Výzkumnéaktivity

Nové technologie pro systémy s kapalinovým mazáním

Abstrakt:
Cílem je výzkum a vývoj technologií kapalinového mazání, které výrazně ovlivňují výkonnost a spolehlivost součástí, strojů a systémů. Řešení jsou flexibilní a efektivní díky metodám založeným na komerčních i vlastně vyvinutých experimentálních postupech. Nové poznatky a technologie třecích rozhraní jsou často klíčové pro zlepšení funkčnosti a vznik inovativních technických řešení.

Cíle výzkumu:

  • Objasnit mechanismy kapalinového mazání valivých a kluzných kontaktů fungující ve spojení povrchů (textury a/nebo povlaků), maziv (základových složek a/nebo přísad) a materiálu.

  • Vyvinout nové technologie kapalinového mazání pro zvýšení životnosti, spolehlivosti a energetické účinnosti, nebo pro vznik inovativních technických řešení.

  • Vyvinout a využít unikátní optickou a elektrickou metodu pro analýzu a měření tribologických dějů v kluzných i valivých kontaktech v laboratorním měřítku modelující reálné provozní podmínky provozu strojů.

  • Dodávat na trh specializované tribometry pro specifické potřeby průmyslových partnerů, které jim pomohou dále posouvat výzkum a vývoj produktů.

Specifikace výzkumu:
Hladký a spolehlivý chod mnoha tribologických rozhraní ve strojích je umožněn díky správně a optimálně navržené technologii kapalinového mazání. Vhodná kombinace povrchů a maziv pomáhá dlouhodobě přenášet provozní zatížení s nízkými ztrátami energie vlivem tření. Cílem je obvykle plné oddělení povrchů souvislým mazacím filmem, které závisí na provozních podmínkách, reologických vlastnostech maziv, mechanických vlastnostech, geometrii a topografii povrchu kontaktních těles. Výsledkem je snížení opotřebení, stabilní chování rozhraní a nízké energetické nároky na provoz strojů a zařízení, což přispívá ke snižování energetické náročnosti strojů a emisí CO₂.

Metodologie výzkumu využívá komerčních i vlastně vyvinutých tribometrů, které simulují tribologická rozhraní v laboratorním měřítku. Mezinárodně uznávané jsou pokročilé optické metody in-situ analýzy a měření tribologických parametrů, které poskytují detailní vhled do mechanismů mazání. Dlouholeté zkušenosti a široké spektrum experimentálních zařízení umožňují volit optimální konfigurace experimentů, provádět pokročilou analýzu dat a správně interpretovat výsledky.

Výsledky výzkumu se uplatňují při konstrukci kluzných a valivých uložení, jako jsou ložiska, ozubení, lineární vedení, vačky či spojky. Kombinace poznatků z povrchového inženýrství, reologie maziv a mechaniky tekutin v podobě analytických a numerických modelů napomáhá vývoji nových a efektivnějších technických řešení. Nové poznatky jsou tak klíčovým faktorem pro inovace současných technologií a vznik zcela nových aplikací.

Publikace:
ZAPLETAL, T.; ŠPERKA, P.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. The effect of surface roughness on friction and film thickness in transition from EHL to mixed lubrication. TRIBOLOGY INTERNATIONAL, 2018, vol. 128, no. 1, p. 356-364. ISSN: 1879-2464.
https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.07.047

KOŠŤÁL, D.; ŠPERKA, P.; SVOBODA, P.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. Influence of lubricant inlet film thickness on EHL contact starvation. ASME Transaction, Journal of Tribology, 2017, vol. 139, no. 5, p. 1-10. ISSN: 0742-4787. https://doi.org/10.1115/1.4035777

HABCHI, W.; ŠPERKA, P.; BAIR, S. Is Elastohydrodynamic Minimum Film Thickness Truly Governed by Inlet Rheology?. Tribology Letters, 2023, vol. 71, no. 3, ISSN: 1023-8883. https://doi.org/10.1007/s11249-023-01771-y

Partneři a spolupráce:
Daido Metal Czech s.r.o., Švédské valy 1309/6, 627 00 Brno, Česká republika.

ZKL Výzkum a vývoj a.s., Jedovnická 2346/8, 628 00 Brno, Česká republika.

JTEKT Bearings Czech Republic, Pavelkova 253/5, Bystrovany, 779 00 Olomouc, Česká republika.

Robert Bosch GmbH, Robert-Bosch-Platz 1, 70839 Gerlingen-Schillerhöhe, Německo.

ENEOS corp., Yokohama, Japonsko.

Projekty:
MEBioSys – Strojní inženýrství biologických a bioinspirovaných systémů, OP JAK – Špičkový výzkum, CZ.02.01.01/00/22_008/0004634, 2023-2028.

Termohydrodynamické účinky mezného skluzu a texturování povrchu kluzných kontaktů, Grantová agentura České republiky – standardní projekty, 22-29874S, 2022-2024.

Reologické vlastnosti tenkých mazacích filmů v bodových kontaktech při přechodu do smíšeného mazání, Grantová agentura České republiky – standardní projekty, GA21-28352S, 2021-2023.

Termoelastohydrodynamika povlakovaných polymerních ozubení, Grantová agentura České republiky – mezinárodní projekty, GC18-26849J, 2018-2020.

Kontaktní osoba:
Ing. Petr Šperka, Ph.D.