Vliv velikosti hlavice na procesy tření a mazání v TEP kyčle

Abstract

Diplomová práce se zabývá experimentálním studiem tření a mazání v totální endoprotéze kyčelního kloubu v závislosti na velikosti kloubu. Měření byla provedena na simulátoru kyčelního kloubu, který funguje na principu kyvadla. Z hlediska tření byly vyšetřovány kloubní náhrady od dvou výrobců ve třech materiálových kombinacích a dvou průměrech. Z měření tření plyne, že podstatnější vliv na součinitel tření má volba materiálové kombinace než velikost kloubu. Při použití většího průměru kloubní náhrady byl zaznamenán pokles součinitele tření oproti menšímu průměru u všech materiálových kombinací. Měření mazacího filmu pomocí kolorimetrické interferometrie proběhlo v kontaktu kov-sklo, kdy skleněné kloubní jamky byly vyrobeny podle reálných rozměrů kloubních jamek. Měření proběhlo na čtyřech kloubních náhradách s průměrem 28 a 36 mm se dvěma různými průměrovými vůlemi za stálého pohybu po dobu 210 s. Z měření plyne, že při použití kloubního páru s malou průměrovou vůlí dojde k rychlému nárůstu mazacího filmu nad 800 nm. Při použití velké průměrové vůle nedojde k oddělení třecích povrchů mazacím filmem, a tudíž dojde k poškození chromového povlaku v jamce. Při vytvoření silné mazací vrstvy je součinitel tření vyšší než u kloubních párů s velmi malou nebo žádnou mazací vrstvou.This diploma thesis concerns itself with the experimental study of friction and lubrication in the artificial hip joint depending on the head size. Measurements were made in a hip joint simulator based on the principle of pendulum. For the friction measurements artificial joints, made from three material combinations and two diameters, from two companies were used. The measurements show that the material combination has a more significant effect to friction coefficient than the head size. Using a bigger head size shows a decrease in friction coefficient for all material combinations when compared to a smaller head size. For the measurement of lubrication film the colorimetric interferometry was applied. A metal-on-glass contact pair was used, where the glass cups were made according to the real measurements of the joint cups. Four types of hip replacements with diameters of 28 and 36 mm with two different diametral clearance were measured during a constant motion of 210 seconds. Measurements show, that the lubrication film in the hip joint with a small diametral clearance increases very fast over the 800 nm value. Contact surfaces in the hip joint with a large diametral clearance aren’t separated by the lubrication film, resulting in a damage of the chromium coating in cup. A thick lubrication film results in a higher friction coefficient, when compared with hip joints with a very thin or no lubrication film.