Vliv textury povrchu na tření a mazání axiálních kluzných ložisek
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá vlivem textur na tření a mazaní axiálního kluzného ložiska. Cílené texturování má potenciál ovlivnit výkon strojních součástí, kde hlavním parametrem je vazba tření a tloušťky mazacího vrstvy. Doposud bylo publikováno mnoho experimentálních studií, málo z nich však vede k detailnějšímu pochopení funkce textur za paralelních povrchů a v interakci s klínovou spárkou. Problém byl v této práci modelován pomoci konfigurace pin on disk provozované s řízeným náklonem v režimu hydrodynamického mazání. Na rozdíl od doposud publikovaných studií byla během experimentu za pomoci fluorescenční mikroskopie měřena tloušťka mazacího filmu v reálném čase spolu se součinitelem tření. Bylo prokázáno, že textury jsou obecně přínosnější v podmínkách paralelních povrchů oproti podmínkám povrchů s klínovou spárou. Pro případ paralelních povrchů byl zjištěn vliv parciálního texturování, kdy k nejpozitivnějším výsledkům vedl povrch s texturováním čtvrtiny povrchu, umístěným na vstupu do kontaktu ve středové linii. Mimo parciální texturování byl potvrzen vliv průměru textur a vzor jejich rozmístění na kontaktním povrchu. U paralelních povrchů byla pozorována velká citlivost výsledků na malé změny náklonu povrchů. S rostoucím náklonem však efekt klínové spáry dominoval nad efektem textur, kdy byl jejich přínos zpravidla v řádech jednotek až nízkých desítek procent.
This paper deals with the influence of textures on friction and lubrication of axial plain bearings. Targeted texturing has the potential to affect the performance of mechanical components, where the main parameter is the friction coefficient and the thickness of the lubricating layer. Many experimental studies have been published so far, but few of them lead to a more detailed understanding of the function of textures on parallel surfaces and their interaction with a wedge-shaped gap. The problem was modeled in this work using a pin-on-disk configuration operated with controlled tilt in the hydrodynamic lubrication regime. In contrast to previously published studies, the thickness of the lubricating film was measured in real-time during the experiment using fluorescence microscopy, along with the friction coefficient. It has been demonstrated that textures are generally more beneficial in conditions with parallel surfaces compared to conditions with wedge-shaped gaps. For the case of parallel surfaces, the influence of partial texturing was identified, where the surface textured with a quarter of its area located at the entrance to the contact in the centerline led to the most positive results. In addition to partial texturing, the influence of texture size and the pattern of their distribution on the contact surface was confirmed. Parallel surfaces showed a high sensitivity of results to small changes in surface tilt. However, with increasing tilt, the effect of the wedge-shaped gap dominated over the effect of textures, and their contribution was typically in the range of single-digit to low double-digit percentages.
This paper deals with the influence of textures on friction and lubrication of axial plain bearings. Targeted texturing has the potential to affect the performance of mechanical components, where the main parameter is the friction coefficient and the thickness of the lubricating layer. Many experimental studies have been published so far, but few of them lead to a more detailed understanding of the function of textures on parallel surfaces and their interaction with a wedge-shaped gap. The problem was modeled in this work using a pin-on-disk configuration operated with controlled tilt in the hydrodynamic lubrication regime. In contrast to previously published studies, the thickness of the lubricating film was measured in real-time during the experiment using fluorescence microscopy, along with the friction coefficient. It has been demonstrated that textures are generally more beneficial in conditions with parallel surfaces compared to conditions with wedge-shaped gaps. For the case of parallel surfaces, the influence of partial texturing was identified, where the surface textured with a quarter of its area located at the entrance to the contact in the centerline led to the most positive results. In addition to partial texturing, the influence of texture size and the pattern of their distribution on the contact surface was confirmed. Parallel surfaces showed a high sensitivity of results to small changes in surface tilt. However, with increasing tilt, the effect of the wedge-shaped gap dominated over the effect of textures, and their contribution was typically in the range of single-digit to low double-digit percentages.
Description
Citation
KNOTEK, J. Vliv textury povrchu na tření a mazání axiálních kluzných ložisek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (člen)
doc. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Dočkal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-20
Defence
Student prezentoval svoji práci a odpověděl na otázky oponenta:
1) Exaktně vysvětlete fyzikální podstatu mechanismu, díky němuž dochází k redukci součinitele tření v případě užití textury u paralelních povrchů. ZODPOVĚZENO
2) Jak lze vysvětlit skutečnost, že bylo dosaženo režimu hydrodynamického mazání i u netexturovaného vzorku s nulovým sklonem? Prosím o podrobnější analýzu, včetně vlivu možných chyb. ZODPOVĚZENO
3) Proč se v případě paralelních povrchů neprokázal tak výrazný vliv hloubky textury na součinitel tření, jak by se dalo očekávat z výsledků publikovaných v literatuře? ZODPOVĚZENO
doc. Maňas – Co kdyby byli důlky na výstupu, a ne na vstupu? ZODPOVĚZENO
doc. Mazůrek – Byly pokusy v literatuře kde tvar důlku je organický? Plynule přecházel křivkou pro potlačení kavitace? ZODPOVĚZENO
doc. Mazůrek – Proč se důlky nedělají do opačného povrchu, do čepu? ZODPOVĚZENO
doc. Hutař – Setkal jste se s tím, že se designuje tvar texturované oblasti k toku maziva, aby to bylo nejoptimálnější? ZODPOVĚZENO
Dr. Dočekalová – Jak jste přišel na pattern důlků, hloubka, počet? ZODPOVĚZENO
Dr. Dočekalová – Máte vyfocenou kavitaci? ZODPOVĚZENO
prof. Hartl – Jak jste kalibroval rozsah tlouštěk, ve kterých měříte? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný – Čím si vysvětlujete, že na některých lokálních místech se nevyskytuje kavitace? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný – Jak jste využíval vzorky při měření? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný – Nezkoušel jste, zda hloubky dentů jsou stejně hluboké? Jaká je odchylka technologie výroby? ZODPOVĚZENO
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení