|
|
Development of Film Thickness in Elastohydrodynamically Lubricated Compliant Contacts
Křupka, Jiří ; Fillot, Nicolas (referee) ; Glovnea, Romeo (referee) ; Křupka, Ivan (advisor)
Mazání polymerních strojních součástí, jako jsou polymerní ozubená kola, je v současné době předmětem zájmu mnoha strojírenských aplikací z hlediska simulace mazacích procesů a optimalizace tribologických podmínek pro zvýšení výkonnosti těchto součástí. Předkládaná disertační práce se zabývá experimentální studií vývoje tloušťky kapalinového filmu v elastohydrodynamicky mazaných poddajných kontaktech. Hlavním cílem práce je objasnit formování tloušťky filmu v poddajných kontaktech v přechodové oblasti (TR) mezi isoviscous-elastic (I-E) a piezoviscous-elastic (P-E) režimem elastohydrodynamického mazání (EHL). Za tímto účelem byly provedeny laboratorní experimenty na rotačním optickém tribometru v konfiguraci kulička na disku, ve kterých byla implementována metoda optické chromatické interferometrie. Experimentálně byl analyzován vliv jak reologické odezvy maziva, tak konstitutivní viskoelastické odezvy polymeru na tvorbu tloušťky kapalinového filmu. Na základě výsledků byla dokumentována nízká platnost predikčních modelů tloušťky filmu I-E a P-E v oblasti TR. Výsledky prezentované v této práci rozšiřují poznatky o tvorbě mazacího filmu v poddajných kontaktech pracujících v režimu EHL a mohou tak být zohledněny při návrhu polymerních strojních součástí nebo při řízení mazacích procesů.
|
|
|
Lubrication of plastic gears
Poledník, Radim ; Vimmr, Jan (referee) ; Šperka, Petr (advisor)
The purpose of this diploma thesis is to describe the influence of input parameters (rolling speed, load, temperature, dynamic viscosity and pressure coefficient of the lubricant) on film thickness in point and elliptical contacts using optical interferometry. Regression based film thickness formula has been obtained using universal form of non-dimensional parameters of entrainment speed U, load W and material G. Equations were also complemented by the function of ellipticity k. New regression formulas for central and minimum film thickness have been compared with existing EHL thickness equations. These film thickness measurement and new regression formulas have applicability to our understanding of the performance and more effective design of lubricated gears from polymeric materials.
|
|
|
Lubricant film formation in compliant contact
Jaroš, Tomáš ; Čermák, Jan (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with the study of film formation in compliant contact. Primary attention is dedicated to the influence of the entrainment speed and slide-to-roll ratio (SRR) on the central film thickness. Based on a research study of the available experimental methods, the fluorescence microscopy was used to achieve the aim of the work. Experiments were realized in ball-on-disk configuration. Firstly, a validation of the method was performed where the solid contact of the ceramic ball and the glass disk was analyzed. Since the measured values were in a good agreement with the theoretical prediction, a ball of NBR rubber material, which is commonly used for production of lip seals and o-rings, was subsequently used. The experimental measurements were performed under pure rolling and rolling/sliding conditions when the entrainment speeds varied in the range from 10 to 400 mm / s. A constant load of 0.2 N was applied. The measured data were then compared to the theoretical predictions for compliant contacts. The results showed that the thickness of the lubricating film gradually increases with increasing entrainment speed, which corresponds to theoretical assumption. Against expectations, evident influence of SRR on the film formation has been observed. In the last part of the thesis the measured data are confronted with previously published studies. Finally, some limitations of this study are discussed and recommendations for further improvement of the used experimental method are suggested.
|
|
|
Effect of Surface Texturing on Friction and Film Thickness under Starved Lubrication Conditions
Ali, Fadi ; Kaneta, Motohiro (referee) ; Glovnea, Romeo (referee) ; Hartl, Martin (advisor)
Tato disertační práce se zabývá vlivem mělkých mikro-textur na tření a tloušťku filmu v mazaných nekonformních kontaktech za extrémních podmínek a za podmínek hladovění kontaktu. Měření byla realizována na tribometru v konfiguraci ball-on-disk. Kontakt byl pozorován pomocí vysokorychlostní kamery. Pro stanovení součinitele tření byl využit snímač krouticího momentu. V této studii byly popsány dva typy mikrotextur – mikrovtisky a příčné mikrodrážky. Výsledky naznačují, že za podmínek hladovění vedou mikrovtisky ke snížení tření a to díky nárůstu tloušťky mazacího filmu. Mechanismus doplňování mikrovtisků čerstvým mazivem je pravděpodobně způsoben kapilárními jevy ve vstupní oblasti. Třecí plochy s příčnými mikrodrážkami, jejichž délka byla menší než průměr Hertzova kontaktu, potom obecně vykazovaly lepší tribologické parametry ve srovnání s hladkými povrchy. Příčné mikrodrážky vedly k výraznému nárůstu tloušťky mazacího filmu za podmínek hladovění i za extrémních provozních podmínek (protisměrný pohyb). Numerické simulace přechodových jevů příčných mikrodrážek ukázaly dobrou shodu s experimentálními výsledky.
|
|
|
Analysis of lubricated compliant contact
Dočkal, Kryštof ; Dzimko, Marián (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with the proposal of methodology for film thickness eva- luation within compliant contacts. With respect to characteristics of such contact pairs, like variable film thickness, high surface roughness, or poor conductivity and reflectivity, the usage of conventional experimental methods is particularly complicated. In present study, an optical method based on the principle of fluo- rescent microscopy was employed in present thesis. An evaluation algorithm in- volving background normalization and calibration of fluorescent intensity to film thickness was created in a form of experimental software. The proposed algori- thm was validated by using elastohydrodynamic contact formed between ceramic ball and glass disc. The measured film thickness was compared with theoretical prediction, while very good agreement of obtained data was observed. Further, a series of experiments with compliant samples was conducted, while the central film thickness was evaluated as a function of mean speed, applied lubricant, ap- plied load and slide-to-roll ratio. The last part of the thesis is focused on results analysis and discussion considering the previously published literature.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (referee) ; Sawae, Yoshinori (referee) ; Hartl, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývá mechanismy mazání v náhradách kyčelního kloubu. Byla provedena systematická studie formování proteinového filmu při zahrnutí různých materiálů a provozních podmínek. Hlavní pozornost je přitom věnována roli jednotlivých proteinů obsažených v synoviální kapalině při současné přítomnosti dalších proteinů. Jelikož metody aplikované v předchozích studiích neumožňovaly separovat jednotlivé složky maziva, byla vyvinuta optická měřící metoda na principu fluorescenční mikroskopie. Z důvodu verifikace metody byly provedeny dvě nezávislé studie zaměřené na měření tloušťky mazacího filmu a dělení maziva na výstupu mazaného kontaktu. Z důvodu určitých limitací fluorescenční mikroskopie byla dále využita i metoda optické interferometrie, jejíž využití je ilustrováno ve studii zabývající se formováním mazacího filmu v náhradách kyčelního klubu při uvažování reálné konformity třecích povrchů. Závěrečná část práce představuje nový metodologický přístup založený na in situ pozorování kontaktní oblasti umožňující popsat roli jednotlivých proteinů ve vztahu k vývoji tloušťky mazacího filmu. Práce obsahuje originální výsledky, které přináší nové poznání v oblasti biotribologie náhrad kyčelního kloubu vedoucí k dalšímu vývoji implantátů při snaze zabránit jejich selhání v důsledku omezené životnosti.
|
|
|
Study of behaviour of EHD lubricated contact of machine parts within non-smooth surfaces
Zapletal, Lukáš ; Maňas, Pavel (referee) ; Vaverka, Michal (advisor)
Master’s thesis deals with development of software application to calculate contact pressure in eleastohydrodynamic lubricated contact in order to use previously obtained data of the lubricating film thickness. The introduction contains a short overview of methods used for the study of film thickness and contact pressure. Custom work includes a contact pressure solution derived from a film thickness, a description of the developed software and analysis of algorithms used for its compilation. The last part deals with the verification of algorithm, application of software for calculating the contact pressure on the rough surface and analysis of the results. The conclusion includes a summary and possible application of software in practice.
|
|
|
Grease lubrication in rolling element bearings
Kroupa, Jiří ; Čermák, Jan (referee) ; Frýza, Josef (advisor)
This diploma thesis deals with an analysis of lubrication film in contacts of simulated thrust ball bearing lubricated by greases and comparison of the film thickness between this apparatus and ball-on-disc. According to the literature, ball-on-disc is the most used apparatus for studies of EHL. But these devices neglect some important factors acting in real bearing such as presence of cage, number of rolling elements, their spin or a type of contact geometry. Therefore it is necessary to investigate comparability of these approaches. For this purpose, measurements on unique apparatus of simulated thrust ball bearing are performed. The effect of each factor is evaluated employing Factorial design method. Significant differences are discovered between results, primarily in tendency of contacts to starvation. According to these results, it is necessary to focus the research in the field of bearing lubrication on conditions closer to real bearings.
|
|
|
Calculation of contact pressure from experimentally evaluated lubricant film thickness
Kozel, Lubomír ; Hartl, Martin (referee) ; Vaverka, Michal (advisor)
This diploma thesis is engaged in calculation of contact pressure from thickness of lubricating film using Finite Element Method (FEM). Within my diploma thesis were performed the calculations concerning to non-conformal surfaces with a view to elastohydrodynamic lubrication. The simulations were done for disk and ball contact, respectively with burnished finish and also with surface which contains small dent. Flow diagram was designed so that the creation of geometry, boundary conditions and results saving is controlled parametrically. With using parameters it is possible to repeat the calculation when the resolution, geometry, etc. will be changed.
|
|
|
Influence of the grease wear to its lubrication properties
Prokop, Adam ; Čermák, Jan (referee) ; Košťál, David (advisor)
Approximately 80% of all rolling bearings are lubricated with grease. Up to 1/3 of all bearing failures are caused by lubrication problems, including inappropriate replacement intervals for degraded grease. The aim of this thesis is to experimentally determine the dependence between the degree of degradation of plastic lubricant, the provided thickness of the lubricating film, and the resulting friction coefficient. Samples of plastic lubricant were subjected to thermal-oxidative degradation and mechanical degradation in a custom-built rotary grease worker. The thicknesses of the lubricating film were then measured as a function of circumferential velocity and traction curves. The lubricating abilities of fresh samples were compared with degraded samples, and possible explanations for the different behaviours were outlined. The results of this thesis may contribute to a better understanding of the influence of degradation on the lubricating abilities of greases and could help to improve predictive models for estimating the expected durability of lubricants.
|
guest ::
