Effect of Surface Texturing on Friction and Film Thickness under Starved Lubrication Conditions
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato disertační práce se zabývá vlivem mělkých mikro-textur na tření a tloušťku filmu v mazaných nekonformních kontaktech za extrémních podmínek a za podmínek hladovění kontaktu. Měření byla realizována na tribometru v konfiguraci ball-on-disk. Kontakt byl pozorován pomocí vysokorychlostní kamery. Pro stanovení součinitele tření byl využit snímač krouticího momentu. V této studii byly popsány dva typy mikrotextur – mikrovtisky a příčné mikrodrážky. Výsledky naznačují, že za podmínek hladovění vedou mikrovtisky ke snížení tření a to díky nárůstu tloušťky mazacího filmu. Mechanismus doplňování mikrovtisků čerstvým mazivem je pravděpodobně způsoben kapilárními jevy ve vstupní oblasti. Třecí plochy s příčnými mikrodrážkami, jejichž délka byla menší než průměr Hertzova kontaktu, potom obecně vykazovaly lepší tribologické parametry ve srovnání s hladkými povrchy. Příčné mikrodrážky vedly k výraznému nárůstu tloušťky mazacího filmu za podmínek hladovění i za extrémních provozních podmínek (protisměrný pohyb). Numerické simulace přechodových jevů příčných mikrodrážek ukázaly dobrou shodu s experimentálními výsledky.
This PhD thesis focuses on studying the effects of shallow micro-textures on friction and film thickness of lubricated non-conformal contacts under extreme and starved conditions. Measurements were carried out using a ball-on-disc tribometer equipped with high speed camera and torque sensor. Two types of micro-textures have been assessed in this study, micro-dents and transverse micro-grooves. The results reveal that micro-dents are helpful in reducing friction under starved conditions due to the film thickness enhancement. The mechanism of filling the depleted micro-dents with fresh lubricant is probably attributed to the capillary effect in the inlet zone under starvation. On the other hand, the rubbing surfaces with transverse shallow micro-grooves with a length less than the diameter of the Hertzian contact have an improved tribological performance in comparison with smooth surfaces. Indeed, transverse shallow micro-grooves showed a significant enhancement of film thickness under starvation and under extreme operating condition (reverse motion). The numerical simulation of the transient behavior of transverse limited micro-grooves showed accepted agreement with experimental results.
This PhD thesis focuses on studying the effects of shallow micro-textures on friction and film thickness of lubricated non-conformal contacts under extreme and starved conditions. Measurements were carried out using a ball-on-disc tribometer equipped with high speed camera and torque sensor. Two types of micro-textures have been assessed in this study, micro-dents and transverse micro-grooves. The results reveal that micro-dents are helpful in reducing friction under starved conditions due to the film thickness enhancement. The mechanism of filling the depleted micro-dents with fresh lubricant is probably attributed to the capillary effect in the inlet zone under starvation. On the other hand, the rubbing surfaces with transverse shallow micro-grooves with a length less than the diameter of the Hertzian contact have an improved tribological performance in comparison with smooth surfaces. Indeed, transverse shallow micro-grooves showed a significant enhancement of film thickness under starvation and under extreme operating condition (reverse motion). The numerical simulation of the transient behavior of transverse limited micro-grooves showed accepted agreement with experimental results.
Description
Citation
ALI, F. Effect of Surface Texturing on Friction and Film Thickness under Starved Lubrication Conditions [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2015.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (předseda)
prof. Motohiro Kaneta (člen)
Dr. Romeo Glovnea (člen)
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (člen)
Prof.Dr.-Ing. Gerhard Poll (člen)
Ing. Milan Omasta, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2015-07-24
Defence
DDP splňuje požadavky plynoucí z § 47 Zákona č.111/1998 Sb., O vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů a z článku 41 Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně.
DDP obsahuje původní výsledky uveřejněné mj. v článcích v impaktovaných časopisech.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení