Raziskovalci TINT na UL FS so pokazali obetaven pristop k zmanjšanju elastohidrodinamičnega (EHD) trenja ob ohranjanju mazalnega filma, ki ščiti kontaktne površine
Rayan Ajeeb, Marko Polajnar in Mitjan Kalin iz Laboratorija za tribologijo in nanotehnologijo površin (TINT) na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so pokazali, da lahko mejni zdrs maziva, kadar se pojavi v ustreznem območju kontakta, znatno zmanjša EHD trenje, ne da bi se pri tem zmanjšala debelina mazalnega filma med gibajočimi se površinami. Njihove ugotovitve so pomemben korak k razvoju učinkovitejših in zanesljivejših mehanskih sistemov, ki delujejo v režimu EHD mazanja.
Pri številnih strojih in napravah, ki delujejo v EHD režimu mazanja, od industrijskih proizvodnih sistemov do avtomobilskih motorjev in vetrnih elektrarn, gibajoče se površine ločuje le izjemno tanek sloj maziva, ki meri le nekaj sto nanometrov. Ta mazalni film preprečuje neposreden stik površin, zmanjšuje obrabo in podaljšuje življenjsko dobo komponent. Hkrati nižje trenje pomeni manjše energijske izgube in učinkovitejše delovanje naprav.
Raziskovalci so proučevali pojav, pri katerem lahko mazivo v določenih pogojih delno drsi vzdolž površine. Čeprav lahko takšen mejni zdrs zmanjša trenje, lahko hkrati zmanjša tudi debelino mazalnega filma. Z naprednim numeričnim modelom na osnovi Navier-Stokes-ove teorije, ki povezuje tok maziva in elastično deformacijo površin, so določili, kje v kontaktu se zdrs začne in kako ta položaj vpliva na trenje ter debelino filma.
Raziskava je pokazala, da za uspešno zmanjševanje EHD trenja ni najpomembnejše vprašanje, ali se mejni zdrs pojavi, temveč kje v kontaktu se prične. Če je zdrs omejen na nosilno območje kontakta, se dovod maziva v montakt ohrani in zaščitni film ostane praktično nespremenjen. V analiziranih pogojih se je trenje zmanjšalo do 48 % brez zmanjšanja debeline mazalnega filma.
»Naši rezultati kažejo, da ni najpomembnejše vprašanje, ali mejni zdrs maziva nastopi, temveč kje v kontaktu se to zgodi. Če se zdrs pojavi v ustreznem območju kontakta, lahko zmanjšamo trenje in hkrati ohranimo mazalni film, ki površini ločuje in ščiti,« poudarja prvi avtor raziskave Rayan Ajeeb.
Ugotovitve bi lahko prispevale k razvoju naprednih maziv in površinskih prevlek za učinkovitejše delovanje strojev, manjšo porabo energije in daljšo življenjsko dobo komponent. V nadaljnjih raziskavah se bodo raziskovalci osredotočili na vpliv temperature ter praktične kombinacije maziv in materialov, ki bi lahko omogočile predvidljiv mejni zdrs v realnih obratovalnih pogojih.
Celoten članek je dostopen na povezavi.