Projekti / Programi
Nova zasnova EHD kontaktov z upoštevanjem pojavov na stiku trdno-tekoče
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.11.03 |
Tehnika |
Konstruiranje |
Specialna razvojna znanja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T210 |
Tehnološke vede |
Strojništvo, hidravlika, vakuumska tehnologija, vibracije in akustično inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
TRIBOLOGIJA, TRENJE, ELASTO-HIDRODINAMIČNO MAZANJE, PREVLEKE NA OSNOVI DIAMANTU PODOGNEGA OGLJIKA, ENERGIJSKE IZGUBE, OMOČLJIVOST, ZDRS OB POVRŠINI.
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
33657 |
dr. Marko Polajnar |
Konstruiranje |
Vodja |
2019 - 2021 |
105 |
Organizacije (1)
Povzetek
Predlagani projekt se osredotoča na zasnovo novih in inovativnih elasto-hidrodinamičnih (EHD) kontaktov, ki zagotavljajo izredno nizke energijske izgube zaradi bistveno znižanega trenja na stiku trdno-tekoče v povsem realnih mazalnih pogojih.
V zadnjih letih smo namreč uspeli narediti enega od večjih korakov v spremembi mazanja in predstavili izjemno znižanje trenja zaradi povsem novega mazalnega pojava v makroskopskih EHD kontaktih; to je zdrs maziva ob površini. Tako smo bili prvi, ki smo poročali o skoraj 50 % znižanju trenja v EHD kontaktih, in sicer s spremembo omočljivosti ter polarne površinske energije trdnih površin za površinsko napetost maziv. Ta ključni dosežek je pritegnil pozornost znanstvene skupnosti in industrije. Vendar pa je bil ta osupljiv pojav do sedaj potrjen le za povsem bazna olja, medtem ko mora biti za uspeh v industrijskih in avtomobilskih aplikacijah potrjen tudi za realna, polno-formulirana olja. Ker zaradi prisotnosti aditivov na površinah prihaja celo do močnejše pasivacije, je izid tega projekta zelo obetajoč in bi lahko pomenil popolno spremembo v prihodnji tehnologiji aditivov ter izjemno znižanje porabe energije zaradi trenja, ki trenutno skupaj predstavlja 25 % skupne proizvedene energije na svetu.
V tem projektu bomo snovali inovativne in zelo učinkovite EHD kontakte, z upoštevanjem interakcij in pojavov na stiku trdno-tekoče, ki znatno vplivajo na EHD trenje. Za dosego tega bomo DLC prevleke, ki inducirajo zdrs zaradi nizke površinske energije, kombinirali s formuliranimi olji ter tako zajeli prevleke in olja, ki se pogosto uporabljajo v avtomobilskih in industrijskih aplikacijah. Za zagotovitev dokaza za koncept, ki bo uporabljen v tem projektu, trenutno že imamo spodbudne rezultate z nekaterimi DLC prevlekami in formuliranimi olji, vendar pa mora biti to sistematično in znanstveno potrjeno za široko območje kontaktnih pogojev in uporabljenih materialov. Prav zato mora biti za dejansko industrijsko implementacijo ta koncept pokazan za nekaj običajno uporabljanih formuliranih olj, za DLC prevleke in druge površine, skupaj s popolnim in poglobljenim razumevanjem učinka vseh aditivov v formulaciji na interakcije na stiku trdno-tekoče. Predlagani projekt bo tako zasledoval ključni znanstveni cilj: najti temeljno razumevanje in sinergijski učinek aditivov in DLC prevlek na interakcije med mazivom in DLC površino za dosego zdrsa na stiku trdno-tekoče, ki bo zagotovil znatno znižanje EHD trenja v realnih inženirskih kontaktih.
Za dosego tega cilja bomo v predlaganem projektu reševali sledeče naloge:
1. Učinek aditivov na površinske lastnosti olj bodo razkrile, kako aditivi v formuliranih oljih vplivajo na površinsko napetost, ki znatno določa moč interakcij na stiku trdno-tekoče.
2. Izmerjena površinska energija izbranih površin bo razkrila učinek adsorpcije aditivov na kemijske spremembe površine.
3. Iterativna analiza omočljivosti različnih stikov trdno-tekoče bo omogočila določitev najboljše kombinacije površina-olje, ki bo inducirala največji zdrs na stiku trdno-tekoče.
Te naloge bodo, skupaj z novih konceptom zasnove EHD kontakta, predstavljale novosti v svetovnem merilu, ki do sedaj še niso bile dosežene. Hkrati bodo omogočile pomemben korak v spremembi prihodnje zasnove EHD kontaktov, z znatnim vplivom na gospodarski, okoljski in družbeni vidik.
Pomen za razvoj znanosti
Več ??predlaganih rešitev v projektu je popolnoma novih in ??predstavljajo znanstveni preboj na področju EHD mazanja DLC prevlek s formuliranimi olji.
1. Prvič bo preučevan vpliv dodatka najsodobnejših aditivov na površinsko napetost olj.
2. Določene bodo spremembe v površinskih energijah jekla in DLC-jev zaradi adsorpcije sodobnih aditivov in prvič bo določen njihov vpliv na trenje v EHD režimu mazanja.
3. Izvedene bodo analize omočljivosti jekla in DLC prevlek s formuliranimi olji za razumevanje hkratnega vpliva aditivov na površinske lastnosti olja in površine.
4. Termični učinek in učinek zdrsa na trenje v EHD režimu mazanja bosta hkrati obravnavana s karakterizacijo stika trdno-tekoče in EHD modeliranjem kot mehanizmoma za znižanje EHD trenja pri uporabi DLC prevlek, kar bo prvič omogočilo določitev vpliva posameznega učinka.
5. Z ločenim obravnavanjem termičnega učinka in učinka zdrsa na znižanje EHD bomo lahko določili območje obratovalnih razmer, v katerih določen učinek prevladuje.
6. DLC prevleke (kot površine, na katerih pride do zdrsa) in formulirana olja bodo preučevani v širokem spektru makroskopskih triboloških parametrov, kar bo omogočilo potrditev predlaganega koncepta znižanja EHD trenja in zagotovilo optimizirano modeliranje medfazne meje trdno-tekoče, kar bo, če uspešno, predstavljalo velik napredek v modeliranju EHD kontaktov.
Pomen za razvoj Slovenije
Several of the proposed solutions in the project are completely new and represent a scientific breakthrough in the field of EHD lubrication with formulated oils and DLC coatings. To achieve this:
1. For the first time the effect of state-of-the-art additives on surface tension of oils will be investigated.
2. Surface energy changes due to adsorption of relevant state-of-the-art additives onto the steel and DLC surfaces will be determined and for the first time this effect on EHD friction will be established.
3. For the first time carefully performed wetting experiments will be performed to investigate the wetting of steel and various DLC coatings with formulated oils in terms of understanding the simultaneous effect of additives on oil’s and surface’s interfacial properties.
4. Thermal and slip effect on EHD friction will be addressed simultaneously as mechanisms for EHD friction reduction when using DLC coatings, by solid-liquid interface characterization and EHD modelling, what will enable for the first time determination the magnitude of each effect.
5. With separation of slip and thermal effect on EHD friction we will be able to determine the range of operating conditions where certain effect prevails.
6. DLC coatings as slip inducing surfaces and formulated oils will be studied in the full-range of macroscopic tribological parameters, validating the efficiency of the proposed concept for EHD friction reduction and providing optimised solid-liquid interface design, which will represent a step change in future EHD contact design, if successful.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
