|
|
Development of Film Thickness in Elastohydrodynamically Lubricated Compliant Contacts
Křupka, Jiří ; Fillot, Nicolas (oponent) ; Glovnea, Romeo (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Lubrication of polymer machine elements, such as polymer gears, is a current subject of the interest in multiple mechanical engineering applications in terms of simulation of lubrication processes and optimization of tribological conditions to increase the performance of these elements. The present dissertation thesis deals with an experimental study of the development of the fluid-film thickness in elastohydrodynamically lubricated compliant contacts. The main aim of the thesis is to clarify the formation of film thickness in compliant contacts operating in the transition region (TR) between isoviscous-elastic (I-E) and piezoviscous-elastic (P-E) modes of the elastohydrodynamic lubrication (EHL) regime. For this purpose, laboratory experiments were performed on the rotary optical tribometer in ball-on-disc configuration, and the method of optical chromatic interferometry was implemented. Both the rheological response of the lubricant and the constitutive viscoelastic response of the polymer to the formation of the fluid-film thickness were experimentally analyzed. Based on the results, the low validity of the I-E and P-E film thickness prediction models in the TR region was documented. The findings presented in this thesis extend the knowledge of the formation of lubricant film in compliant contacts operating in the EHL regime and can thus be considered in the design of polymer machine elements or in lubrication management.
|
|
|
Mazání plastových převodů
Poledník, Radim ; Vimmr, Jan (oponent) ; Šperka, Petr (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce je popsání vlivu vstupních parametrů jako je unášecí rychlost, zatížení, teplota, dynamická viskozita a tlakově viskózní koeficient na schopnost utváření mazacího filmu v bodových a eliptických kontaktech pomocí metody optické interferometrie. Na základě dat byly vytvořeny regresní vztahy užívající formu bezrozměrných parametru rychlosti U, zatížení W a materiálu G. Tyto vztahy pro centrální a minimální tloušťku byly následovně doplněny o geometrickou funkci implementující elipticitu k, dále došlo k srovnání s již existujícími predikcemi pro EHD mazání. Měření tlouštěk a nové regresní vztahy vedou k lepšímu pochopení utváření mazacího filmu, což může vézt k efektivnějšímu návrhu kapalinově mazaných plastových převodů.
|
|
|
Utváření mazacího filmu v poddajném kontaktu
Jaroš, Tomáš ; Čermák, Jan (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem utváření mazacího filmu v poddajném kontaktu. Primární pozornost je věnována vlivu unášivé rychlosti a stupně prokluzu na centrální tloušťku filmu. Na základě rešeršní studie dostupných experimentálních metod byla pro splnění cílů práce odladěna metoda na principu fluorescenční mikroskopie. Experimenty byly realizovány v konfiguraci ball-on-disk. Nejprve byla provedena validace metody, kdy byl analyzován tuhý kontakt keramické kuličky a skleněného disku. Jelikož se naměřené hodnoty velmi dobře shodovaly s teoretickou predikcí, byla následně využita kulička z pryžového materiálu NBR, který se běžně používá při výrobě břitových těsnění a o-kroužků. Měření byla provedena za čistého valení a různých stupňů prokluzu při uvažování středních rychlostí v rozsahu 10 až 400 mm/s. Bylo aplikováno konstantní zatížení o velikosti 0,2 N. Naměřená data byla následně srovnána s teoretickými predikcemi pro poddajné kontakty. Výsledky ukázaly, že tloušťka mazacího filmu postupně narůstá se vzrůstající střední rychlostí, což odpovídá teoretickému předpokladu. Oproti teorii byl také prokázán zřejmý vliv stupě prokluzu na formování maziva. V závěrečné části práce jsou naměřená data konfrontována s doposud publikovanými vědeckými studiemi, kdy jsou rovněž naznačeny určité limitace této práce a jsou navržena doporučení pro další zpřesnění použité metody.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (oponent) ; Sawae, Yoshinori (oponent) ; 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.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium chování plastických maziv ve valivých ložiscích
Kroupa, Jiří ; Čermák, Jan (oponent) ; Frýza, Josef (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá analýzou mazacího filmu v kontaktech simulovaného axiálního kuličkového ložiska mazaného plastickým mazivem a srovnání tloušťky tohoto filmu s výsledky z jednokontaktního simulátoru typu ball-on-disc. Dle současného stavu poznání jsou tyto simulátory nejpoužívanějším typem aparatury pro popis chování maziva v EHD kontaktu. Zanedbávají však některé faktory působící v reálném ložisku, jako je přítomnost klece, spin a počet valivých elementů nebo geometrie kontaktní oblasti. Je tedy zapotřebí stanovit míru korespondence těchto výsledků s chováním maziva v ložisku. Za tímto účelem jsou provedena měření na unikátní aparatuře simulovaného axiálního ložiska. Efekt jednotlivých faktorů na tloušťku filmu je vyhodnocen pomocí metody Factorial design. Je zjištěna velká odlišnost výsledků získaných na jednotlivých simulátorech, a to zejména v oblasti tendence kontaktů ke hladovění. Z výsledků vyplývá nutnost orientace výzkumu v oblasti mazání ložisek na podmínky co nejbližší reálnému ložisku.
|
|
|
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.
|
|
|
Vliv opotřebení plastického maziva na jeho mazací vlastnosti
Prokop, Adam ; Čermák, Jan (oponent) ; Košťál, David (vedoucí práce)
Přibližně 80 % všech valivých ložisek je mazáno plastickým mazivem. Až 1/3 všech jejich selhání je způsobena problémy s mazáním, zahrnující i nevhodný interval výměny degradovaného maziva. Cílem práce je experimentálně zjistit závislost mezi mírou degradace plastického maziva a poskytovanou tloušťkou mazacího filmu a výsledným součinitelem tření. Vzorky plastického maziva byly podrobeny teplotně-oxidační degradaci a mechanické degradaci v rotačním grease workeru vlastní konstrukce. Následně byly změřeny tloušťky mazacího filmu v závislosti na obvodové rychlosti a trakční křivky. Mazací schopnosti čerstvých vzorků byly porovnány s degradovanými a byly nastíněny možné vysvětlení rozdílného chování. Výsledky práce mohou sloužit k lepšímu pochopení vlivu degradace na mazací schopnosti plastického maziva případně mohou pomoci ke zdokonalení predikčních modelů k výpočtu předpokládané trvanlivosti maziva.
|
host ::
RSS.