Experimentální studium toku maziva v bodových kontaktech

Vysoké učení technické v Brně Brno University of Technology Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování / Odbor Konstrukční inženýrství Faculty of Mechanical Engineering Institute of Machine and Industrial Design / Department of Mechanical Engineering Design Experimentální studium toku maziva v bodových kontaktech Projekt dizertační práce Autor práce: Ing. Kryštof Dočkal Author Vedoucí práce: Prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. Supervisor Brno 2016

OBSAH OBSAH 1 NÁZEV V ČEŠTINĚ A ANGLIČTINĚ.................... 5 2 KLíČOVÁ SLOVA ČESKY A ANGLICKY................. 6 3 ANOTACE.............................................. 7 4 ÚVOD.................................................. 8 5 SHRNUTí SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNí............. 10 5.1 Teorie elasto-hydrodynamického mazání...................... 10 5.2 Experimentální metody pro studium toku maziva.............. 13 5.2.1 Analýza toku maziva pomocí fluorescenční mikroskopie................ 14 5.2.2 Analýza toku maziva pomocí částicové velocimetrie................... 16 6 ANALÝZA, INTERPRETACE A ZHODNOCENí POZNATKŮ 18 7 PODSTATA A CíLE DISERTAČNí PRÁCE................ 19 8 VĚDECKÉ OTÁZKY A PRACOVNí HYPOTÉZY.......... 20 9 ZPŮSOB ŘEŠENí A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY...... 21 9.1 Měřicí aparatura.......................................... 21 9.1.1 Fluorescence.................................................... 23 9.2 Materiál.................................................. 24 9.2.1 Kontaktní tělesa................................................. 24 9.2.2 Mazivo......................................................... 24 9.2.3 Fluorescenční barviva a částice..................................... 24 9.3 Metoda.................................................. 24 9.3.1 Tok maziva..................................................... 24 9.3.2 Tloušťka filmu maziva............................................ 25 9.4 Výzkumný plán........................................... 26 9.4.1 Čisté valení..................................................... 26 9.4.2 Chování toku maziva za různých podmínek.......................... 26 10 ČASOVÝ ROZVRH A ETAPY ŘEŠENí................... 27 11 ODŮVODNĚNí NUTNOSTI A POTŘEBNOSTI ŘEŠENí... 28 12 SPOLUPRÁCE S JINÝMI INSTITUCEMI................. 29 13 PŘEDPOKLÁDANÉ NÁKLADY A JEJICH ZDROJE...... 30 14 CHARAKTERISTIKA PŘEDPOKLÁDANÉHO VÝSLEDKU 31 15 VĚDECKÝ ŽIVOTOPIS.................................. 32 BIBLIOGRAFIE............................................. 33 3

OBSAH SEZNAM OBRÁZKŮ........................................ 39 4

NÁZEV V ČEŠTINĚ A ANGLIČTINĚ 1 NÁZEV V ČEŠTINĚ A ANGLIČTINĚ 1 Název diplomové práce česky: Experimentální studium toku maziva v bodovém kontaktu Název diplomové práce anglicky: Experimental study of fluid flow in point contact 5

KLÍČOVÁ SLOVA ČESKY A ANGLICKY 2 KLÍČOVÁ SLOVA ČESKY A ANGLICKY Klíčová slova česky: EHL, fluorescenční mikroskopie, kvantové tečky, vysvěcování Klíčová slova anglicky: EHL, fluorescence microscopy, quantum dots, bleaching 6

ANOTACE 3 ANOTACE 3 Práce řeší návrh nové metodiky pro vyhodnocování toku maziva v bodových kontaktech. Na základě současného stavu jsou identifikovány bílá místa v poznání, ze kterých vycházejí navržené experimentální přístupy, které získávají informaci o toku maziva na základě sledování částic. Významnou roli zde hrají metody zpracování obrazu. Toku maziva se věnovalo velmi málo pozornosti. Ve studiích jsou často aplikovány teoretické modely, které ovšem nejsou verifikované experimentem, navíc prvotní výsledky odlišné rozložení rychlostí oproti predikcí. Projekt navrhuje využití nanočástic v novém experimentálním přístupu, schopném analyzovat široké spektrum podmínek. 7

ÚVOD 4 ÚVOD Problém elasto-hydrodynamického (EHD) mazání je znám od roku 1945, kdy Ertel poprvé publikoval své řešení. Za dobu více než 60 let došlo k významnému vývoji jak na poli teoretických modelů tak experimentálního výzkumu. V dnešní době patří EHD mazání jednoznačně k největším poznatkům tribologie. I přes velké vynaložené úsilí existují nejsou objasněny všechny děje, které probíhají v kontaktech pracujících v EHD režimu mazání. EHD režim mazání se vyskytuje v kontaktech mezi nekonformními povrchy. Řada důležitých strojních uzlů, u kterých je vyžadována dlouhá životnost a spolehlivý provoz obsahuje tento typ kontaktů. Například ozubená soukolí, ložiska, vačkové mechanismy, atd. Tloušťka filmu maziva je nižší, řádově srovnatelná s drsností povrchu stýkajících se ploch, které jsou zdeformované vysokým kontaktním tlakem dosahujícím jednotek GPa. V extrémních podmínkách, které nastávají v EHD kontaktech není možné jednoduše předvídat probíhající procesy. Teoretické predikce se tak mohou odchylovat od reality z důvodu chybných předpokladů. Jednou z charakteristik vycházejících z teoretických modelů, která prozatím není experimentálně podložena je tok maziva. Ačkoliv se jedná o základní charakteristiku, bylo jí věnováno relativně málo pozornosti v porovnání s rozložením tloušťky, tlaku a teploty filmu maziva. Nedostatek experimentálních výsledků je možné vysvětlit absencí dostatečně robustní metody [1] (obr. 4.1). Obr. 4.1: Přehled metod využívaných v EHL kontaktech (včetně nových). 8

ÚVOD V dnešní době existují spolehlivé metody pro měření rozložení tloušťky filmu, tlaku a robustní metoda pro měření teploty. Avšak, prací zabývajících se experimentálním studiem toku maziva je prozatím velmi málo. Slibně se jeví využití fluorescenční mikroskopie zastřešující více technik vhodných nejen pro analýzu toku maziva. Spolu s lepší dostupností nanotechnologií se v poslední době diskutuje o možnostech implementace nanočástic. Jedná se o částicovou velocimetrii, kdy je vyhodnocována rychlost a směr pohybu částic, respektive maziva. Částicová velocimetrie může být využita i v kombinaci fluorescenční mikorskopií. V tomto případě se jedná o využití nanokrytalů, označovaných jako kvantové tečky (QD), o velikosti řádově několika desítek nm, které se vyznačují fluorescenčními vlastnostmi. Vhodnou kombinací fluorecenčního barviva a QD je možné současně analyzovat tloušťku filmu i tok a teplotu maziva. Prozatím ovšem nebyly publikovány žádné výsledky s využitím QD. Přesto, že tok představuje významný ukazatel změn v reologii maziva nebyly doposud publikovány experimenty jež by kvalitativně i kvantitativně ověřily teorii. V minulosti bylo hlavní výzvou zkoumání a predikce jednotlivých procesů elasto-hydrodynamického mazání (EHL). Úkolem dnešní vědy je objasnit jejich vztahy a vzájemné interakce což povede ke zvýšení komplexnosti dosavadního poznání. Popis a pochopení toku může potencionálně pomoci objasnit mnoho procesů probíhajících v EHD kontaktech. Spolehlivý reologický model umožní další vývoj v oblasti EHD s mezného režimu mazání. Při návrhu strojních uzlů obsahujících EHL prvky jsou uvažovány především hlediska únavy, opotřebení a tření. Modely využívané k predikci jsou založeny převážně na Reynoldsově rovnici, která ovšem dosahuje svých limitů. Její popis chování maziva rovnice vyžaduje zahrnout předpoklady laminární proudění, Newtonovské kapaliny, absence skluzu atd., které se ukazují být mylné dle dosavadních experimentálních výsledků. Přestože se v posledních letech věnovalo spoustu úsilí EHL problém, stále chybí zobecněná teorie schopná predikovat všechny děje. Detailní popis toku maziva, jakožto základní charakteristiky může do oblasti EHL přinést nové porozumění. 9

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 5 SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ A ODBORNÉ PROBLEMATIKY V DANÉ VĚDNÍ OBLASTI V historickém pohledu na EHL je možné vysledovat dvě hlavní linie výzkumu. První je zaměřena na vývoj matematických modelů, které jako základ slouží původní aproximace od Ertela, publikovaná Grubinem [2], která jako první zahrnuje elastickou deformaci i piezoviskózní efekt. Druhá hlavní linie výzkumu je experimentální činnost, která především na počátku EHL zaostávala. Trvalo téměř dvě desetiletí, než experimentální výsledky začaly významně přispívat k poznání EHL. Stalo se tak s nástupem dvou zásadních metod, optické interferometrie a kapacitní metody. Hlavní úlohou v tomto období bylo poskytnutí dat pro verifikaci teoretických predikcí tloušťky filmu. Přibližně v roce 1990 dostihl experimentální přístup teorii a v mnoha ohledech ji překonal. Nyní, kdy nové metody umožňují studovat velmi tenké filmy, mezné mazání, atd. je úlohou experimentální činnosti podávat detailní informace o výskytu, chování a interakci jednotlivých jevů probíhajících v EHD kontaktech, které zatím nejsou plně zohledněny v současné teorii EHL. Obr. 5.1: Rozdělení výzkumu v oblasti EHL. 5.1 Teorie elasto-hydrodynamického mazání Matematické řešení EHD mazání podané Ertelem předpokládá současné vyřešení tří rovnic. Toku, elastické deformace povrchů kontaktních těles a závislosti viskozity maziva na tlaku. Zmíněné řešení naznačuje závislost mezi tloušťkou filmu a mazivem na vstupu do kontaktu, která se později potvrdila [3]. V praxi lze tedy odvodit tloušťku filmu v centrální oblasti na základě vlastností maziva za ambientních podmínek na vstupu do kontaktu, kde lze využít pro popis chování 10

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ maziva Reynoldsovu rovnici. Ta je odvozena z Navier-Stokesovi rovnice zavedením zjednodušujících předpokladů Newtonského maziva, laminárního proudění, absence prokluzu na rozhraní kapalina-těleso atd. Úplné numerické řešení EHL problému pro eliptický EHL kontakt předložili v letech 1976 a 1977 Hamrock a Dwoson [4 7]. Později ovšem řada experimentů vedla na ne-newtonské chování maziva uvnitř kontaktu, známé jako model limitních smykových napětí [8, 9], který byl doplněn o experimentální výsledky vysokotlaké reologie [10] ukazující také na značně ne-newtonské chování. To vedlo k rozšíření stávajícího EHL modelu [11]. Neustále zvyšování komplexivity a tedy i nároků na výpočetní zdroje a nestability vedlo k implementaci vícesíťových, vícevrstvých metod řešení [12]. V současnosti (2016) dosahuje teoretické řešení problému EHL využívající k popisu maziva Reynoldsovu rovnici svých limitů. Především v otázce predikce tření, skluzu a teploty, modelování kavitace, jevů spojených s fenoménem mikro- EHL a dalších, ovlivněných reologií maziva uvnitř kontaktu se prozatím současné experimentální výsledky neshodují s teorií. V dalším vývoji modelu EHL brání absence experimentálních dat. A to jak pro EHL tak i pro mezný režim mazání je toto limitující. Pro přesnou predikci tření je třeba znát rozložení teplot ve filmu maziva, disipaci energie, a chování toku [12]. Pro popis chování kapalin existují reologické modely: Newtonský model, Binghamský, model limitních smykových napětí, Ree Eyring, atd. Za podmínek nastávajících v EHL kontaktu je mazivo vystaveno vysokým tlakům, teplotám a smykovému zatížení. Identifikovat zde chování maziva a závislosti jednotlivých parametrů, které navíc v některých případech nejsme schopni přímo experimentálně analyzovat, je netriviální. Obr. 5.2: Couettův a Poiseuillův tok v různých místech EHD kontaktu [13]. 11

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ U EHL problému jsou známy tři závislosti které z velké části určují chování maziva. Jedná se o závislost viskozity maziva na tlaku, viskozity na teplotě a viskozity na smykovém napětí. Další parametry relevantní pro tok jsou limitní smykové napětí maziva a mezifázový prokluz. Při průchodu maziva EHD kontaktem se nejdříve dostává do vstupní oblasti, která určuje tloušťku mazacího filmu. Vzhledem k nízkému tlaku je zde možné popsat tok Reynoldsovou rovnicí. Mazivo se obvykle chová jako Newtonská kapalina. Hlavní mechanizmy ve vstupní oblasti jsou Poiseuillův a převládající Couettův tok (obr.5.2) [13], který je způsoben pohybem povrchů těles vtahováním maziva do kontaktu. Smykovým zatížením maziva dochází k orientaci molekul ve směru smykového napětí, které často odpovídá směru střední rychlosti, což ve výsledku vede k poklesu zdánlivé viskozity. Tento jev je označován jako smykové řídnutí. Za vstupní oblastí rychle narůstá tlak což vede ke zvýšení viskozity až ke skelnému přechodu maziva [14]. Podle některých autorů se zde objevuje prokluz. Proti zvyšování viskozity působí disipace energie způsobující růst teploty. Při přechodu skelného bodu dochází k omezení smykového řídnutí maziva, které je v amorfním stavu. Bod skelného přechodu je běžně definován teplotou skelného přechodu a ta se výrazně posouvá s rostoucím tlakem. Dále bylo ukázáno že na to kdy nastane skelný přechod má vliv tzv. historie zatěžování, tedy jak rychle a jakým způsobem se kapalina dostane do podmínek kdy nastává skelný přechod. Mazivo v amorfním stavu je ovšem anizotropní v důsledku orientace molekul od smykového zatížení na vstupu kontaktu. Obr. 5.3: Zjednodušený EHD kontakt ukazující efekt teploty na chování maziva [15]. Při průchodu maziva centrální oblastí kontaktu se nabízí dva možné modely toku. První z nich [15, 16] pracuje s teplotním efektem ovlivňujícím film maziva (obr. 5.3), kdy má olej mnohem menší tepelnou vodivost než kontaktní tělesa. Ty tedy odvádějí teplo generované disipací energie z okrajových vrstev filmu, zatímco uprostřed je teplota mnohem vyšší a v důsledku nižší viskozita. Při vystavení maziva vysokým tlakům, kdy může dojít k přechodu do amorfního stavu, se mohou 12

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ v rychlostním profilu respektive profilu smykového spádu objevit nespojitosti. Rychlostní profil pak bude mít tvar S jako důsledek rozložení teploty. Druhý model [18, 19] uvažuje transport maziva přes centrální oblast ve formě solidifikovaného jádra [17], kdy veškerý smykový spád je lokalizován do okrajových zón na rozhraní těleso-mazivo (obr. 5.4). Rozdíl mezi rychlostí jádra a povrchu je u tohoto modelu často označován jako skluz, ovlivněný podmínkami na rozhraní těleso-mazivo [20]. Pro zajištění kontinuity je třeba aby na obou stranách jádra, které se pohybuje střední rychlostí, byly identické smykové zóny. Generování tepla je u tohoto modelu vymezeno pouze na tenké okrajové vrstvy, ve kterých se realizuje smykový spád. Většina tepla se odvádí do kontaktních těles, proto je chování mazacího filmu značně ovlivněno tepelnou vodivostí materiálů těles. Obr. 5.4: Model chování maziva publikovaný v [18]. 5.2 Experimentální metody pro studium toku maziva 5.2 Jak již bylo zmíněno výše, pro experimentální studium toku maziva nejsou v současnosti zavedeny spolehlivé a robustní metody schopné získat informace o toku maziva uvnitř kontaktu. Existující studie jsou zaměřeny především na popis tloušťky filmu maziva a rozložení teploty a tlaku v EHL kontaktu [21 23], pro které jsou zavedeny spolehlivé experimentální metody. V případě toku maziva se slibně jeví především dvě, fluorescenční mikroskopie a částicová velocimetrie [1]. Obě zmíněné metody byly původně využívány v jiných oborech, kde jsou běžně využívány již delší dobu [24 28]. Aplikace v tribologii, především pak v podobě experimentů na aparatuře ball-on-disc, je ovšem krátká. Kvůli tomu je dostupné jen omezené množství informací o aplikaci na problematiku EHL kontaktů v porovnání například s metodou optické interferometrie. EHL prodělalo v posledních letech značný pokrok [29]. Objevilo se několik prací ze kterých lze usuzovat o nelineárním rozložení rychlostí podél tloušťky filmu maziva [30 34] (obr. 5.5). Přesto je výsledků prozatím málo. Výsledky získané pomocí nové měřící metody založené na vysvěcování fluorescenčního barviva ukazují také skluz na rozhraní olej/těleso [30 32]. Stejně tak analýzy na základě vývoje tloušťky filmu maziva v EHL kontaktu s uměle vytvořenou nerovností a přidanými grafitovými částicemi do maziva [33]. Mazivo samo o sobě obvykle nelze sledovat. Metody pro sledování toku ma 13

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 5.5: Změna rychlostního profilu se zatížením [32]. ziva proto obvykle spoléhají na nějakou formu značky, kterou je možné sledovat při průchodu kontaktem (částici, barvivo). Konkrétní podoba záleží na použité metodě. V případě fluorescenční mikroskopie se nejčastěji jedná o barvivo. Nově se experimentuje s využitím kvantových teček, což jsou nanočástice s fluorescenčními vlastnostmi. Ve světelné mikroskopii se obdobně využívají grafitové nebo stříbrné částice. Avšak přimícháním cizí složky do maziva (barvivo, částice) může dojít ke změně reologie, takže výsledky mohou být zkreslené. V případě využití částic se jedná o metodu částicové velocimetrie. 5.2.1 Analýza toku maziva pomocí fluorescenční mikroskopie Jak je vidět na obr. 5.6, fluorescenční mikroskopie zastřešuje více technik. Reddyhof a kol. [35], pozorují malý objem maziva (glycerol) obarveného fluorescenčním barvivem (eosin) při průchodu kontaktní oblastí. Současně porovnává profil intenzit ve směru střední rychlosti s tloušťky maziva získanou pomocí optické interferometrie. Navržený postup neumožňuje analyzovat rychlostní profily, ale pouze průchod maziva kontaktem. Z výsledků je patrný malý boční výtok maziva, což koresponduje s vysokou viskozitou obr. 5.7a. Ve směru toku se objevují variace střední rychlosti maziva při průchodu kontaktem obr. 5.7b. Uvedená metoda je velmi citlivá na difuzi barviva v mazivu, což vnáší chybu do měření. Problém s difuzí částečně vyřešili Xiao a kol. [36], kteří do maziva přidali kapku vody. Vytvořili tak ostrou hranici mezi olejem obarveným pomocí barviva coumarin-311. Kapka vody, která neobsahuje žádné fluorescenční barvivo je pozorovatelná ve formě tmavé skvrny pohybující se přes kontaktní oblast. Technika fotovybělování (photobleaching), kterou ve své práci prezentuje Ponjavic a kol. [30] využívá jako značku malý objem maziva, ve kterém je přítomné fluorescenční vysvíceno pomocí výkonného světelného zdroje (obr. 5.8). Pomocí navrženého algoritmu vyhodnocují rychlostní profily v EHL kontaktu mazaném polybutenem. Navržený postup předpokládá okamžité vysvícení části maziva a zanedbatelnou difuzi fluorescenčního barviva při průchodu kontaktem. Validace proběhla 14

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Fluorescence microscopy Photobleaching ERLIF Emmision reabsorbtion laser induced fluorescence DELIF Dual emmision laser induced fluorescence FRET Fluorescence resonance energy transfer Obr. 5.6: Vybrané techniky relevantní v tribologii spadající pod fluorescenční mikroskopii. (a) (b) Obr. 5.7: Prostup maziva kontaktem [35] a) kontury znázorňující postup maziva b) změna rychlosti maziva při průchodu kontaktem na modelu Couettova toku. Rychlostní profily je možné měřit na více oblastech v kontaktu, což umožňuje vytvořit mapu toku maziva kontaktem. Z experimentálních výsledků, získaných z měření polybutenových maziv, je patrný nelineární rychlostní profil uvnitř EHL kontaktu [32]. Podél tloušťky filmu jsou v profilech patrné 3 oblasti s různým rychlostním spádem (obr. 5.5 a 5.10b). Na rozhraních maziva a povrchu těles je rychlostní spád velký, zatímco uprostřed mazacího filmu je malý, což odpovídá [18]. Tvar rychlostního profilu podél tloušťky filmu je závislý na velikosti kontaktního tlaku. V případě vyšších tlaků je tvar S více patrný, mezifázový skluz je výraznější. Při nízkých hodnotách kontaktních tlaků se rychlostní profil blíží Couettově toku. Publikace [31] se zaměřuje na vztah mezifázového skluzu a tření v EHL kontaktu. Z výsledků je patrná komplexní závislost mezi tloušťkou maziva, třením a skluzem. 15

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ (a) (b) Obr. 5.8: Aplikace fotovybělování pro sledování toku maziva [30], a) schema aparatury, BE expandér, M zrcátko, DM polopropustné zrcátko, LP emisní filtr, S clona, EM-CCD snímač, b) schema vybělené oblasti v mazivu. 5.2.2 Analýza toku maziva pomocí částicové velocimetrie Značku sledovanou při průchodu kontaktní oblastí je možné vytvořit také na základě schopnosti barviva vázat se na složky rozpuštěné v mazivu. Tato vlastnost je široce využívána především v biotribologii. V technických aplikacích pak ke sledování toku pomocí částic označených barvivem, unášených proudem maziva. Tan a kol. [37] pozoruje parafinové částice (obr. 5.9) procházející kontaktem polyuretanového (PU) pinu a skleněné desky, mazaného silikonovým olejem (10 sct, Chemical Industries, Ltd.) umožňujícím rozpustit mnoho fluorescenčních barviv. V navazující práci [38] je použit místo pinu váleček. Pro naznačení částic je použit 5-di (5-tert-butylbenzoxazol-2-yl)thiophene v koncentraci 0,17 %, který neovlivňuje rheologii základního maziva. Nejedná se však o částicovou velocimetrii. Samotný proces spočívá v rozpuštění parafínu v mazivu při teplotě 68. Následně je přidáno barvivo. Výsledná směs je míchána za stálé teploty po dobu 20 min. Poté následuje ochlazení na 20, kdy postupným tuhnutím vznikají částice obsahující barvivo, jejichž rozměr je větší než-li je tloušťka mazacího filmu. Obr. 5.9: Parafinové částice vzniklé ochlazením maziva [38]. 16

SHRNUTÍ SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Sledování částic přidaných do maziva se za účelem analýzy toku je nový směr zkoumání, kde prozatím bylo publikováno velmi malé množství výsledků. Použité částice musí mít rozměry v nanometrech, alespoň v jednom směru, jinak mohou ovlivňovat průběh experimentů a zkreslovat výsledky. Ke zkreslení dochází, protože přidáním částic do maziva vzniká koloidní roztok. Jedná se o heterogenní soustavu, kde jsou částice rozptýlené v roztoku menší než 1 µm. Vzhledem k velikosti, není pohyb částic ovlivňovaný gravitačními silami, nedochází k sedimentaci. Možným kandidátem částic vhodných ke sledování toku maziva jsou kvantové tečky (quantum dots). Jedná se o nanokrystaly jejichž velikost se pohybuje řádově v desítkých nm, které vykazují fluorescenční vlastnosti. Ty závisí na stavbě a struktuře krystalů a řídí se zákony kvantové mechaniky. Emisní spektra u těchto částic jsou v porovnání s barvivy značně úzká a jejich stabilita vyšší. Povrch krystalů je stabilizován ligandem, který zabraňuje shlukování do větších struktur a zároveň určuje chování částic v roztoku. (a) (b) Obr. 5.10: Nelineární rychlostní profil [33], a) grafitové částice (označené P3, P4), b) nerovnoměrné rozložení rychlostí a smykového spádu v mazivu. U metod založených na principu fluorescenční mikroskopie (barvivo/kvantové tečky) může nastat několik problémů. Mnoho maziv se vyznačuje přirozenou fluorescencí [40, 41], která může působit jako rušivý element. Jiný typ problému může nastat při vystavení fluorescenčních značek podmínkám v EHL kontaktu, kdy může dojít k ovlivnění fluorescenčních vlastností barviva [42, 43]. Alternativou ke kvantovým tečkám jsou metody založené na principu světelné mikroskopie, kde se uplatňují grafitové či kovové nanočástice [33, 39]. U tohoto typu částic nastává problém s nedostatečně silným signálem (obr. 5.10a), který není možné zachytit pomocí vysokorychlostního snímače. Kvantové tečky tento problém nemají, protože emise zvyšuje kontrast na rozhraní mezi částicí a okolním roztokem a jejich zdánlivou velikost. 17

ANALÝZA, INTERPRETACE A ZHODNOCENÍ POZNATKŮ 6 ANALÝZA, INTERPRETACE A ZHODNOCENÍ POZNATKŮ ZÍSKANÝCH NA ZÁKLADĚ KRITICKÉ REŠERŠE Doposud bylo téměř veškeré modelování založeno na Reynoldsově rovnici, popřípadě jejího rozšíření pro popis maziva uvnitř kontaktu. Ta ovšem nestačí pro popis jevů v centrální oblasti kontaktu, které jsou spojeny především s predikcí tření. Aktuálním úkolem je poskytnout důvěryhodná experimentální data umožňující hledat odpovědi za účelem objasnění smykového chování maziva za kontaktních podmínek. V minulosti byly využity dva hlavní postupy založené na měření třecích sil v bodovém kontaktu a vysokotlaké rheometrii, přičemž názory na jevy probíhající v kontaktní oblasti se liší. Problematika chování maziva uvnitř kontaktu lze rozdělit na dvě části. Reologické modely maziv a jevy, které nelze popsat Reynoldsovou rovnicí. Více pozornosti je v posledních letech věnováno reologii maziva. Pravděpodobné možnosti jsou dvě. Model publikovaný v [15] a [18]. Nedostupnost experimentálních dat byla jak se zdá způsobena absencí stabilní měřicí metody [1]. Spolu s lepší dostupností nových technologií a informací je nyní možné využít měřicích metod, které dříve nebyly dostupné. Jedná se zejména o nanočástice, fluorescenční sondy a citlivější snímače, které nám umožňují sledovat značky unášené mazivem a analyzovat tak tok mazacího filmu uvnitř EHL kontaktu. V praxi se jedná o dva hlavní směry. Prvním je využití fluorescenční mikroskopie [30,35,36]. Dostupné studie se zaměřují na zkoumání maziv s velmi specifickými vlastnostmi. Běžně využívané oleje prozatím chybí. Velmi málo pozornosti bylo také věnováno vlivu podmínek nastávajících v EHD kontaktu na chování fluorescenčních značek a dopad na experimentální data. Metoda publikovaná [30] spoléhá na nízkou difuzi a relativně nízké rychlosti díky čemuž není použitelná pro všechny typy maziv. Druhým směrem je využití částicové velocimetrie [39]. Jako částice je možné využít kvantové tečky, které jsou dostatečně malé aby příliš neovlivňovali kontakt. Zároveň se vyznačují fluorescenčními vlastnostmi, které mohou být použity i k měření teploty [28]. Aplikace kvantových teček pro analýzu toku prozatím nebyla publikována. Kombinace čsticové velocimetrie a fluorescenční mikroskopie využitím kvantových teček se jeví jako vhodná cesta pro analýzu toku vzhledem k širokým možnostem. Téměř všechny dostupné práce zabývající se přímou analýzou toku maziva v EHL kontaktech jsou teprve v rané fázi. Experimenty jsou nyní ve fázi verifikací. Metody, které použity mají mnoho omezení, především v měřitelných rychlostech. Často také může dojít k chemickému ovlivnění a zkreslení výsledků experimentů. Vliv základních parametrů na tok, jako je zatížení, rychlost a velikost skluzu nejsou známy. Měřicí metoda schopná analyzovat běžná maziva v bodovém EHD kontaktu, která nenese riziko obtížně předvídatelného chemického ovlivnění oleje a není omezena pouze na nízké rychlosti a vyšší viskozity prozatím nebyla publikována. 18

PODSTATA A CÍLE DISERTAČNÍ PRÁCE 7 PODSTATA A CÍLE DISERTAČNÍ PRÁCE 7 Cílem práce je vyvinout měřicí metodu pro analýzu toku maziva v bodových kontaktech na principu sledování pohybu kvantových teček schopnou získat přímé experimentální data rychlostních profilů. Metoda bude využita k analýze závislosti toku maziva v kontaktu na aplikovaném zatížení. Realizace předpokládá splnění následujících dílčích cílů: Úpravy měřicí aparatury pro realizaci hydrodynamického kontaktu Vývoj metody měření využívající core-shell kvantové tečky Návrh postupu vyhodnocení rychlostí v EHL bodovém kontaktu Identifikace možných zdrojů chyb Verifikace měřicí metody Provedení měření rychlostních profilů při různých hodnotách aplikovaného zatížení 19

VĚDECKÉ OTÁZKY A PRACOVNÍ HYPOTÉZY 8 VĚDECKÉ OTÁZKY A PRACOVNÍ HYPOTÉZY Vědecká otázka: Jaký vliv má aplikované zatížení na tok maziva a tvar rychlostního profilu. Pracovní hypotézy: Reologie maziva za podmínek centrální oblasti kontaktu vychází ze tří základních vazeb mezi viskozitou a tlakem, teplotou a smykovým napětím. Při nízkých rychlostech, teplotách a vysokém zatížení bude docházet ke zvyšování viskozity maziva až k hodnotám odpovídajícím skelnému přechodu. Je zřejmé, že v důsledku disipace energie bude viskozita také ovlivněna zvýšenou teplotou uvnitř kontaktní oblasti. Následkem vysokého zatížení a relativně dlouhé době průchodu maziva kontaktem bude jeho plastické chování a lokalizace skluzu do smykových vrstev, což bude mít za následek plug-flow [18] mechanismus toku. Otázkou zůstává jaké chování lze očekávat ve skluzových vrstvách na rozhraní film-kontaktní těleso. Vzhledem k očekávaným tloušťkám od několika molekul až k nanometrům bude mít výrazný vliv drsnost povrchu [33] a podle výsledků [32] i velikost zatížení. 20

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY 9 ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY ZKOU9 MÁNÍ Dosažení cílů práce je podmíněno implementací nové experimentální metody pro vyhodnocení toku maziva. Následovat bude série experimentů analyzujících vliv zatížení na tok maziva. 9.1 Měřicí aparatura 9.1 Pro analýzu tloušťky maziva v bodových kontaktech slouží upravený optický tribometr (obr. 9.1). Mezi skleněným diskem a plastovou kuličkou je formován tenký mazací film obr. 9.2. Oba elementy jsou poháněny servomotory, které je možné pomocí frekvenčních měničů nezávisle na sobě řídit ze softwarového rozhraní možnost změny velikosti prokluzu a unášivé rychlosti. Osy rotace disku a vzorku jsou mimoběžné, vzájemně kolmé. Vzorek je umístěn ve vaně s mazivem, které je otáčením unášeno do kontaktu. Na pozici je držena kuželovými čelistmi přípravku poháněného servomotorem, které díky svému tvaru vystředí kuličku vůči hnacímu hřídeli. Skleněný disk bez povrchových úprav je uložen na hřídeli, přičemž současně slouží jako rameno dvojzvratné páky přes kterou je pomocí závaží vyvozeno statické zatížení až 90 N. Obr. 9.1: Experimentální aparatura. Kontakt je pozorován s využitím optického systému, který se skládá z fluorescenčního mikroskopu, světelného zdroje a snímače. V experimentech je k excitaci fluorescenčního barviva použita rtuťová výbojka. Světlo prochází přes aperturní clonu, která reguluje hloubku ostrosti a jako vedlejší efekt množství světla, a dále polní clonu vymezující v zorném poli excitovanou oblast do modulu obsahujícího excitační a emisní filtr a polopropustné zrcátko. Zde je vymezen svazek směřující přes objektiv do kontaktu, kde je absorbován fluorescenční značkou. 21

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY Následně vyzářená emise prochází objektivem zpět přes modul s filtry do snímače kamery. Steel ball Microscope objective Glass/Sapphire ball Lubricant with particles application Chromium layer Obr. 9.2: Experimentální aparatura kontakt. Světelné spektrum rtuťové výbojky použité jako zdroj světla je znázorněné na obr. 9.3. Výbojka poskytuje dostatečný výkon v oblasti UVA pro využití přirozené fluorescence i v pásmu viditelného světla pro barviva Rhodamin 6G, Eosin a Nile Red. Po zažehnutí oblouku dochází ke změnám intenzity a spektra vlivem zahřívání. K ustálení spektra dochází asi 15 min, po zažehnutí oblouku. Obr. 9.3: Světelné spektrum rtuťové výbojky. Díky šířce spektra rtuťové výbojky je třeba jak emisní, tak excitační filtr. Při průchodu světla modulem obsahujícím oba filtry a polopropustné zrcátko dochází ke značným ztrátám výkonu. Na obr. 9.4 je znázorněn modul ET DAPI 4900. Ze spektra světelného zdroje propouští pouze vlnové délky do 400 nm a redukuje intenzitu svazku na polovinu část energie je pohlcena při průchodu světla filtrem. V případě přirozené fluorescence a některých barviv přesto dochází v případě vysokých koncentrací k přeexponování centrální oblasti kontaktu, což je eliminováno snížením intenzity pomocí šedých (ND) filtrů 4, 8 a 16, umístěných bezprostředně za zdrojem světla. š Po průchodu světla excitačním filtrem je svazek odražen od polopropustného (dichromatického) zrcátka přes objektiv do kontaktu kde je absorbován fluoresce 22

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY (a) (b) Obr. 9.4: Set filtrů ET DAPI 49000, a) set filtrů, b) spektrum filtrů: excitační, emisní, polopropustné zrcátko. nční značkou obsaženou v mazivu. Následná emise vyzářená zpět do objektivu prochází díky vyšší vlnové délce polopropustným zrcátkem a emisním filtrem dále na snímač kamery. Jedná se o kameru Neo 5.5 (Andor Technology Ltd) vybavenou chlazeným, 16 bit scmos snímačem umožňujícím snímat chování kontaktu v rozlišení 2560 2160 pixelů při 36 fps. Nastavení expozice a předzpracování dat se provádí v softwarovém rozhraní, dodávaném spolu s kamerou, obsahující také spoušť a editor pro vytváření skriptů. 9.1.1 9.1.1 Fluorescence Fluorescence označuje fyzikální vlastnost látky absorbující záření na jedné vlnové délce a jeho následné emisi na vyšší vlnové délce s nižší energií. Molekuly vyznačující se tímto chováním jsou nazývány fluorofory. Při absorpci světelného svazku dochází k přenosu energie srážkami dopadajících fotonů s molekulami fluoroforu, jejichž elektrony jsou excitovány, přeskakují na vyšší energetické hladiny. Velikost předané energie závisí na barvě respektive vlnové délce fotonu. V excitovaném stavu nedokážou elektrony setrvat a po určité době dochází k náhlému poklesu energie, kdy je emitován foton o vyšší vlnové délce a elektron se vrací na původní energetickou hladinu. Proces excitace a emise neprobíhá pouze pro jednu vlnovou délku, každá fluorescenční značka je excitována v určitém intervalu vlnových délek a stejně tak emituje (obr.9.4b). U každého fluoroforu se tedy vyskytují dvě, excitační a emisní spektra. Rozdíl mezi maximem excitace a emise je dán Stokesovým posuvem, na jehož velikosti značně závisí síla signálu. Proces fluorescence je cyklický. Molekula fluoroforu je opakovaně excitovaná. Po určité době, silně závislé na intenzitě excitačního svazku dochází ovšem k nevratné destrukci označované jako vysvěcování(photobleaching). Podobně se může projevit vysoká koncentrace fluorescenčního barviva samnozhášením, kdy od prahové koncentrace dochází k poklesu počtu emitovaných fotonů. Mechanizmů způsobujících pokles kvantového výtěžku majících vliv v průběhu experimentu může být více. Významným se stává především styk fluoroforu s molekulami zhášedel v podobě cizích látek. Nejčastěji se jedná o mole 23

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY kulární kyslík, chrom, jód a některé ionty (Fe, Cu, Mn, Ni, Co, Hg,... ). Dalším mechanizmem je vnitřní konverze, kdy energie nezářivě přechází z excitovaných molekul na molekuly v základním stavu při srážkách, jejichž počet je ovlivněn teplotou a viskozitou prostředí. 9.2 Materiál 9.2.1 Kontaktní tělesa Kuličky jsou vyrobeny z ložiskové oceli, standardně o průměru 25,4 mm. Dostupné jsou také kuličky z Si 3 N 4. Pro menši tlaky mohou být využity kuličky měděné popřípadě hliníkové. Skleněný disk je vyroben z optického skla BK7 bez povrchové úpravy. 9.2.2 Mazivo Pro experimenty jsou použity minerální oleje BrightStock a R553/73 s viskozitou nad 0,5 Pa s za účelem dosažení vyšší tloušťky filmu i při nízkých rychlostech. 9.2.3 Fluorescenční barviva a částice Vhodné fluorescenční barviva a kvantové tečky představují klíčový prvek při aplikaci měřicí metody. Základními parametry, které musí barviva splňovat jsou vysoká míra rozpustnosti v olejích a intenzita emise určená kvantovým výtěžkem. Vhodná, dostupná jsou barviva Nile Red (Sigma) a Oil Red O (Sigma). Dostupné kvantové tečky jsou CdSe/ZnS (Sigma) s emisí o vlnové délce 540 nm danou velikostí částic. Ta se pohybuje v desítkách nanometrů. Emisní spektrum je voleno tak, aby nedocházelo k přirozené fluorescenci, která se vyskytuje především u minerálních olejů. Tloušťka filmu v kontaktu realizovaném mezi kuličkou a diskem je v závislosti na podmínkách a mazivu pohybuje přibližně do 900 nm. Pro zaručení dostatečného rozlišení musí být stopovací částice dostatečně malé. Nízké koncentrace částic eliminují zkreslení výsledků a interakci s povrchy těles. V porovnání s fluorescenčními barvivy jsou kvantové tečky mnohem stabilnější. Nepodléhají vybělování, nicméně první provedené experimenty naznačují zhášení v kontaktu ocelová kulička-skleněný disk způsobené pravděpodobně přítomností chrómu. Vyšší intenzita emitovaného svazku umožňuje kratší časy expozice. 9.3 Metoda Potup získání rychlostních profilů je založen na principech částicové velocimetrie. V případě potřeby může být doplněn o analýzu tloušťky filmu. 9.3.1 Tok maziva Přístup vyhodnocení rychlosti toku maziva standardně odečítá rychlost z pohybu stopovacích částic za jednotku času ze dvou snímků kontaktní oblasti pořízených v krátkém časovém intervalu za sebou. Vzhledem k relativně dlouhému 24

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY expozičnímu času kamery jsou vhodné dva postupy. První z nich vhodný pro nižší rychlosti využívá delších expozičních časů. Stopovací částice procházející oblastí kontaktu vysvítí na jednotlivých snímcích stopy odpovídající její dráze. Při zachování vyšší kvality snímku je možné analyzovat průchod maziva. U druhého postupu je více snímků akumulováno do jednoho obrazu. Výsledkem je vizualizace dráhy unášené částice. Pro rekonstrukci rychlostních profilů je třeba znát rozmístění částic v objemu maziva. Určení výšky ve které se částice ve filmu nachází je možné určit z interference emise vyzářené kvantovou tečkou a barvivem rozptýleném v mazivu. Pozice částice se určí na základě statistického zpracování při dostatečném množství částic v kontaktu využívající předpokladu anizotropie solidifikovaného filmu maziva. Alternativou je přímé určení pozice částic jednou z metod Nezbytný je vývoj algoritmu, který umožní převedení trajektorií kvantových teček ze snímků kontaktu na rychlostní profily. Obr. 9.5: Schema částicové velocimetrie využívající kvantové tečky. 9.3.2 Tloušťka filmu maziva 9.3.2 Společně s tokem maziva je měřena i korespondující tloušťka filmu oddělující povrchy těles v kontaktu. K vyhodnocení bude využita fluorescence barviva rozptýleného v mazivu. Na základě intenzity emise, která je proporcionální k tloušťce filmu maziva se určí rozložení tloušťky filmu [45]. 25

ZPŮSOB ŘEŠENÍ A POUŽITÉ VĚDECKÉ METODY 9.4 Výzkumný plán Výzkumný plán je rozdělen na tři části podle podmínek v kontaktu. První část umožňuje navrhnout a optimalizovat postup vyhodnocení. Druhá část se zabývá analýzou chování toku maziva v EHL kontaktu při různých podmínkách a olejích. 9.4.1 Čisté valení Při čistém valení se mazivo pohybuje v celé tloušťce filmu rychlostí odpovídající povrchům. Podmínky čistého valení umožní optimalizaci a zároveň budou sloužit jako verifikace vyhodnocení. 9.4.2 Chování toku maziva za různých podmínek Rychlostní profily se v závislosti na zatížení liší. Dosavadní poznatky v oblasti toku minerálních olejů v EHL kontaktech jsou značně omezené. Proto není jasné, který popis reologie odpovídá extrémním podmínkám nastávajícím v EHL kontaktu. Přestože tradiční predikce předpokládají lineární změnu rychlosti s tloušťkou, experimentální výsledky vykazují chování silně nerovnoměrné rozložení popsané v [18] nebo [15]. Hlavním náplní v této části je porovnání experimentálních výsledků s těmito modely při různých velikostech zatížení aplikovaného na kontakt. Možné rizika: Poměr signálu a šumu bude malý zvýšení výkonu excitačního paprsku zvýší intenzitu emise a zvýší tak sílu signálu Kvantové tečky nebudou kompatibilní s mazivem změnou materiálu nebo ligandu částic vyřeší problémy s kompatibilitou. V kontaktu bude docházet k nechtěné interferenci použitím vzorků s nízkou odrazivostí eliminuje výskyt interference. 26

ČASOVÝ ROZVRH A ETAPY ŘEŠENÍ 10 ČASOVÝ ROZVRH A ETAPY ŘEŠENÍ 10 27

ODŮVODNĚNÍ NUTNOSTI A POTŘEBNOSTI ŘEŠENÍ 11 ODŮVODNĚNÍ NUTNOSTI A POTŘEBNOSTI ŘEŠENÍ DANÉ PROBLEMATIKY V DANÉM ČASE Studium toku maziva v EHL kontaktech je oblast, která bylo doposud věnováno velmi málo pozornosti a úsilí. S nástupem nanotechnologií a širším využití fluorescenční mikroskopie je možné pomocí nových metod zkoumat komplexní chování toku maziva i v bodových kontaktech, kde je tloušťka filmu pouze řádu nm. Tok maziva je jedním ze základních parametrů, jejichž zkoumání je naprosto nezbytné pro další optimalizaci. Získáním experimentálních poznatků je možné podložit nebo vyvrátit doposud využívané teoretické modely chování maziva a značně tak přispět k pochopení dějů probíhající v EHL kontaktech. Lepším pochopením mechanismů, na kterých funguje EHL mazání umožní zvýšit spolehlivost mnoha strojních součástí a pravděpodobně propojí dosavadní poznatky v oblasti bodových kontaktů. 28

SPOLUPRÁCE S JINÝMI INSTITUCEMI 12 SPOLUPRÁCE S JINÝMI INSTITUCEMI 12 Předpokládaná je pouze spolupráce v rámci VUT Fakulty strojního inženýrství. Konkrétně s Ústavem materiálových věd a inženýrství a Ústavem matematického inženýrství prof. RNDr. Miloslavem Druckmüllerem, CSc. 29

PŘEDPOKLÁDANÉ NÁKLADY A JEJICH ZDROJE 13 PŘEDPOKLÁDANÉ NÁKLADY SPOJENÉ S ŘEŠENÍM A JEJICH ZDROJE Náklady vzniklé při řešení dizertační práce budou částečně pokryty z projektu GAČR č.14-31139p Měření rychlosti toku tekutin ve vysoce zatížených kontaktech. Úprava aparatury 150000 Kč Nákup vzorků 80000 Kč Laboratorní materiál 10000 Kč Laboratorní vybavení 100000 Kč Spotřební materiál 4000 Kč Náklady na účast na konferencích a mzda řešitele 30

CHARAKTERISTIKA PŘEDPOKLÁDANÉHO VÝSLEDKU 14 CHARAKTERISTIKA PŘEDPOKLÁDANÉHO VÝSLEDKU ŘEŠENÍ DIZERTAČNÍ PRÁCE V KATEGORIÍCH DE- FINOVANÝCH PRO ZÁKLADNÍ VÝZKUM V SOULADU S PLATNOU METODIKOU HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ VÝZKUMU A VÝVOJE 14 Předpokládaným výstupem, v kategoriích definovaných pro základní výzkum v souladu s platnou Metodikou hodnocení výsledků výzkumu a vývoje jsou tři publikace, z nichž je alespoň jedna typu Jimp nebo Jsc a jedna typu D. Doktorand musí být uveden jako hlavní autor. Tab. 1: Předpokládané výstupy Typ výstupů Počet výstupů J imp 1 D 2 31

VĚDECKÝ ŽIVOTOPIS 15 VĚDECKÝ ŽIVOTOPIS Dosažené vzdělání 2013-2015 Magisterský studijní program, Vysoké učení technické Brno, fakulta strojního inženýrství, obor konstrukční inženýrství 2010-2013 Bakalářskýský studijní program, Vysoké učení technické Brno, fakulta strojního inženýrství Praktické zkušenosti, spolupráce, projekty Diplomová práce Analýza mazaného kontaktu poddajných těles 2014 Účast na semestrálním projektu: Tribological behaviour of particles on dimpled metal on polyethylene hip joints 2014 účast na projektu: 3D tiskárna pro velkorozměrový tisk Výsledky vědeckých aktivit Hodnocení magisterského studia prospěl velmi dobře Hodnocení diplomové práce vynikající Funkční vzorek 3D tiskárna pro velkorozměrový tisk Ocenění od Hella autotechnik s.r.o. a Automotive lightning s.r.o. za nejlepší prezentaci Ostatní informace 2013 seminář Wolfram Mathematica 2016 seminář MatLab Znalost fluorescenčních a optických metod pro studium tloušťky mazacho filmu Základní dovednosti programvaní v jazycích c,c++, wolfram langue Znalost programů Inventor, AutoCad, SolidWorks,Catia, Creo, Adobe Photoshop, Mathematica, Matlab, Microsoft Office Angličtina na úrovni B1 32

BIBLIOGRAFIE BIBLIOGRAFIE 15 [1] ALBAHRANI, S., D. PHILIPPON, P. VERGNE a J. BLUET. A review of in situ methodologies for studying elastohydrodynamic lubrication. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. 2015, 230(1), 86-110. DOI: 10.1177/1350650115590428. ISSN 1350-6501. Dostupné také z: http://pij.sagepub.com/lookup/doi/10. 1177/1350650115590428 [2] GRUBIN, A.N. a I.E. VINOGRADOVA. Ivestigation of the contact of machine components. Moscow: Central scientific research institute for technology and mechanicl engineering, 1949. DSIR Trans., 337. [3] SPIKES, H A. Thin films in elastohydrodynamic lubrication: the contribution of experiment. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. 1999-1-1, 213(5), 335-352. DOI: 10.1243/1350650991542712. ISSN 1350-6501. Dostupné také z: http://pij.sagepub.com/lookup/doi/10.1243/1350650991542712 [4] HAMROCK, B. J. a D. DOWSON. Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts: Part 1 Theoretical Formulation. Journal of Lubrication Technology. 1976, 98(2), 223-. DOI: 10.1115/1.3452801. ISSN 00222305. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme. org/article.aspx?articleid=1463255 [5] HAMROCK, B. J. a D. DOWSON. Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts: Part II Ellipticity Parameter Results. Journal of Lubrication Technology. 1976, 98(3), 375-. DOI: 10.1115/1.3452861. ISSN 00222305. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection. asme.org/article.aspx?articleid=1463356 [6] HAMROCK, B. J. a D. DOWSON. Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts: Part III Fully Flooded Results. Journal of Lubrication Technology. 1977, 99(2), 264-. DOI: 10.1115/1.3453074. ISSN 00222305. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme. org/article.aspx?articleid=1463691 [7] HAMROCK, B. J. a D. DOWSON. Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Point Contacts: Part IV Starvation Results. Journal of Lubrication Technology. 1977, 99(1), 15-. DOI: 10.1115/1.3452973. ISSN 00222305. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme.org/article. aspx?articleid=1463531 [8] JOHNSON, K. L. a J. L. TEVAARWERK. Shear Behaviour of Elastohydrodynamic Oil Films. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1977, 356(1685), 215-236. DOI: 10.1098/rspa.1977.0129. ISSN 1364-5021. Dostupné také z: http://rspa. royalsocietypublishing.org/cgi/doi/10.1098/rspa.1977.0129 [9] JOHNSON, K. L. a A. D. ROBERTS. Observations of Viscoelastic Behaviour of an Elastohydrodynamic Lubricant Film. Proceedings of the Royal Society 33

BIBLIOGRAFIE A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1974, 337(1609), 217-242. DOI: 10.1098/rspa.1974.0046. ISSN 1364-5021. Dostupné také z: http: //rspa.royalsocietypublishing.org/cgi/doi/10.1098/rspa.1974.0046 [10] BAIR, Scott a W. O. WINER. A Rheological Model for Elastohydrodynamic Contacts Based on Primary Laboratory Data. Journal of Lubrication Technology. 1979, 101(3), 258-. DOI: 10.1115/1.3453342. ISSN 00222305. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx? articleid=1464190 [11] CONRY, T. F., S. WANG a C. CUSANO. A Reynolds-Eyring Equation for Elastohydrodynamic Lubrication in Line Contacts. Journal of Tribology. 1987, 109(4), 648-. DOI: 10.1115/1.3261526. ISSN 07424787. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx? articleid=1459138 [12] SPIKES, H. A. Sixty years of EHL. Lubrication Science. 2006, 18(4), 265-291. DOI: 10.1002/ls.23. ISSN 0954-0075. Dostupné také z: http://doi.wiley. com/10.1002/ls.23 [13] KANETA, M. a P. YANG. Effects of Thermal Conductivity of Contacting Surfaces on Point EHL Contacts. Journal of Tribology. 2003, 125(4), 731-. DOI: 10.1115/1.1540121. ISSN 07424787. Dostupné z: http://tribology. asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1466965 [14] ALSAAD, M., S. BAIR, D. M. SANBORN a W. O. WINER. Glass Transitions in Lubricants: Its Relation to Elastohydrodynamic Lubrication (EHD). Journal of Lubrication Technology. 1978, 100(3), 404-. DOI: 10.1115/1.3453197. ISSN 00222305. Dostupné z: http://tribology. asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1464000 [15] PLINT, M A. Traction in elastohydrodynamic contacts. ARCHIVE: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. 1847-1982 (vols 1-196). 1967-6-1, 182(1967), 300-306. DOI: 10.1243/PIME PROC 1967 182 028 02. ISSN 0020-3483. Dostupné z: http://pme.sagepub.com/lookup/doi/10.1243/ PIME PROC 1967 182 028 02 [16] BAIR, Scott, Farrukh QURESHI a Michael KHONSARI. Adiabatic Shear Localization in a Liquid Lubricant Under Pressure. Journal of Tribology. 1994, 116(4), 705-. DOI: 10.1115/1.2927321. ISSN 07424787. Dostupné z: http://tribology.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx? articleid=1460544 [17] JACOBSON, Bo. An Experimental Determination of the Solidification Velocity for Mineral Oils. A S L E Transactions. 1974, 17(4), 290-294. DOI: 10.1080/05698197408981468. ISSN 0569-8197. Dostupné z: http://www. tandfonline.com/doi/abs/10.1080/05698197408981468 34

BIBLIOGRAFIE [18] EHRET, P., D. DOWSON a C. M. TAYLOR. On lubricant transport conditions in elastohydrodynamic conjuctions. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1998, 454(1971), 763-787. DOI: 10.1098/rspa.1998.0185. ISSN 1364-5021. Dostupné také z: http://rspa.royalsocietypublishing.org/cgi/doi/10.1098/rspa.1998.0185 [19] ZHANG, Yongbin a Shizhu WEN. An Analysis of Elastohydrodynamic Lubrication with Limiting Shear Stress: Part I Theory and Solutions. Tribology Transactions. 2002, 45(2), 135-144. DOI: 10.1080/10402000208982532. ISSN 1040-2004. Dostupné z: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10. 1080/10402000208982532 [20] JABBARZADEH, A., J.D. ATKINSON a R.I. TANNER. The effect of branching on slip and rheological properties of lubricants in molecular dynamics simulation of Couette shear flow. Tribology International. 2002, 35(1), 35-46. DOI: 10.1016/S0301-679X(01)00089-5. ISSN 0301679x. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/s0301679x01000895 [21] DWYER-JOYCE, R. S., T. REDDYHOFF a J. ZHU. Ultrasonic Measurement for Film Thickness and Solid Contact in Elastohydrodynamic Lubrication. Journal of Tribology. 2011, 133(3), 031501-. DOI: 10.1115/1.4004105. ISSN 07424787. Dostupné také z: http://tribology.asmedigitalcollection. asme.org/article.aspx?articleid=1468734 [22] CANN, P. M. a H. A. SPIKES. Measurement of Pressure Distribution in EHL Development of Method and Application to Dry Static Contacts. Tribology Transactions. 2005, 48(4), 474-483. DOI: 10.1080/05698190500313460. ISSN 1040-2004. Dostupné také z: http://www. tandfonline.com/doi/abs/10.1080/05698190500313460 [23] NAKAHARA, Tsunamitsu a Kazuyuki YAGI. Influence of temperature distributions in EHL film on its thickness under high slip ratio conditions. Tribology International. 2007, 40(4), 632-637. DOI: 10.1016/j.triboint.2005.11.020. ISSN 0301679x. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/s0301679x05003324 [24] CARROLL, Nick J., Kaare H. JENSEN, Shima PARSA, N. Michele HOL- BROOK a David A. WEITZ. Measurement of Flow Velocity and Inference of Liquid Viscosity in a Microfluidic Channel by Fluorescence Photobleaching. Langmuir. 2014, 30(16), 4868-4874. DOI: 10.1021/la404891g. ISSN 0743-7463. Dostupné také z: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la404891g [25] SHEN, Zhaolong, Katherine CHEN a Benjamin SHAPIRO. Measuring Low Concentrations of Fluorescent Magnetic Nanoparticles by Fluorescence Microscopy. International Journal of Optomechatronics. 2013, 7(2), 61-66. DOI: 10.1080/15599612.2013.763512. ISSN 1559-9612. Dostupné také z: http: //www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15599612.2013.763512 [26] HUANG, YaTing, Yang LI, Dan GUO a ChunLing MENG. Probing particle removal in brush scrubber cleaning with fluorescence technique. 35

BIBLIOGRAFIE Science China Technological Sciences. 2013, 56(12), 2994-3000. DOI: 10.1007/s11431-013-5396-x. ISSN 1674-7321. Dostupné také z: http://link. springer.com/10.1007/s11431-013-5396-x [27] MCGRAY, Craig D., Samuel M. STAVIS, Joshua GILTINAN, Eric EASTMAN, Samara FIREBAUGH, Jenelle PIEPMEIER, Jon GEIST a Michael GAITAN. MEMS Kinematics by Super-Resolution Fluorescence Microscopy. Journal of Microelectromechanical Systems. 2013, 22(1), 115-123. DOI: 10.1109/JMEMS.2012.2216506. ISSN 1057-7157. Dostupné také z: http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6313874 [28] GENERALOVA, Alla N., Vladimir A. OLEINIKOV, Alyona SUKHANOVA, Mikhail V. ARTEMYEV, Vitaly P. ZUBOV a Igor NABIEV. Quantum dotcontaining polymer particles with thermosensitive fluorescence. Biosensors and Bioelectronics. 2013, 39(1), 187-193. DOI: 10.1016/j.bios.2012.07.030. ISSN 09565663. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/s0956566312004721 [29] LUGT, P. M. a G. E. MORALES-ESPEJEL. A Review of Elasto- Hydrodynamic Lubrication Theory. Tribology Transactions. 2011, 54(3), 470-496. DOI: 10.1080/10402004.2010.551804. ISSN 1040-2004. Dostupné také z: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10402004.2010.551804 [30] PONJAVIC, Aleks, Mourad CHENNAOUI a Janet S. S. WONG. Through- Thickness Velocity Profile Measurements in an Elastohydrodynamic Contact. Tribology Letters. 2013, 50(2), 261-277. DOI: 10.1007/s11249-013- 0118-x. ISSN 1023-8883. Dostupné také z: http://link.springer.com/10.1007/ s11249-013-0118-x [31] PONJAVIC, Aleks a Janet S. S. WONG. The effect of boundary slip on elastohydrodynamic lubrication. RSC Adv. 2014, 4(40), 20821-20829. DOI: 10.1039/C4RA01714E. ISSN 2046-2069. Dostupné také z: http://xlink.rsc. org/?doi=c4ra01714e [32] PONJAVIC, Aleks, Luca DI MARE a Janet S. S. WONG. Effect of pressure on the flow behavior of polybutene. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. 2014, 52(10), 708-715. DOI: 10.1002/polb.23472. ISSN 08876266. Dostupné také z: http://doi.wiley.com/10.1002/polb.23472 [33] ŠPERKA, P., I. KŘUPKA a M. HARTL. Evidence of Plug Flow in Rolling Sliding Elastohydrodynamic Contact. Tribology Letters. 2014, 54(2), 151-160. DOI: 10.1007/s11249-014-0320-5. ISSN 1023-8883. Dostupné také z: http://link.springer.com/10.1007/s11249-014-0320-5 [34] GUO, F., P. L. WONG, M. GENG a M. KANETA. Occurrence of Wall Slip in Elastohydrodynamic Lubrication Contacts. Tribology Letters. 2009, 34(2), 103-111. DOI: 10.1007/s11249-009-9414-x. ISSN 1023-8883. Dostupné také z: http://link.springer.com/10.1007/s11249-009-9414-x 36