Experimentální stanovení tepelných odporů v kontaktu mezi ložiskovým kroužkem a tubusem vřetene

Abstract

Předložená práce se zabývá tepelným odporem válcového kontaktu mezi ložiskovým kroužkem a tubusem vřeteníku. Nejdříve je stručně popsána tepelná problematika v oblasti výrobních strojů společně s teoretickými základy přenosu tepla. Následuje přehled modelů tepelné vodivosti kontaktu doplněný přehledem odpovídajících experimentů. V praktické části práce je nejdříve popsán experiment ve zjednodušeném uspořádání pro stanovení materiálových vlastností použité oceli a pro odhadnutí tepelného odporu rovinného kontaktu. Výsledky z ustáleného stavu jsou porovnány s FE modelem systému. Následovně, experimentem ve válcovém uspořádání je určen tepelný odpor válcového kontaktu. Je vyšetřen vliv počáteční vůle mezi povrchy, vliv velikosti tepelného toku přes kontakt a získané hodnoty jsou porovnány s modelem vodivosti kontaktu. Následuje stručný přehled vlivu maziva v kontaktu a vlivu vzájemného natočení členů společně s porovnáním ideálního kontaktu s reálným. Možný dopad získaných výsledků je zhodnocen nakonec.

The thesis investigates thermal contact resistance of a cylindrical interface between a bearing ring and its housing. A brief overview of thermal issues in machine tool design accompanied with theoretical basics of heat transfer is given in the beginning. The research of thermal contact conductance models and of their experimental applications follows. In the experimental section a simplified setup is used to determine the material properties of used steel and to estimate thermal contact resistance of planar contact. The results of steady state analysis and FE model are compared. Subsequently, using the cylindrical setup, the resistance of cylindrical interface is determined. The influence of initial clearance and power rate across the contact is investigated and the values are compared to contact conductance model. A brief insight to the influence of lubricant and of relative position of the specimens is given afterwards together with a comparison of ideal and real contact. Potential impact of gained data is evaluated eventually.