworzą specyficzną parę cierną, którą powinno się charakteryzować na podstawie sposobu tworzenia się powierzchni ich styku, wynikającego z niego rodzaju styku oraz odpowiadającej mu postaci zużycia krawędzi uszczelniającej. Rzeczywiście, podczas wsuwania wału w uszczelnienia dochodzi do rozciągnięcia wargi, obrotu względem punktu styku wargi z wałem oraz do jej przemieszczania się wzdłuż powierzchni wału. Z tej złożoności odkształcania się wargi wynika zmienne położenie obszaru styku na krawędzi uszczelniającej wzdłuż obwodu wału. W rezultacie dochodzi do ciągłej zmiany wartości nacisku stykowego w kierunku obwodowym. Można zatem stwierdzić, że to lokalne warunki styku pomiędzy wargą a wałem będą decydowały o całkowitym oporze tarcia uszczelnienia oraz o stopniu zużycia krawędzi uszczelniającej. Warunki styku wargi z wałem można poprawić przez dobranie chropowatości powierzchni wału stosownie do właściwości i składu danego elastomeru. Korzystnie prezentuje się powierzchnia wału o anizotropowej chropowatości i o lewostronnym rozkładzie gęstości częstości rzędnych profilu. Tylko taka powierzchnia wału jest w stanie wywołać równomierne zużycie wargi w sytuacji zmienności wartości nacisku stykowego. Opór tarcia maleje, gdy warstwa wierzchnia krawędzi uszczelniającej przypomina warstwę ciała porowatego. Obniżenie oporu tarcia prowadzi nie tylko do znacznego zwiększenia trwałości uszczelnienia, ale również - w skali globalnej - do zaoszczędzenia znacznych ilości energii. Przemysł samochodowy w Europie produkuje około 15 milionów samochodów rocznie. Jeżeli przyjąć, że będziemy w stanie obniżyć opory tarcia wszystkich uszczelnień zainstalowanych w samochodzie o zaledwie 10 W, to przy 15 milionach produkowanych samochodów oznacza to zaoszczędzenie energii równoważnej 150 MW. Jeszcze większą ilość energii można zaoszczędzić zastępując stare uszczelnienia nowymi w eksploatowanych samochodach.

Spis treści: