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 42
- Downloads 0
Właściwości mechaniczne wyciskanych profili ze stopów AlMg . Mechanical properties of extruded profiles made of AlMg alloys
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych stopów aluminium 5754, 5083, 5019 oraz AlMg7. Stopy z magnezem osiągają zadowalające właściwości mechaniczne oraz charakteryzują się nawet 3 razy większą odpor...
Modelowanie jako narzędzie do zrozumienia i udoskonalenia techniki iskrowego spiekania plazmowego. Modeling as a tool for understanding and improvement of Spark Plasma Sintering technique.
Iskrowe spiekanie plazmowe (SPS) jest nowoczesną metodą prasowania na gorąco bazującą na szybkim nagrzewaniu oporowym. Aktualnie SPS znajduje się w fazie przejściowej pomiędzy pracami badawczo-rozwojowymi a produkcją mas...
Badanie tarcia sztucznych stawów biodrowych – przegląd. Examination of the friction behaviour of artificial HIP joints – brief overview
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 s...
Badania walcowania pakietowego aluminium oraz tłoczenia próbek z materiału o strukturze ultra drobnej. Studies of accumulative roll bonding of aluminum and stamping of ultra-fine grain specimens of material.
W artykule przedstawiono wyniki walcowania pakietowego (ARB – Accumulative Roll Bonding) wyżarzonego, czystego technicznie aluminium o grubości 1,2 mm. Poprzez obróbkę wielokrotnego walcowania otrzymano próbki - taśmy o...
Badania nad kształtowaniem wykroju matrycy do kucia zaczepu budowlanego metodą wgłębiania na gorąco. Studies on shaping a die impression for forging of a construction anchor using the hot hobbing method
W publikacji opisano wyniki prac konstrukcyjnych i technologicznych dotyczących modyfikacji sposobu wytwarzania wykroju matryc do kucia kołnierza zaczepu budowlanego Putanker 2,5 T poprzez wgłębianie na gorąco. Hartowani...