|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
|
|
Effect of Surface Texturing on Friction and Film Thickness under Starved Lubrication Conditions
Ali, Fadi ; Kaneta, Motohiro (oponent) ; Glovnea, Romeo (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
This PhD thesis focuses on studying the effects of shallow micro-textures on friction and film thickness of lubricated non-conformal contacts under extreme and starved conditions. Measurements were carried out using a ball-on-disc tribometer equipped with high speed camera and torque sensor. Two types of micro-textures have been assessed in this study, micro-dents and transverse micro-grooves. The results reveal that micro-dents are helpful in reducing friction under starved conditions due to the film thickness enhancement. The mechanism of filling the depleted micro-dents with fresh lubricant is probably attributed to the capillary effect in the inlet zone under starvation. On the other hand, the rubbing surfaces with transverse shallow micro-grooves with a length less than the diameter of the Hertzian contact have an improved tribological performance in comparison with smooth surfaces. Indeed, transverse shallow micro-grooves showed a significant enhancement of film thickness under starvation and under extreme operating condition (reverse motion). The numerical simulation of the transient behavior of transverse limited micro-grooves showed accepted agreement with experimental results.
|
|
|
Chování EHD mazacího filmu při náhlých změnách rychlosti a zatížení
Zimmerman, Martin ; Dzimko, Marián (oponent) ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Dobeš, Petr (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
Tato disertační práce je zaměřena na experimentální studium chování mazacího filmu při náhlých změnách provozních parametrů. Ve většině reálných tribologických uzlů dochází v průběhu pracovního cyklu ke změně provozních podmínek jako jsou rychlost, zatížení a poloměry křivosti stýkacích se ploch. Změna provozních podmínek může představovat zvýšené riziko porušení mazacího filmu. Přímý dotyk kontaktních těles, v okamžiku porušení mazacího filmu, s sebou nese zvýšení tření a opotřebení. Pro sledování dynamických změn v kontaktu byla použita vysokorychlostní CMOS kamera. Z nasnímaných interferogramů, s pomocí metody optické interferometrie, byla provedena zpětná rekonstrukce mazacího filmu. Bylo potvrzeno, že provozní parametry mají zásadní vliv na utváření mazacího filmu a na jeho tloušťku a pro jistou kombinaci okrajových podmínek může dojít k porušení spojitosti vrstvy maziva.
|
|
|
In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém kontaktu
Šperka, Petr ; Dzimko, Marián (oponent) ; Návrat, Tomáš (oponent) ; Dobeš, Petr (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá studiem elastohydrodynamického (EHD) mazaní povrchů s reálnými povrchovými nerovnostmi. Systematické studium chování harmonických složek povrchu při průchodu EHD kontaktem jinými autory vedlo k nalezení jednotného principu, podle kterého se jednotlivé harmonické složky deformují uvnitř kontaktu. Ačkoliv tento model amplitudového útlumu může poskytnout rychlý nástroj pro přesnější hodnocení povrchů v technické praxi, nebyl na reálných površích dosud ověřen experimenty. Tato práce představuje průkopníka v oblasti kvantitativní analýzy měření reálných povrchů. Součástí práce jsou nové a původní výsledky s reálnými a modelovými nerovnostmi, které v řadě případů potvrzují teoretické předpoklady. Hlubší poznání chování povrchových nerovností v kontaktech pracujících při EHD režimu mazání, který lze nalézt v mnoha strojních prvcích (ložiska, ozubené kola, vačky a další), může být prospěšný k jejich dokonalejšímu návrhu a v konečném důsledku umožnit strojům a zařízením práci s nižšími energetickými nároky a vyšší životností.
|
|
|
Experimentální studium utváření mazacích filmů při reverzaci a rozběhu třecích povrchů
Svoboda, Petr ; Dzimko, Marián (oponent) ; Čermák, Jan (oponent) ; Dobeš, Petr (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Tato disertační práce je zaměřena na experimentální studium chování mazacího filmu během rozběhu a reverzace nekonformních třecích povrchů. Tyto podmínky totiž představují zvýšené riziko poškození strojních součástí, protože mazací film není schopen zajistit úplné oddělení třecích povrchů. Tak dochází k jejich styku, zvýšenému tření a opotřebení. Chromatické interferogramy pořízené vysokorychlostní CMOS kamerou během rozběhu třecích povrchů umožnily detailně sledovat změny v tloušťce mazacího filmu způsobené povrchovými nerovnostmi. Bylo zjištěno, že přítomnost mělkých povrchových nerovností na třecím povrchu napomáhá oddělit třecí povrchy pomocí maziva emitovaného z povrchových nerovností. Experimentální studium chování mikrovtisků na povrchu ocelové kuličky pomohlo lépe porozumět i chování skutečné topografie povrchu. Ze získaných experimentálních výsledků vyplývá, že vhodně navržená topografie třecího povrchu může napomoci snížit tření a opotřebení během nestacionárních provozních podmínek.
|
|
|
Analýza mazaného kontaktu poddajných těles
Dočkal, Kryštof ; Dzimko, Marián (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem metodiky hodnocení tloušťky filmu maziva v poddajných kontaktech. S ohledem na charakteristiky těchto kontakt- ních dvojic, jako je například variabilita tlouštěk filmu, vysoká drsnost povrchů, či špatná vodivost a odrazivost, je využití konvenčních metod značně kompliko- vané. V práci je použita optická měřicí metoda na principu fluorescenční mikro- skopie. V rámci práce byl vytvořen algoritmus, zahrnující normalizaci k pozadí a kalibraci intenzity fluorescence na tloušťku maziva v kontaktu, který je zpraco- ván ve formě experimentálního softwaru. Algoritmus byl verifikován s využitím elastohydrodynamického kontaktu tvořeného keramickou kuličkou a skleněným diskem. Naměřené výsledky byly porovnány s teoretickou predikcí, přičemž byla zaznamenána velmi dobrá shoda získaných dat. Následně byla realizována série měření s poddajnými vzorky, přičemž byla hodnocena závislost centrální tlou- šťky filmu v závislosti na střední rychlosti, použitém mazivu, velikosti zatížení a skluzově-valivém poměru. Závěrečná část práce se zabývá analýzou výsledků a jejich diskusí s ohledem na dosud publikovanou literaturu.
|
|
|
Study of the effects of ellipticity parameter on lubrication film shape
Pavlík, František ; Dzimko, Marián (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Diploma thesis deals with elastohydrodynamic lubrication of point contacts, which surfaces are influenced by topography and velocity vector of one rubbing surface is misaligned. Author summarizes knowledge of previously published research articles, which fundamentally enrich current state of knowledge. Diploma thesis contains experimental measurement results of the film thickness and the way of lubrication film formation in elliptical contact for different ellipticity parameters, kinds of rubbing surfaces and angles of the velocity vector. New findings have helped to better understand the behaviour of highly loaded lubricated contacts taking place in machine components and completed the current state of knowledge with results that can be used in next thorough study of this issue.
|
|
|
Studium chování elastohydrodynamicky mazaných kontaktů strojních částí s nehladkými povrchy
Zapletal, Lukáš ; Maňas, Pavel (oponent) ; Vaverka, Michal (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá návrhem softwarové aplikace pro výpočet kontaktního tlaku v elastohydrodynamicky mazaném kontaktu s účelem využití dat předem získané tloušťky mazacího filmu. Úvodní část obsahuje krátký přehled metod používaných pro studium tloušťky mazacího filmu a kontaktního tlaku. Vlastní práce obsahuje řešení kontaktního tlaku z předem získané tloušťky mazacího filmu, popis vyvinutého softwaru a rozbor algoritmu použitých k jeho sestavení. Poslední část se věnuje ověření algoritmu, aplikaci softwaru na výpočet kontaktního tlaku na nehladkém povrchu a analýze získaných výsledků. V závěru je uvedeno shrnutí a možné uplatnění softwaru v praxi.
|
|
|
Výpočty kontaktního tlaku z experimentalně určené tloušťky mazacího filmu
Kozel, Lubomír ; Hartl, Martin (oponent) ; Vaverka, Michal (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá výpočtem kontaktního tlaku z tloušťky mazacího filmu pomocí metody konečných prvků (MKP). V rámci práce byly provedeny výpočty týkající se nekonformních povrchů za podmínek elastohydrodynamického mazání. Simulace byly provedeny pro kontakt disk s kuličkou, a to jak s leštěným povrchem, tak i s povrchem obsahujícím mikrovtisk. Algoritmus výpočtů byl proveden tak, aby tvorba modelu geometrie, zadání okrajových podmínek a uložení výsledků bylo provedeno parametricky. Díky tomu se při změně vstupních dat, rozlišení, geometrie, atd. změní pouze několik parametrů a je možno výpočet opakovat.
|
|
| |
host ::
RSS.