In-situ studium změny topografie třecích povrchů v elastohydrodynamickém kontaktu Ing. Petr Šperka Školitel: prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. Ústav konstruování Odbor konstruování strojů Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně Obhajoba In-situ studium disertační změny práce topografie třecích povrchů v EHD kontaktu
Obsah Úvod do problematiky Shrnutí současného stavu poznání Cíle disertační práce Experimentální aparatura a metody Výsledky a diskuze Souhrn nových poznatků Závěr 1/20
Úvod do problematiky Elastohydrodynamický režim mazání 2/20
Formulace problému Význam nerovností v EHD kontaktu je podstatný Povrchové nerovnosti se v EHD kontaktu deformují Způsoby řešení: Plné numerické řešení EHD kontaktu s nerovnostmi v časových krocích Obecný a systematický popis chování nerovností v EHD kontaktu Model amplitudového útlumu Lubrecht, Venner a Hooke 1999 Popis změny amplitudy harmonických nerovností 3/20
Shrnutí současného stavu poznání Model amplitudového útlumu Čisté valení hladký kontakt útlum nerovností 4/20
Shrnutí současného stavu poznání Model amplitudového útlumu Valení s částečným skluzem hladký kontakt útlum nerovností komplementární vlna celkové chování 5/20
Shrnutí současného stavu poznání Teoretické studie Experimentální studie Čisté valení Venner 1999, Lubrecht 1999; Hooke 2004 Valení s částečným skluzem Greenwood 1993; Venner 2006; Hooke 2007; Lubrecht 2011; Morales-Espejel 2009 Vliv reologie maziv Hooke 2006, 2007; Chapkov 2006 Vliv hladovění Venner 2006; Labiau 2008; Zoelen 2009 Aplikace modelu pro predikci deformací a nástupu smíšeného mazání Aplikace Masen 2003; Morales-Espejel 2010 Aplikace modelu pro predikci fluktuací tlaku a napětí Gabelli 2008; Hooke 2009; Morales-Espejel 2011 Modelové nerovnosti Guangteng 1999, 2000 Kaneta 2003 Glovnea 2003 Choo 2003, 2006, 2007 Felix-Quinonez 2004, 2005 a další Reálné nerovnosti 6/20
Cíl disertační práce Experimentální ověření teoreticky navrženého modelu amplitudového útlumu na površích s reálnými nerovnostmi. Dílčí cíle čisté valení analýza predikce valení s částečným skluzem analýza?????? Investigating the Effect of Surface Finish on Mixed EHL, J. WANG 2008 7/20
Experimentální aparatura a metody Aparatura: Vysokotlaký tribometr v konfiguraci kulička-disk, Hartl 2001. Metody: Interferometrie s řízenou změnou fáze, Křupka 2007, Šperka 2007. Kolorimetrická interferometrie, Hartl 2001. Experimentální aparatura In-situ měření servomotor kodér 8/20
Výsledky: čisté valení - analýza Analýza měření reálných povrchů za podmínek čistého valení výsledky měření Topografie povrchu Rozložení tloušťky mazacího filmu 9/20
Výsledky: čisté valení - analýza Analýza měření reálných povrchů za podmínek čistého valení výsledky měření postup zpracování 10/20
Výsledky: čisté valení - analýza Analýza měření reálných povrchů za podmínek čistého valení výsledky měření postup zpracování porovnání s teoretickým průběhem 11/20
Výsledky: čisté valení predikce Porovnání predikce s měřením reálných povrchů za podmínek čistého valení postup výpočtu predikce 12/20
Výsledky: čisté valení predikce Porovnání predikce s měřením reálných povrchů za podmínek čistého valení postup výpočtu predikce výsledky 13/20
Výsledky: valení s částečným skluzem analýza Analýza chování reálných nerovností výsledky měření Topografie = 0 = 1 14/20
Výsledky: valení s částečným skluzem analýza Analýza chování reálných nerovností výsledky měření porovnání s teoretickým průběhem 15/20
Valení s částečným skluzem Čisté valení Další výsledky Vliv orientace povrchových nerovností. Vliv fázové změny. Modelové nerovnosti. Disk rychlejší než kulička ( = 1) Kulička rychlejší než disk ( = -1) 16/20
Souhrn nových poznatků Metody přístupu In-situ způsob měření topografie povrchu a tloušťky mazacího filmu. FFT zpracování měření reálných povrchů podpořený simulacemi vlivu chyb. Výsledky - čisté valení Výsledky analýzy poprvé verifikovaly model amplitudového útlumu na reálných površích. Prezentovány nové informace o limitech použitelnosti modelu na reálných površích. Výsledky s podélně orientovanými nerovnosti, které potvrzují předpoklady o vlivu směrovosti. Výsledky - valení s částečným skluzem Poprvé byla cíleně analyzována amplituda druhé složky (komplementární vlny) popisující chování za podmínek valení s částečným skluzem na reálných površích. Trend výsledků koresponduje s publikovanými průběhy. 17/20
Význam pro budoucí rozvoj Pro naplnění vizí dalšího zdokonalení energetické účinnosti strojů a udržitelného rozvoje lidské společnosti představuje Přesnější a dokonalejší hodnocení vlivu topografie povrchu na životnost a opotřebení strojních prvků pracujících za podmínek EHD perspektivní budoucí cestu. 18/20
Publikace v impaktovaném časopise Prezentováno na: 36th Leeds Lyon Symposium on Tribology: Multi-facets of Tribology. Publikováno v: ŠPERKA P., KŘUPKA I., HARTL M., Experimental study of real roughness attenuation in concentrated contacts, Tribology International, 2010, vol. 43, no. 10, p. 1893-1901, DOI: 10.1016/j.triboint.2009.11.003a. Prezentováno na: 37th Leeds Lyon Symposium Special Issue: Tribology for Sustainability: Economic, Environmental and Quality of Life. Publikováno v: ŠPERKA P., KŘUPKA I., HARTL M., Experimental study of real roughness attenuation in rolling/sliding concentrated contacts. Tribology International, 2011, doi:10.1016/j.triboint.2011.06.006. 19/20
Děkuji vám za pozornost Petr Šperka Ústav konstruování Odbor konstruování strojů Fakulta strojního inženýrství Vysoké učení technické v Brně Obhajoba In-situ studium disertační změny práce topografie třecích povrchů v EHD kontaktu 1. prosince 2011, Vysoké ÚK, Vysoké učení technické učení technické v Brně v Brně
Otázky oponentů 21/15
Otázky oponentů Fundamentals of tribology, Gohar 2008 22/15
Otázky oponentů 3. Vychádzajúc z predpokladu, že existuje tzv. rovnovážna drsnosť funkčného povrchu, ktorá sa v procese trenia a mazania obnovuje v závislosti od parametrov zaťaženia, môžeme predpokladať, že obdobný jav je aj u modifikovaných povrchov? Fundamentals of tribology, R. GOHAR MORALES-ESPEJEL, G.E.; GABELLI, A. The Behaviour of Indentation Marks in Rolling - Sliding Elastohydrodynamically Lubricated Contacts. Tribology Transactions, 2011, vol. 54, no. 4, p. 589-606. 23/15
Názor Aký vplyv môže mať aditívovanie olejov nanočasticami na priebeh EHD modelovaných nerovnostiach s hĺbkou menej ako 500 nm. a EHL procesov v http://genesismorocco.blogspot.com/ 24/15
Otázky oponentů 4. Může se doktorand vyjádřit, na základě jakých poznatků vymezil zdroje chyb, provedl jejich kvantifikaci a jakým postupem hodnotil jejich vliv na výsledky? Vliv aditivního šumu [1] Vliv chyb vyhodnocení tloušťky a topografie (vstupní data) [2] [1] Vliv pohybového rozmazání [3] [3] [2] 25/15
Otázky oponentů 5. Může se doktorand vyjádřit k analýze podstatných a nepodstatných veličin u použitých modelů? Jaké je stanovisko doktoranda k věrohodnosti použitých modelů? Model amplitudového útlumu Empirické vztahy Odvozeny na základě plného řešení EHD kontaktu a semianalytického přístupu Například parametr dle Lubrecht, Venner 1999 26/15