Original title:
Navyšování provozní bezpečnosti a spolehlivosti velkorozměrných hydrostatických ložisek
Translated title:
Operational Safety and Reliability Enhancement of Large-Scale Hydrostatic Bearings
Authors:
Foltýn, Jan ; Michał, Wodtke (referee) ; Bouyer, Jean (referee) ; Svoboda, Petr (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2026
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[eng][cze]
Tato disertační práce se zabývá provozní bezpečností hydrostatických ložisek velkých rozměrů, u nichž je nosnost zajištěna tlakovým mazivem, tvořícím film oddělující kluzné povrchy. Přestože při hydrostatickém mazání prakticky nedochází k opotřebení a tření i při nulové rychlosti, ložiska velkých průměrů vykazují omezené bezpečnostní rezervy. Segmentace kapes a pojezdových drah, montážní nepřesnosti, poddajnost konstrukce, tepelné vlivy a hydraulické poruchy mohou lokálně snižovat tloušťku mazacího filmu a přibližovat systém ke stavům náchylným ke kontaktu, a tedy kolizi. Práce proto uplatňuje bezpečnostně orientovaný přístup, v němž jsou minimální tloušťka mazacího filmu a její rozložení považovány za klíčové parametry určující spolehlivost pevných segmentovaných hydrostatických ložisek. Hlavním cílem této disertační práce je analyticky i experimentálně prozkoumat, jak geometrické odchylky, hydraulické nestability a provozní podmínky ovlivňují minimální tloušťku mazacího filmu u velkorozměrových hydrostatických ložisek, a posoudit tloušťku mazacího filmu a její rozložení jako bezpečnostně relevantní indikátory vzniku kontaktu mezi kluznými povrchy v tuhých segmentovaných ložiskových uspořádáních. Práce je strukturována do tří recenzovaných článků. První článek vyvíjí bezkontaktní optickou metodu sledování bodů pro měření tloušťky mazacího filmu bez trvale instalovaných snímačů a experimentálně ji ověřuje. Druhý článek se zabývá ustavením kapes jako přímým bezpečnostním faktorem porovnáním konvenčních měřidel, ustavení na základě tlaků a optického měření a ukazuje, že optické ustavení poskytuje nejrovnoměrnější rozložení tloušťky mazacího filmu. Třetí článek vychází z předešlých poznatků a zabývá se hydrostatickým ložiskem teleskopu Very Large Telescope, kde bezkontaktní měření odhalují změny tloušťky mazacího filmu způsobené segmentací a simulovanými poruchami škrticích prvků. Celkově tato disertační práce přináší experimentálně ověřené diagnostické nástroje a podporuje preventivní, na tloušťce mazacího filmu založenou strategii bezpečnosti pro hydrostatická ložiska velkých rozměrů.
This dissertation investigates the operational safety of large-scale hydrostatic bearings, in which load capacity is provided by an externally pressurized lubricating film separating sliding surfaces. Although hydrostatic lubrication enables negligible wear and very low friction even at zero speed, bearings of large diameter exhibit reduced safety margins. Segmentation of pads and tracks, assembly inaccuracies, structural compliance, thermal effects, and hydraulic disturbances can locally reduce film thickness and move the system toward contact-prone conditions. The dissertation therefore adopts a safety-oriented perspective in which the minimum lubricating film thickness and its distribution are treated as the key parameters governing reliability in rigid, segmented hydrostatic bearings. The main aim of this dissertation is to investigate, through analysis and experimental validation, how geometric deviations, hydraulic instabilities, and operating conditions affect the minimum lubricating film thickness in large-scale hydrostatic bearings, and to assess lubricating film thickness and its distribution as safety-relevant indicators of proximity to surface contact in rigid segmented bearing arrangements. The work is structured as three peer-reviewed journal papers. The first paper develops a contactless optical point tracking method for measuring lubricating film thickness without permanently installed sensors and validates it experimentally. The second paper examines pad alignment as a direct safety factor by comparing mechanical leveling, pressure-based alignment, and optical coordinate measurement method, demonstrating that optical alignment provides the most uniform film thickness distribution. The third paper applies the methodology to the hydrostatic bearing system of the Very Large Telescope, where contactless measurements reveal film-thickness variations caused by segmentation and simulated restrictor faults. Overall, this dissertation provides experimentally validated diagnostic tools and supports a preventive, film-thickness-based safety strategy for large hydrostatic bearings.
Keywords:
Bezpečnost ložiska; Hydrostatické mazání; Rozložení mazací vrstvy; Tloušťka mazacího filmu; Tribologie; Bearing safety; Hydrostatic lubrication; Lubricating film distribution; Lubricating film thickness; Tribology
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/260580
guest ::
