Surface texturing of rubbing surfaces represents the way how to increase tribological performances by improving the lubrication film formation and diminishing friction and wear. Its application in machine components requires detailed understanding of the mechanism taking place between rubbing surfaces in microscopic scale. This diploma thesis is focused on the processes taking place in tribology systems to consider the possibility of surface texturing applications in highly loaded machine parts operated under transient operational conditions.

The dissertation thesis deals with an experimental study of an elastohydrodynamic contact under insufficient lubricant supply. Theoretical studies published in this research area focus mainly on the development of theoretical models and there is an insufficient number of experimental studies which validate these models. There are two basic methods of starvation severity control in published theoretical models: by positioning of an inlet meniscus and by setting the thickness of an oil layer in the vicinity of contact inlet. The second method is more suitable when considering a wide range of operating conditions, however it is difficult to ensure experimentally. This thesis presents original experimental results and aims to describe the starvation severity level as a function of the inlet film thickness. Deeper understanding of fundamental processes in starved elastohydrodynamic contacts enables the development of more precise models, better ability of prediction of the starvation and improves the ability to avoid starvation in the early design process of key tribological components.

This dissertation is focused on experimental study of lubricant film behavior under transient conditions. For real machine parts such as gears, roller bearings and cam mechanism the operating conditions such as speed, load and radius of curvature of rubbing surfaces are vary during the working cycle. Change in operating conditions may pose an increased risk of the lubricating film breakdown. Direct contact of rubbing surfaces at the time of the lubricating film breakdown causes an increase in friction and wear. The high-speed CMOS camera was used to record the dynamic changes in lubricating film thickness during the experiment. The optical interferometry method has been used for reverse reconstruction of lubricating film thickness of the recorded interferograms. It was confirmed that the operating parameters have a major impact on the formation of lubricant film and its thickness and a certain combination of boundary conditions can cause lubricating film rupture. The obtained results showed, that modified topography of the rubbing surfaces can help to increase the lubrication film thickness especially in critical phases of working cycle.

Disertační práce se zabývá chováním a odezvou elastohydrodynamického (EHD) mazacího filmu za neustálených provozních podmínek. V úvodní části práce jsou shrnuty poznatky z oblasti EHD mazání; od jeho historie, přes základní mechanismy mazání a používané experimentální metody, až po nedávno publikované studie zaměřené na transientní podmínky. Hlavním cílem práce bylo experimentálně objasnit vliv provozních parametrů a reologických vlastností maziv na chování mazacího filmu v bodovém kontaktu při jeho nárazovém zatěžování a vystavení příčným vibracím. Za tímto účelem byla vyvinuta laboratorní zařízení umožňující měření rozložení mazacího filmu a tření za kontrolovaných nestacionárních podmínek. Experimenty odhalili zásadní roli přibližovacích a zatěžovacích rychlostí na formování stlačených mazacích filmů při nárazovém zatěžování. Výsledky byly srovnávány s nedávným teoretickým řešením. Bylo ukázáno na jeho nedostatky, jež byly následně odstraněny implementací empirických vztahů zohledňujících reologii maziv. V případě příčných vibrací byly nalezeny hranice selhání mazacího filmu a určeny vztahy popisující vliv příčných vibrací na centrální tloušťku filmu a její fluktuace jednotně pro všechny maziva. Závěrečná část práce poskytuje nový pohled na reologii maziv pomocí inovativního přístupu měření třecích reakcí maziva současně ve dvou směrech kontaktu za podmínek příčných vibrací. Tyto původní výsledky rozšiřují pochopení mechanizmů EHD mazání a mohou být použity k dokonalejším návrhům strojů, a vylepšit tak jejich účinnost, spolehlivost a životnost.

Lubrication contamination and degradation is one of the major causes of unexpected failure of tribological nodes. As a result, different levels of maintenance are introduced in practice, leading to a longer service life of the lubricated node. These systems often include sophisticated on-line diagnostic tools that can be used to evaluate a sample of a lubricant using certain variables such as viscosity, number of particles, humidity, dielectric constant, etc. Based on changes of these variables some systems can make corrective measures such as filtering or complete replacement of lubricant. Therefore, the aim of this experimental thesis is to determine the influence of lubrication contamination (solid particles, moisture) and degradation (oxidation) on the lubricating film behavior with respect to its limit bearing capacity. To examine the thickness of the lubricating film, friction and wear, an optical and MTM tribometer, in the ball-on-disc configuration, was used.

Presented diploma thesis deals with experimental study of fluid induced instabilities which occur in rotating machinery with journal bearings. The first part describes the oil whirl and oil whip instabilities. It also gives an example of optical methods used for observation of journal bearings. Next part is dedicated to modifications of an existing test rig that were necessary for carrying out experiments. Finally, there are presented results of experiments that define the effect of initial conditions on appearance of instabilities.

Tato disertační práce se zaměřuje na studium závislosti mezi reakčním momentem ložiska mazaného plastickým mazivem s lithným mýdlem a vlastnostmi maziva, jako například tloušťka vytvářeného mazacího filmu, jeho reologie, struktura zpevňovadla, trakční vlastnosti či vliv topografie povrchu. Typ maziva poskytujícího nižší odpor závisí na podmínkách provozu ložiska, zejména rychlosti. Chování mazacího filmu za nízkých rychlostí má vliv na reakční moment ložiska v nízkých rychlostech. Mez toku a trakční chování koreluje s momentem ložiska za vysokých rychlostí. Schopnost zpevňovadla vstupovat do kontaktu má vliv na tloušťku filmu, vzhled kavitační oblasti na výstupu kontaktu a chování hladovění. Důvod vstupu zpevňovadla do kontaktu je jeho chemická struktura. Vysoká polárnost hydroxylových sloučenin zpevňovadla podporuje jeho vtažení kontaktními povrchy. Mazivo s nejvyšší polaritou prokázalo na površích obsahujících denty nejčastější vstup do prostoru dentů. Na základě předchozích pozorování je navržen popis principu mechanismu mazání.

The diploma thesis deals with the analysis of the effects surface texturing on starved contact. Experimental verification was realized on apparatus simulating contact between a steel ball and glass disc using colorimetric interferometry and high-speed camera. The work deals with lubrication regimes, problems with starved contacts and surface texturing which can reduce effects of starvation on non-conformal surface contacts.

This master’s thesis describes mechanism of lubricating film forming and its thickness in contact of a metal hip joint ball and a glass disc with chromium layer with presence of bovine serum as substitute of synovial fluid occured in a natural joint. Lubricating film thickness is evaluated by a thin film colorimetric interferometry, results are ploted at graphs representing dependence of lubricating film thickness on experiment duration or on mutual speed of articulating surfaces. There is described the influence of concentration of bovine serum and different kinematic conditions on lubricating film forming. From observed interferograms is apparent the adsorption of proteins to glass disc and femoral head surfaces, denaturation and formation of protein aggregations affecting the residual lubricating film thickness.

The diploma thesis deals with The study of transition between fully flooded and starved regimes in EHL Contact. The work is focused on problems of starved contact and surface texturing of rubbing surfaces. Surface texturing of rubbing surfaces is one of the adjustments that cause in a sense improved lubricity and reduce friction and wear. The aim of this study is to compare numerical models with real experimental results measured on the Experimental apparatus.