Chování plastického maziva v EHL kontaktech kuličkových ložisek
Loading...
Date
Authors
Okál, Michal
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato disertační práce se zaměřuje na chování složek plastického maziva v elastohydrodynamickém (EHL) kontaktu kuličkového ložiska a jejich schopnost tvořit mazací film. Ačkoli jsou kuličková ložiska jednou z nejrozšířenějších strojírenských součástek, existují mezery v současném stavu poznání ohledně fungování plastických maziv v těchto aplikacích. Nejčastěji využívané přístupy ke studiu plastických maziv zahrnují tribometry v konfiguraci ball-on-disk a testy na reálných kuličkových ložiscích. Tyto experimentální metody však mají své nedostatky: konfigurace ball-on-disk značně zjednodušuje geometrii ložiska a testy na reálných ložiscích neumožňují přímý vhled do kontaktní oblasti. V této disertační práci je představena kombinace obou přístupů s domplněním o experiment na zařízení konfigurace ball on ring, který vytváří reálné kontaktní podmínky kuličkového ložiska. Pomocí fluorescenčně obarvených složek plastického maziva a optických metod bylo možné jednotlivé složky maziva experimentálně studovat a sledovat jejich příspěvek k tvorbě mazacího filmu za různých podmínek. Pro testy byla použita speciálně vyrobená maziva se stejným základovým olejem, ale s různými typy zahušťovadel ve stejném poměru jednotlivých složek. Zjištěné poznatky z kontaktních simulátorů byly následně ověřeny na reálných kuličkových ložiscích, kde byla pomocí kapacitní metody měřena tloušťka mazacího filmu v EHL kontaktu. Výsledky byly porovnány se současnými predikčními vztahy pro vývoj normalizované tloušťky v kuličkovém ložisku. Bylo zjištěno, že současné predikční vztahy nedokážou dobře předpovědět chování některých typů plastických maziv, což je způsobeno schopností určitých typů zahušťovadel podílet se na tvorbě mazacího filmu. Hlubší porozumění mazacím procesům plastických maziv v EHL kontaktu kuličkových ložisek umožní přesnější vývoj nových plastických maziv a zpřesnění stávajících predikčních vztahů pro normalizovanou tloušťku mazacího filmu.
This dissertation focuses on the behaviour of grease components in the elastohydrodynamic (EHL) contact of ball bearings and their ability to form a lubricating film. Although ball bearings are among the most widely used engineering components, there are gaps in the current understanding of grease performance in these applications. The most commonly employed methods to study greases include tribometers in ball-on-disc configuration and tests on actual ball bearings. However, these experimental methods have their limitations: the ball-on-disc configuration significantly simplifies the bearing geometry, and tests on real bearings do not provide direct insight into the contact area. In this dissertation, a combination of these approaches is presented, supplemented by experiments using a ball-on-ring configuration device that replicates realistic contact conditions of a ball bearing. By employing fluorescently dyed grease components and optical methods, it was possible to experimentally investigate the individual grease components and observe their contribution to the formation of the lubricating film under various conditions. Specially formulated greases with the same base oil but different types of thickeners in the same ratio of individual components were used for the tests. The findings from the contact simulators were subsequently verified on actual ball bearings, where the lubrication film thickness in EHL contact was measured using the capacitance method. The results were then compared with current predictive models for the development of normalized film thickness in ball bearings. It was discovered that existing predictive models could not accurately forecast the behaviour of certain types of grease, due to the ability of specific thickeners to contribute to the formation of the lubricating film. A deeper understanding of the lubrication processes of greases in EHL contact in ball bearings will facilitate the more precise development of new greases and the refinement of existing predictive models for normalized lubricating film thickness.
This dissertation focuses on the behaviour of grease components in the elastohydrodynamic (EHL) contact of ball bearings and their ability to form a lubricating film. Although ball bearings are among the most widely used engineering components, there are gaps in the current understanding of grease performance in these applications. The most commonly employed methods to study greases include tribometers in ball-on-disc configuration and tests on actual ball bearings. However, these experimental methods have their limitations: the ball-on-disc configuration significantly simplifies the bearing geometry, and tests on real bearings do not provide direct insight into the contact area. In this dissertation, a combination of these approaches is presented, supplemented by experiments using a ball-on-ring configuration device that replicates realistic contact conditions of a ball bearing. By employing fluorescently dyed grease components and optical methods, it was possible to experimentally investigate the individual grease components and observe their contribution to the formation of the lubricating film under various conditions. Specially formulated greases with the same base oil but different types of thickeners in the same ratio of individual components were used for the tests. The findings from the contact simulators were subsequently verified on actual ball bearings, where the lubrication film thickness in EHL contact was measured using the capacitance method. The results were then compared with current predictive models for the development of normalized film thickness in ball bearings. It was discovered that existing predictive models could not accurately forecast the behaviour of certain types of grease, due to the ability of specific thickeners to contribute to the formation of the lubricating film. A deeper understanding of the lubrication processes of greases in EHL contact in ball bearings will facilitate the more precise development of new greases and the refinement of existing predictive models for normalized lubricating film thickness.
Description
Citation
OKÁL, M. Chování plastického maziva v EHL kontaktech kuličkových ložisek [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Nečas, Ph.D. (předseda)
Dr. Vasilios Bakolas (člen)
César Pastor, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2025-06-05
Defence
Disertační práce splňuje požadavky plynoucí z par. 47 Zákona č. 111/1998 Sb., Zákona o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů a z článku 42 SZŘ VUT v Brně. Obsahuje původní výsledky uveřejněné mj. ve čtyřech článcích v impaktovaném časopise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení