|
|
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.
|
|
|
Studium tenkých mazacích filmů spektroskopickou reflektometrií
Čudek, Vladimír ; Dzimko, Marián (oponent) ; Navrátil, Karel (oponent) ; Dobeš, Petr (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá využitím spektroskopické reflektometrie v oblasti studia mazacích filmů v EHD kontaktu. Jedná se o optickou metodu, pomocí které je možné studovat u tenkých vrstev jejich tloušťku i index lomu. Hlavní myšlenka práce navazuje na několik publikací, zabývajících se nalezením vhodného uspořádání i matematického modelu pro měření tloušťky maziva nejen v centrální oblasti EHD kontaktu. Výhodou této měřicí techniky je také možnost studovat v budoucnu rozložení tlaku v kontaktní oblasti, který lze odvodit ze změny indexu lomu maziva.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium utváření mazacích filmů za podmínek nedostatečného zásobování kontaktu mazivem
Košťál, David ; Hartl, Martin (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Účelem této práce je objasnit mechanismus utváření mazacích filmů mezi nekonformními povrchy v situacích, kdy nelze režim mazání kontaktu označit jako plně zaplavený elastohydrodynamický. Za určitých podmínek množství maziva, valivých rychlostí, teploty, vlastností maziva či zatížení kontaktu může dojít ke snížení tloušťky mazacího filmu pod hodnoty určené podle vztahů pro plně zaplavený kontakt. Tento režim je označován jako hladovění a je při něm výrazně zvýšené riziko opotřebení povrchů, které již nemusejí být plně odděleny. V této práci je popsána metodika zkoumání těchto situací pomocí nově vyvinutého simulátoru hladovějícího kontaktu a jsou zde ověřeny některé numerické modely z jiných prací zabývajících se touto problematikou.
|
|
|
Study of Correlation between Grease Film Formations and Mechanical Losses on Various Surfaces
Sakai, Kazumi ; Glovnea, Romeo (oponent) ; Gonçalves, David (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
In this dissertation thesis, radial ball bearing torque tendency was evaluated with Li type greases, considering base oil and thickener dependence. Analyses of the reason why each grease formulation provides the different bearing torque were conducted considering comprehensive grease properties, such as rheological parameter and thickener structure and friction and film thickness behaviors of EHL films. Observation of EHL film thickness measured by colorimetric interferometry has enabled detailed insight into the behavior of grease within smooth and dented surfaces. Investigating grease film thickness behaviors on non-smooth surfaces and discussing the influence on the bearing torque were novel approaches in this field. It was found that the film thickness behaviors seem to have a relationship with bearing torque at low rotation speeds and the yield stress and traction behaviors correlated with the bearing torque values at high rotation speed conditions. It was observed that the grease thickener entrainments to the contact areas influence on the film thickness at low speed and track pattern formations at the downstream of the contact areas, and starvation behaviors. The reason of the thickener entrainments exists on the chemical structure of thickeners. The high polarity of the hydroxyl group of the thickener promotes the entrainments to the contact surfaces. On the dented surfaces, the grease with the highest polarity showed the frequent entrainments to the dent areas. The obtained findings could be significant knowledge for the development of advanced greases featuring energy-saving performance of machine parts.
|
|
|
Chování mazaných kontaktů za vysokých skluzů
Adam, Jakub ; Vimmr, Jan (oponent) ; Omasta, Milan (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce je popsat vliv jednotlivých provozních parametrů na tloušťku a rozložení teploty elastohydrodynamického kontaktu za vysokého skluzu. Pomocí optické interferometrie je stanoveno rozložení tloušťky mazacího filmu a mapování teploty v EHD kontaktu je realizováno prostřednictvím infračervené mikroskopie. Pro oddělení záření jednotlivých povrchů a oleje byly použity dva optické filtry. Měření teploty povrchu disku bylo realizováno za použití disku s chromovou vrstvou, která odstínila záření od kuličky a oleje. Experimentální zařízení bylo upraveno tak, aby bylo možné simulovat podmínky různých vektorů natočení. Výsledky rozšiřují dosavadní informace o chování EHD kontaktu za podmínek vysokého skluzu.
|
|
|
Studium chování detonovaného nanodiamantu dispergovaného v mazivech
Dočekal, Martin ; Čermák, Jan (oponent) ; Svoboda, Petr (vedoucí práce)
V současnosti se hledají a testují nové typy pevných přísad, kterými by bylo možné vytvořit mazací prostředek s minimálním třením, tepelně odolný, s částicemi dobře dispergovanými v olejích, sedimentačně stabilní, podporující snížení emisí, zlepšující záběhové vlastnosti a s co nejmenší koncentrací pevných látek. Jedním z možných řešení se ukázaly právě detonované nanodiamanty (DND). Částice v nanometrech, s velmi dobrými fyzikálními a chemickými vlastnostmi, velkou tvrdostí a odolností. Mezi hlavní výhody oproti ostatnímu typu pevných přísad patří např. účinnost při nízkých koncentracích, kompatibilita s různými typy olejů nebo ekologická bezpečnost (uhlíková přísada, na rozdíl od kovových). Cílem testování bylo zkoumání vlivu nanodiamantů na tření v elastohydrodynamicky mazaném kontaktu. Na tribologických zařízeních, 3D optickém profilometru a mikroskopu došlo k hodnocení a srovnání těchto pevných přísad se samotným olejem. Důležité bylo chování nanočástic v kontaktu a jejich následný vliv na tření. K optickému pozorování se využil EHD optický tribometr, což je zařízení k experimentálnímu studiu tenkých mazacích filmů, ke stanovení opotřebení dále profilometr a mikroskop. K určení závislost součinitele tření na čase (COF) je pak k dispozici zařízení Mini Traction Machine.
|
|
|
Studium utváření elastohydrodynamických mazacích filmů u hypoidních převodů
Omasta, Milan ; Dobeš, Petr (oponent) ; Čermák,, Jan (oponent) ; Dzimko, Marián (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá studiem elastohydrodynamického (EHD) mazání za podmínek, které se vyskytují v záběru boků zubů hypoidního soukolí. Cílem je experimentálně popsat chování mazacího filmu a mechanismy jeho utváření. Důraz je především kladen na objasnění vlivu směru a velikosti skluzové rychlosti u kruhového a eliptického kontaktu. Obecně se doposud předpokládalo, že směr skluzové rychlosti nemá vliv na výsledný mazací film. V práci je použito optické interferometrie ke stanovení rozložení tloušťky mazacího filmu. Součástí práce jsou nové a původní výsledky objasňující studovaný problém. Bylo zjištěno, že směr skluzové rychlosti ovlivňuje tvar filmu při vyšších rychlostech. To souvisí s ovlivněním tepelného toku kontaktem. Výsledky mají dopad na rozvoj obecné teorie EHD mazání a poskytují poznatky uplatnitelné při predikci tloušťky filmu při návrhu reálných tribologických uzlů.
|
|
|
Effects of Non-Newtonian Lubricants on Surface Roughness in Point Contacts
Ficza, Ildikó ; Kaneta, Motohiro (oponent) ; Poll, Gerhard (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
This PhD thesis focuses on the study of roughness deformation inside an elastohydrodynamically lubricated point contact. The passage of the roughness feature through the contact zone is modeled using numerical techniques. A single transverse ridge is assumed in the transient EHL model which presents a complex problem with a second order partial differential equation an integro-differential equation. Non-Newtonian fluid behavior is assumed in the model which further increases its complexity. In order to solve the system of equations the multigrid techniques are applied. The thesis contains the mathematical model describing the problem and a detailed description of the multigrid method. The results obtained by the simulations are compared to experimentally evaluated film thickness values. The roughness deformation is observed for a wide range of operating conditions as well as for different lubricant parameters. The effect of these lubricant parameters on the deformation is studied as well.
|
|
|
Elastohydrodynamic Film Study under Impact Loading and Lateral Vibrations
Frýza, Josef ; Bakolas, Vasilios (oponent) ; Habchi, Wassim (oponent) ; Křupka, Ivan (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the behaviour and frictional response of elastohydrodynamic lubricating (EHL) film under non-steady state operating conditions. The introductory part of the thesis summarizes the knowledge about EHL; ranging from its history, through basic lubrication mechanisms and experimental methods, up to recently published studies focused on transient conditions. The main goal of the doctoral thesis was to experimentally determine the effects of operating parameters and lubricant rheology on the behaviour of EHL films in a point contact during its impact loading and exposure to lateral vibrations. For this purpose, laboratory test rigs have been developed for measurement of EHL film thickness distribution and friction under controlled non-steady state conditions. The experiments revealed a crucial role of an approaching and loading speed on a formation of squeezed films under impact loading. The results were confronted with a recent theoretical solution. Its shortcomings were pointed out and subsequently eliminated by an implementation of empirical relationships taking into account the lubricant rheology. In the case of the lateral vibrations, the thresholds of film breakdowns were found and relationships were established describing the effect of lateral vibrations on the central film thickness and its deviations uniformly for all lubricants. The final part of the thesis provides a new insight into lubricant rheology through an innovative approach in which frictional responses of a lubricant are measured simultaneously in two directions of the EHL contact under lateral vibrations. These original results deepen the understanding of EHL mechanisms and can be used to enhance the design of machines improving their efficiency, reliability, and service life.
|
host ::
RSS.