TRIBOLOGIE. představení výzkumné skupiny. VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Transkript

1 TRIBOLOGIE představení výzkumné skupiny VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ

2 Osnova úvod experimentální zařízení měřicí metoda příklady řešených problémů - reologické vlastnosti maziv - mazací filmy v eliptických kontaktech - dimple phenomena -defekty na třecích površích - smíšené mazání průmyslový výzkum projekty složení skupiny

3 Úvod Pojem tribologie se poprvé objevil roku 1965 ve zprávě pracovní skupiny ustanovené britským Ministerstvem školství a vědy, kde byla tribologie definována jako věda a technologie zabývající se vzájemným působením povrchů při jejich relativním pohybu a s tím spojená praxe. Pojmenování má svůj původ v řeckých slovech tribos a logos a lze jej přeložit jako věda o tření

4 Mazací filmy Vzájemná interakce povrchů je totiž doprovázena vznikem pasivních odporů proti pohybu, které se označují jako tření. Důsledkem tření je opotřebení, což je degradační proces vedoucí k úbytku materiálu z interagujících povrchů. Tření je spojeno se ztrátou mechanické energie, opotřebení pak se ztrátou materiálu. Tření a opotřebení je možné zmenšit mazáním, jehož úlohou je prostřednictvím maziva zabránit bezprostřednímu styku povrchů velikost, m drsnost povrchu monomolekulární mazací film mezný maz. film EHD maz. film HD mazací film 1 µm 1 nm

5 Mazací filmy v bodových kontaktech mazací film zcela či zčásti oddělující třecí povrchy elastické deformace třecích povrchů řádově srovnatelné s tloušťkou mazacího filmu h c h min tloušťka mazacího filmu, h min 0,001 1 µm EHD tlak Hertzův tlak maximální tlak v kontaktu, p max 0,5 5 GPa vstupní oblast Hertzova oblast výstupní oblast

6 Studium mazacích filmů optickými měřicími metodami materiál třecích těles uspořádání třecích těles pohon třecích těles zatížení způsob mazání teplotní stabilita

7 Experimentální zařízení 3 CCD video kamera mikroskop světelný zdroj servomotor kulička (soudeček) ø 25.4 mm skleněný (safírový) kotouč servomotor

8 Experimentální zařízení

9 Kolorimetrická interferometrie - princip

10 Kolorimetrická interferometrie - software

11 Tvar mazacího filmu tloušťka mazacího filmu, nm vzdálenost, µm tloušťka mazacího filmu, nm vzdálenost, µm

12 Tvar mazacího filmu tloušťka mazacího filmu, nm vzdálenost, µm tloušťka mazacího filmu, nm vzdálenost, µm KŘUPKA, I. - HARTL, M. POLIŠČUK, R. ČERMÁK, J. LIŠKA, M.: Experimental Evaluation of EHD Film Shape and Its Comparison With Numerical Solution. Journal of Tribology Trans. ASME, 122, 2000, 4, s

13 Mazací filmy v eliptických kontaktech parametr elipticity k = (r y /r x ) 2/ π k = 2.79 rx = 12.7 mm ry = 63.5 mm k = 1.79 rx = 12.7 mm ry = 31.8 mm k = 1.39 rx = 12.7 mm ry = 21.2 mm k = 1 rx = 12.7 mm ry = 12.7 mm k = 0.68 rx = 12.7 mm ry = 7.0 mm k = 0.48 rx = 12.7 mm ry = 4.0 mm KŘUPKA,I. HARTL,M. POLIŠČUK, R. LIŠKA, M.: Experimental study of central and minimum film thickness in elastohydrodynamic elliptic contacts. In: TRIBOLOGY RESEARCH: FROM MODEL EXPERIMENT TO INDUSTRIAL PROBLEM, Elsevier, 2001, s

14 Centrální a minimální tloušťka mazacího filmu centrální tloušťka mazacího filmu h c reologické vlastnosti maziv nárůst teploty v mazacím filmu minimální tloušťka mazacího filmu h min únavové poškození třecích povrchů zadírání třecích povrchů opotřebování třecích povrchů

15 Reologické vlastnosti maziv SUN N základový naftenický olej MOBIL JET OIL II syntetický olej s přísadami (mazivo pro plynové letecké turbíny) hc, nm hc, nm , ,0001 0,001 0,01 0,1 1 rychlost třecích povrchů u, m/s 1 0,0001 0,001 0,01 0, rychlost třecích povrchů u, m/s

16 Mazací filmy za vysokých kontaktních tlaků GPa Experiment EHD teorie GPa centrální tloušťka filmu, nm Zhu Dong GPa rychlost, m/s KŘUPKA, I. - HARTL, M. - ZHU, D.: EHL film thickness behaviour under high pressure - comparison between numerical and experimental results, In: Proceedings of the IUTAM Symposium on Elastohydrodynamics and Microelastohydrodynamics, Springer, 2006, s

17 Dimple Phenomena M. Kaneta, H. Nishikawa, K. Matsuda Kyushu Institute of Technology, Kitakyushu

18 Vliv defektů na třecích površích u kotouč < u kulička u kotouč =u kulička u kotouč > u kulička GAČR 101/03/0525: Studium únavového poškození elastohydrodynamicky mazaných třecích povrchů narušených vtiskem cizí částice

19 Vliv defektů na třecích površích URBANEC, L. ČERMÁK, J. - HARTL, M. - KŘUPKA, I.: Numerical Solution of EHL Point Contact with Single Real Dent and Comparison withexperimentalmeasurement, D-42, In: International Tribology Conference, Kobe, 2005, s

20 Studium smíšeného mazání

21 Studium smíšeného mazání Interferometrie s řízenou změnou fáze Kolorimetrická interferometrie Mirau interferenční objektiv PZT posuv objektiv

22 Studium smíšeného mazání m/s m/s PSI profile film thickness, nm distance, µ m

23 Studium smíšeného mazání u kotouč < u kulička u kotouč =u kulička u kotouč > u kulička

24 Studium smíšeného mazání 60 Σ = 0 film thickness, nm Σ = 0.5 film thickness, nm Σ = 1 film thickness, nm distance, µm

25 Studium smíšeného mazání HARTL, M. - KŘUPKA, I. - FUIS, V. - LIŠKA, M.: Experimental study of lubricant film thickness behavior in the vicinity of real asperities passing through lubricated contact, TRIBOLOGY TRANSACTIONS, 47 (3), 2004, s HARTL, M. - KŘUPKA, I. - LIŠKA, M.: Direct observation of the behaviour of the real surface roughness passing through EHD point contact. In: Transient Processes in Tribology, Elsevier, 2004, s KŘUPKA, I. - HARTL, M. - LIŠKA, M.: Experimental Study of Real Roughness Features Within EHD Point Contacts, 3rd World Tribology Congress, Washington, 2005, s. 1-2 KŘUPKA, I. - HARTL, M. - LIŠKA, M.: The Influence of Slide-to-Roll Ratio on Lubricant Film Thickness Distribution in the Vicinity of Real Roughness Features Passing Through EHD Point Contact, In: Life Cycle Tribology, Elsevier, 2005, s KŘUPKA, I. - HARTL, M.: Behaviour of Roughness Features Passing Through EHD Point Contact, In: COST 532 Conference + NIST Conference, Porto, 2005, s

26 Průmyslový výzkum doplňková činnost Posouzení reologických vlastností maziv Novibra Boskovice (vřetena textilních strojů) Torrington Česká republika (maziva pro průmyslové aplikace, plastická maziva) Eaton Corp. (chování maziv za vysokých kontaktních tlaků) Aplikace v oblasti vývoje valivých ložisek defekty na třecích površích neustálené provozní podmínky nestandardní maziva

27 Projekty Vliv povrchových nerovností na chování mazacích filmů COST 532, Mezinárodní projekt EU, Studium vlivu povrchových nerovností na utváření velmi tenkých mazacích filmů, Česko-čínská spolupráce, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy, Experimentální studium chování mazacích filmů při nestacionárních provozních podmínkách Grantová agentura České republiky, Anorganické nanomateriály a nanostruktury: vytváření, analýza, vlastnosti, Výzkumný záměr, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy, Studium vlivu defektů na rozložení tlaku v mazacích filmech Postdoktorský projekt, Grantová agentura České republiky, Experimentální studium mazacích filmů za podmínek smíšeného mazání Postdoktorský projekt, Grantová agentura České republiky,

28 Výzkumný tým Akademičtí pracovníci Martin Hartl Ivan Křupka Radek Poliščuk (ÚAI) Michal Vaverka Martin Vrbka Externí pracovníci Postgraduální studenti Petr Svoboda (1. ročník) Martin Švestka (1. ročník) Michal Švehlák (2. ročník) Student Jan Medlík (5. ročník) Jan Čermák (Timken) Libor Urbanec (Timken)

29 Děkuji za pozornost