Snižování tření mazaných kontaktů změnou tepelné vodivosti materiálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Diplomová práce se zabývá vlivem tepelných vlastností kontaktních materiálů na tření, tloušťku mazacího filmu a teplotu v EHD kontaktu. Práce se zaměřuje na konfiguraci ball on disc, přičemž experimentální materiály obou kontaktních těles jsou v širokém spektru tepelných vlastností. V práci jsou navrženy a použity nové kontaktní dvojice s cílem získání závislosti tepelných vlastností kontaktních těles na chování EHD kontaktu. Pro pozorování tloušťky mazacího filmu je využito metody kolorimetrické interferometrie a pro pozorování teploty v kontaktu infračervené termografie. Autor představuje předpoklad šíření tepla v kontaktu na základě rozdílných mechanismů šíření tepla. Pro veškeré kombinace kontaktních dvojic jsou navozeny totožné podmínky, jako je kontaktní tlak, střední rychlost, skluz a teplota okolí, proto jsou rozdíly ve výsledcích přisuzovány právě rozdílným termálním jevům v kontaktu způsobenými tepelnými vlastnostmi kontaktních těles. V případě kontaktních těles s omezenými schopnostmi odvodu tepla z kontaktu je pozorováno snížení koeficientu tření až o 50 %, což je přisuzováno navýšení teploty maziva, což vede ke snížení jeho viskozity. To je potvrzeno metodou infračervené termografie, kdy je pozorována výrazně vyšší teplota maziva v případě kombinace kontaktních materiálů s nižší schopností odvodu tepla z kontaktu.
This thesis deals with an experimental study regarding the effects of the thermal conductivity of contact bodies on the friction, lubricant film thickness and temperature distribution in EHL contact. The thesis focuses on the configuration of the ball on disc contact. The contact body materials are characterized by a wide range of thermal properties. New contact pairs are proposed and used in the study in order to make the contact bodies’ thermal properties dependent on the behaviour of EHL contact. The colorimetric interferometry method is used to measure the lubricant film thickness and the infrared thermography method is used to observe the temperature distribution in EHL contact. The author presents the assumed mechanism of heat transfer within EHL contact on the basis of different heat transfer mechanisms. The same conditions – such as the Hertz pressure, mean entrainment speed, sliding speed and ambient temperature – are induced for all the contact pair combinations. That is why the differences in the results are attributed to the different thermal phenomena in the contact, caused by the thermal properties of the contact bodies. In the case of contact bodies with a reduced heat dissipation capability, a reduction of the friction coefficient of up to 50 % is observed, which is attributed to an increase in the lubricant temperature, resulting in a decrease in its viscosity. This is confirmed by the infrared thermography method, whereby a significantly higher lubricant temperature is observed in the case of a combination of contact materials with a lower heat dissipation capability.
This thesis deals with an experimental study regarding the effects of the thermal conductivity of contact bodies on the friction, lubricant film thickness and temperature distribution in EHL contact. The thesis focuses on the configuration of the ball on disc contact. The contact body materials are characterized by a wide range of thermal properties. New contact pairs are proposed and used in the study in order to make the contact bodies’ thermal properties dependent on the behaviour of EHL contact. The colorimetric interferometry method is used to measure the lubricant film thickness and the infrared thermography method is used to observe the temperature distribution in EHL contact. The author presents the assumed mechanism of heat transfer within EHL contact on the basis of different heat transfer mechanisms. The same conditions – such as the Hertz pressure, mean entrainment speed, sliding speed and ambient temperature – are induced for all the contact pair combinations. That is why the differences in the results are attributed to the different thermal phenomena in the contact, caused by the thermal properties of the contact bodies. In the case of contact bodies with a reduced heat dissipation capability, a reduction of the friction coefficient of up to 50 % is observed, which is attributed to an increase in the lubricant temperature, resulting in a decrease in its viscosity. This is confirmed by the infrared thermography method, whereby a significantly higher lubricant temperature is observed in the case of a combination of contact materials with a lower heat dissipation capability.
Description
Citation
ŠNEVAJS, M. Snižování tření mazaných kontaktů změnou tepelné vodivosti materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční inženýrství
Comittee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. David Paloušek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (člen)
prof. RNDr. Matej Daniel, Ph.D. (člen)
Ing. Kateřina Dočekalová, Ph.D. (člen)
Ing. Bronislav Růžička, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Koiš (člen)
doc. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-06-18
Defence
Student prezentoval výsledky své diplomové práce a zodpověděl otázky oponenta.
Otázky oponenta:
1. Přesnost a rozlišitelnost měření teploty užitím infračervené termografie je v textu zmíněna jen letmo. Prosím o vyjádření k této otázce, zejména ve vazbě mezi digital level a šumem a dále na kalibraci emisivity. ZODPOVĚZENO.
2. Podrobněji vysvětlete, jakými fyzikálními mechanismy jsou způsobeny rozdíly v podélných profilech tloušťky mazacího filmu na obr. 6-4 (str. 91) pro případy SRR 1 a -1. ZODPOVĚZENO.
3. V práci jsou několikrát citovány dvě teorie vlivu tepelných vlastností na tloušťku mazacího filmu: Kanetova (2016) a Habchiho (2016). Prosím o jejich porovnání ve světle výsledků experimentů uvedených v diplomové práci. ZODPOVĚZENO.
4. Vysvětlete souvislost mezi tepelnou vodivostí povrchů a vznikem povrchového únavového opotřebení (pittingu) v případě EHD kontaktů. ZODPOVĚZENO.
Otázky členů komise k DP:
5. prof. Hartl: Byla Kanetova hypotéza někdy experimentálně pozorována? ZODPOVĚZENO.
6. prof. Daniel: Jsou Vaše zjištění obecně platná pro všechna maziva? Jaká jsou případně omezení? ZODPOVĚZENO.
7. Ing. Koiš: Jakou oblast použití studovaných materiálů byste doporučil? ZODPOVĚZENO.
8. Ing. Dočekalová: Jak by praktické využití v případě zmíněných strojních součástí vypadalo? ZODPOVĚZENO. Mají zmíněné typy povlaků stejné tepelné vodivosti? ZODPOVĚZENO.
9. Ing. Čermák: Jak ovlivňuje tloušťka povlaku vlastnosti celého tělesa? ZODPOVĚZENO. Jak by situace vypadala, kdyby bylo celé těleso z daného materiálu? ZODPOVĚZENO. Pokud bude jedno nebo obě tělesa z nízkovodivého materiálu, respektive z oceli, v čem bude hlavní rozdíl ve smyslu tloušťky filmu? ZODPOVĚZENO.
8. Ing. Dočekalová: Jak by praktické využití v případě zmíněných strojních součástí vypadalo? ZODPOVĚZENO. Mají zmíněné typy povlaků stejné tepelné vodivosti? ZODPOVĚZENO.
9. Ing. Čermák: Jak ovlivňuje tloušťka povlaku vlastnosti celého tělesa? ZODPOVĚZENO. Jak by situace vypadala, kdyby bylo celé těleso z daného materiálu? ZODPOVĚZENO. Pokud bude jedno nebo obě tělesa z nízkovodivého materiálu, respektive z oceli, v čem bude hlavní rozdíl ve smyslu tloušťky filmu? ZODPOVĚZENO.
10. doc. Mazůrek: Jak se stanovuje rychleji pohybující se komponenta, pokud rychlost je relativní? ZODPOVĚZENO. Platí uvedené zákonitosti pro kontakt dvou stejných koulí? ZODPOVĚZENO.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení