Badanie tarcia sztucznych stawów biodrowych – przegląd. Examination of the friction behaviour of artificial HIP joints – brief overview
Journal Title: Obróbka Plastyczna Metali - Year 2018, Vol 29, Issue 4
Abstract
W artykule analizowany jest stan wiedzy na temat warunków kinematycznych, tarcia i zużycia THR. Pokazano, że: 1) geometria złącza HIP określa warunki wpływu tarcia i zużycia; 2) tribologia (tarcie i zużycie) sztucznych stawów HIP (związanych z biokompatybilnością) to dwa kluczowe aspekty odpowiedzialne za kliniczny sukces implantu stawu biodrowego; 3) konieczna jest symulacja tarcia i zużycia w rzeczywistych warunkach pracy stawu biodrowego HIP, w celu oceny skuteczności różnych rozwiązań implantów biodrowych, poprzez porównanie ich parametrów tarcia w zależności od warunków smarowania i mechanizmów zużycia kontrolowanych za pomocą tarcia. Opracowano zmodyfikowany schemat kinematyczny symulatora ruchu z uwzględnieniem poszczególnych składowych ruchu oraz pomiarem siły tarcia komponentów i momentu obrotowego. Zainstalowane osobne czujniki obciążenia pozwalają mierzyć siłę osiową Fz wzdłuż osi kości udowej (z), moment Mz wokół osi z oraz momenty w osiach Mx i My. Opracowano procedurę obliczania parametrów tarcia i smarowania podczas całego cyklu symulacji, która zostanie wykorzystana do przetwarzania danych eksperymentalnych z testów symulacyjnych. Wyniki obliczeń parametrów Sommerfelda w każdym punkcie cyklu ruchu wraz ze schematem obciążenia normalnego pokazują, że parametr Sommerfeld zmienia się nieznacznie w zakresie 11,2·10-8–4,0·10-8 dla 50% cyklu. Zatem zmienność rzeczywistych warunków smarowania obciążonej części dla danego cyklu jest stosunkowo niewielka. State-of-art of studies of kinematic conditions, friction and wear of THRs is analysed. It is shown that: 1) geometry of the HIP joint defines the friction and wear regimes of its action; 2) tribology (friction and wear) of the artificial HIP joints, associated with biocompatibility, are two critical aspects responsible for the clinical success of a hip implant; 3) the simulation of the friction and wear in real conditions of artificial HIP joint action is needed to assess the performance of different hip implant designs by comparing their friction parameters depending on lubrication conditions and wear mechanisms controlled by friction. The modified kinematic scheme of the friction simulator with separate moving and measurement of the frictional torque components is developed, and the simulator is built. The separate load cells installed allow to measure axial force Fz along the femoral (z) axis, moment Mz about the z-axis and moments about orthogonal axes Mx and My. The calculation procedure of the friction and lubrication parameters during the whole simulation cycle is developed, and will be applied for processing of the experimental data of simulation tests. The results of Sommerfeld parameter calculation in each point of the gain cycle together with normal load diagram reveal that Sommerfeld parameter varies slightly within the range of 1.2·10-8–4.0·10-8 for 50% of the cycle. So, the variation of the real lubrication regime of the loaded part of the gain cycle is relatively small.
Authors and Affiliations
Volf Leshchynsky
Keywords
Related Articles
- EP ID EP446636
- DOI -
- Views 48
- Downloads 0
Nowa technologia infiltracji (impregnacji) porowatych struktur układów tribologicznych z cząstkami smarów stałych i powłok otrzymywanych technologią metalurgii proszków. New technology of infiltration (impregnation) of the porous structures of tribological systems with HTSL particles and coating by PM technology
W skali światowej ok. 30–50% energii produkowanej corocznie pochłaniają opory tarcia. Ważnymi zjawiskami towarzyszącymi tarciu, o dużym znaczeniu technicznym, są procesy zużywania materiałów trących oraz smarowanie. Zuży...
Wpływ segregacji węglików na właściwości mechaniczne stali o strukturze ledeburytycznej
Tradycyjnym materiałem stosowanym na silnie obciążone narzędzia do obróbki plastycznej są stale narzędziowe o ledeburytycznej strukturze (stale narzędziowe do pracy na zimno i stale szybkotnące). Charakterystyczną cechą...
Wybrane własności mechaniczne wyciskanych i ciągnionych kompozytów Al-SiCp otrzymanych z proszków. Some mechanical properties of extruded and drawn powder metallurgy Al-SiCp composites.
Przedstawiono wyniki badań wpływu wielkości odkształcenia na zimno, zadanego podczas ciągnienia, na własności mechaniczne kompozytów na osnowie aluminium wzmacnianego cząstkami SiC. Materiały do badań wytworzono w proces...
Prototypowe urządzenie do automatycznego prostowania smukłych wyrobów drążonych . Prototype machine for automatic straightening of slender, hollowed products
W procesie wytwarzania długich wyrobów, to znaczy takich, których wymiary wzdłużne są znacznie większe od wymiarów przekroju poprzecznego (np. rury o zmiennym przekroju) pod wpływem procesów obróbczych tj.: skrawanie, ks...
Wpływ geometrii narzędzia na rozdrobnienie ziarna stopu CuZn37 w procesie powtarzalnej obróbki plastycznej. Influence of the forming tool parameters on the grain refinement of brass by SPD process
Rozwój technologii produkcji materiałów ultra drobnoziarnistych jest obecnie bardzo intensywnie przyspieszany. Na VŠB – Uniwersytecie Technicznym w Ostravie opracowano metodę, która wykorzystuje zasadę powtarzalnej obrób...