Vliv povrchových nerovností na mazání kluzných ložisek
Loading...
Date
Authors
Vaněk, Tomáš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce zkoumá vliv nerovností povrchu na mazání axiálních hydrodynamických ložisek s konvergentní klínovou spárou. Zaměřuje se na situace, kdy provozní podmínky dovolují plné oddělení povrchů mazacím filmem, ale také na přechod do smíšeného mazání. Cílem je porozumět, jaký vliv v procesu hydrodynamického mazání hrají nerovnosti povrchu a zdali je možné jejich správným výběrem ovlivnit tření a únosnost ložiska. Ke zjištění vlivu parametrů drsnosti je použito experimentální měření, kdy je pomocí fluorescenční mikroskopie snímána tloušťka mazací vrstvy a zároveň třecí síla v kontaktu mezi pinem a zkoumaným vzorkem. Vzorky tvoří s rotujícím diskem klínovou spáru. Zkoumanými parametry drsnosti povrchu jsou orientace, výška Sq a šikmost nerovností Ssk (tj. relativní poměr zastoupení prohlubní a výstupků). Dle získaných výsledků je orientace, výška a tvar nerovností klíčovým faktorem ovlivňujícím hydrodynamické mazání. Samotná orientace neurčuje chování kontaktu a k plnému pochopení jevu je nutné zohlednit i další parametry drsnosti. Zvyšující se drsnost povrchu negativně ovlivňuje mazání, avšak správná kombinace orientace a Ssk může tento vliv minimalizovat. Práce představuje jedno z prvních experimentálních měření zkoumajících tuto oblast. Získané poznatky mají uplatnění nejen v kluzných ložiscích, ale i u dalších komponent, jako jsou například mokré spojky či jiná kluzná rozhraní využívající hydrodynamické mazání.
This work investigates the influence of surface roughness on the lubrication of axial hydrodynamic bearings with convergent wedge gaps. It focuses on situations where operational conditions allow for full separation of surfaces by the lubricating film, as well as the transition to mixed lubrication. The aim is to understand the impact of surface roughness on the hydrodynamic lubrication process and whether their proper selection can affect the friction and load-carrying capacity of the bearing. Experimental measurements are used to determine the influence of parameters, where the thickness of the lubricating film is captured through fluorescence microscopy, along with the friction force at the contact between the pin and the test sample. The samples form a wedge gap with a rotating saphire disk, and the investigated surface roughness parameters include orientation, height Sq, and skewness Ssk (i.e., the relative ratio of depressions and protrusions). According to the obtained results, the orientation, height, and shape of roughness are key factors influencing hydrodynamic lubrication. However, the orientation alone does not determine the contact behavior, and additional roughness parameters must be considered for a complete understanding of the phenomenon. Increasing surface roughness negatively affects lubrication, but the proper combination of Ssk and orientation can minimize this effect. This work represents one of the first experimental measurements examining the influence of surface roughness on hydrodynamic lubrication. The findings have applications not only in plain bearings, but also in other components such as wet couplings or other sliding interfaces using hydrodynamic lubrication.
This work investigates the influence of surface roughness on the lubrication of axial hydrodynamic bearings with convergent wedge gaps. It focuses on situations where operational conditions allow for full separation of surfaces by the lubricating film, as well as the transition to mixed lubrication. The aim is to understand the impact of surface roughness on the hydrodynamic lubrication process and whether their proper selection can affect the friction and load-carrying capacity of the bearing. Experimental measurements are used to determine the influence of parameters, where the thickness of the lubricating film is captured through fluorescence microscopy, along with the friction force at the contact between the pin and the test sample. The samples form a wedge gap with a rotating saphire disk, and the investigated surface roughness parameters include orientation, height Sq, and skewness Ssk (i.e., the relative ratio of depressions and protrusions). According to the obtained results, the orientation, height, and shape of roughness are key factors influencing hydrodynamic lubrication. However, the orientation alone does not determine the contact behavior, and additional roughness parameters must be considered for a complete understanding of the phenomenon. Increasing surface roughness negatively affects lubrication, but the proper combination of Ssk and orientation can minimize this effect. This work represents one of the first experimental measurements examining the influence of surface roughness on hydrodynamic lubrication. The findings have applications not only in plain bearings, but also in other components such as wet couplings or other sliding interfaces using hydrodynamic lubrication.
Description
Citation
VANĚK, T. Vliv povrchových nerovností na mazání kluzných ložisek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
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. Ivan Mazůrek, CSc. (člen)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Michal Hajžman, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
Ing. Bronislav Růžička, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Čížek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Student prezentoval svoji práci a odpověděl na otázky oponenta:
Jak byl stanoven sklon spáry mezi povrchem safírového disku a povrchem vzorku, a jak byla jeho změna mezi jednotlivými měřeními i v průběhu měření zahrnuta do výsledků? ZODPOVĚZENO
Vysvětlete, proč došlo při měření součinitele tření v oblasti hydrodynamického mazání k odchylkám od očekávaného chování. ZODPOVĚZENO
Jaké praktické závěry plynou ze získaných výsledků pro průmyslové využití? Jaké by byly další kroky pro budoucí výzkum? ZODPOVĚZENO
prof. Hartl: Má fitování mocninou funkcí fyzikální podstatu? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný: Dokázal by jste odhadnout poměr mezi parametry Sq a Sa? ZODPOVĚZENO
doc. Maňas: Může měnit drsnost objem maziva v kontaktu a tím ovlivňovat výsledky? ZODPOVĚZENO
doc. Mazůrek: Proč se řeší křivka tření jednou matematickou funkcí a ne průnikem dvou? ZODPOVĚZENO
Dr. Dočekalová: Jaký je nejlepší způsob navrhnout parametry povrchu do praxe? ZODPOVĚZENO
Dr. Růžička: Co vidíte jako nejslabší místo? ZODPOVĚZENO
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení