Smluvní spolupráce

Komplexní výzkum šroubových spojů a testování součástí zhotovených 3D tiskem

SP2026/068

Začal Jiří Ing., Ph.D.

01. 01. 2026 - 31. 12. 2026

1. Testování průmyslových maziv z pohledu součinitele tření v závitu a pod maticí (odpovědný spoluřešitel Ing. Jiří Začal, Ph.D.) Současná technická praxe vykazuje rostoucí poptávku po přesném stanovení součinitelů tření ve šroubových spojích, zejména ve stykových závitových plochách a pod hlavou šroubu či maticí. Na základě předchozích výzkumných aktivit vznikla efektivní metodika umožňující měřit tyto parametry v souladu s požadavky normy ČSN EN ISO 16047, která se zaměřuje na zkoušení spojovacích součástí prostřednictvím točivého momentu a upínací síly. Dalším logickým krokem je testování konkrétních maziv využívaných ve šroubových spojích. Rostoucí požadavky na těsnost přírubových spojů, vyplývající především ze snahy o minimalizaci emisí, kladou na šroubové spoje, potažmo maziva, stále vyšší nároky. Do popředí vstupují také otázky chemického složení maziv, jejich stability při zvýšených teplotách či v prostředí s radiací a rovněž jejich vliv na bezpečnost a ochranu zdraví. Významnou roli hraje i korozní odolnost mazaných povrchů v reálných provozních podmínkách. Kombinace těchto faktorů vede průmyslové podniky k hledání alternativních maziv nebo k zavádění mazání do aplikací, kde dříve nebylo potřeba. Cílem této části výzkumu je experimentální ověření několika typů maziv reagujících na aktuální potřeby technické praxe. Prvním krokem bude výběr velikosti a typu testovaných šroubů, včetně volby materiálu a pevnostní třídy šroubů i matic. Součástí této volby bude také určení vhodné tvrdosti podložek, výběr typu matic a stanovení určité povrchové úpravy šroubů, protože právě tyto faktory zásadně ovlivňují výsledné třecí charakteristiky. Následná příprava měřicího stanoviště bude zaměřena především na pečlivou volbu vhodných snímačů a podpůrné měřicí aparatury, doplněnou o vytvoření měřicího programu prostřednictvím virtuální instrumentace. Po zprovoznění systému proběhne série experimentálních měření. Získaná data budou statisticky vyhodnocena a graficky zpracována s cílem umožnit detailní porovnání jednotlivých maziv z hlediska jejich vlivu na třecí poměry ve šroubových spojích. 2. Experimentální měření rozložení sil ve šroubech standardní kruhové příruby v montážním stavu a pod vnějším provozním zatížením (odpovědný spoluřešitel Ing. Jiří Začal, Ph.D.) Tato část výzkumu úzce souvisí s problematikou stanovení součinitelů tření ve šroubových spojích, která tvoří samostatnou tematickou oblast řešenou v jiné sekci tohoto projektu. Plnění stále přísnějších požadavků na přírubové spoje totiž nelze zajistit pouze zdokonalením jejich montážního stavu. Přestože kvalitní montáž představuje nezbytný základ správné funkce spoje, celková spolehlivost v reálném provozu vyžaduje vnímání problému v širším kontextu, který zahrnuje také budoucí provozní namáhání. Ukazuje se, že analytické metody používané ve standardních výpočtových postupech pro návrh kruhových přírubových spojů mohou být v určitých situacích nedostatečné. Kritickými se stávají především případy, kdy je spoj vystaven složitějšímu namáhání, než jaké bylo uvažováno v idealizovaném výpočtovém modelu. Svoji roli hraje také geometrická nesymetrie či výrobní nepřesnosti spojovaných komponent, které mohou významně ovlivnit tuhost celého spoje a tím i velikost pracovní síly působící v jednotlivých šroubech. Cílem této fáze výzkumu je analyzovat průběhy sil v jednotlivých šroubech během montáže i bezprostředně po ní, a to v návaznosti na zvolenou metodu utahování a konfiguraci spoje (například spoj s těsněním či bez těsnění). Následovat bude analýza pracovních sil ve šroubech při působení vnějšího provozního zatížení. Zkoumány budou různé směry zatěžujících sil, aby bylo možné komplexně posoudit chování spoje v provozu. Výsledky experimentu bude poté možné srovnat také s MKP výpočty. Aby pak bylo možné určit spolehlivost numerického modelu. Vzhledem k tomu, že měření bude vyžadovat aplikaci tenzometrů na větší množství šroubů, představuje tato etapa projektu vhodnou příležitost pro zapojení více studentů. Studenti získají možnost prakticky si osvojit správné postupy aplikace a zapojení tenzometrických měřidel, což má významný přínos pro jejich odborný rozvoj. 3. Testování komponentů vyrobených aditivní technologií (odpovědný spoluřešitel Ing. Miroslav Trochta, Ph.D.) Tato část projektu je zaměřena na experimentální testování komponent vyrobených aditivními technologiemi, zejména menších funkčních dílů. Výzkum se soustředí především na mechanické zkoušky zahrnující relaxační chování materiálu a deformace. Cílem je získat reálné experimentální údaje o chování těchto speciálních komponent a vytvořit podklady pro jejich spolehlivější návrh a posuzování v technické praxi. S ohledem na komplexnost problematiky je výzkum veden ve dvou směrech. První směr zahrnuje testování mechanických vlastností vzorků vytištěných metodou SLA, a to v základních druzích namáhání – tah, tlak, ohyb a krut. Druhý směr se zaměřuje na sledování relaxačního a dynamického chování vzorků, včetně vlivu tepelných úprav, prostřednictvím specializovaných metod. V této části budou zkoumány vzorky vyrobené metodou FDM z různých polymerních materiálů. Tyto experimenty navazují na předchozí výsledky a rozšiřují poznatky o vlivu výrobních parametrů na funkční vlastnosti dílů.

Ing. Jiří Začal, Ph.D.
Ing. Miroslav Trochta, Ph.D.
Ing. Jiří Struž, Ph.D.
Ing. Lukáš Hruzík, Ph.D.
Ing. Jan Pavlík, Ph.D.
Ing. Lukáš Klapetek, Ph.D.
Ing. Daniel Pišťáček, Ph.D.
Bc. David Humpl
Bc. Vojtěch Hanke
Bc. Adam Hrubčík
Bc. Václav Blažej
Bc. Tomáš Doleží
Bc. Václav Hanek
Bc. Jan Hapl
Bc. Nick Hejl
Bc. Marek Hlavinka
Bc. Michal Chovanec
Bc. Roman Konesz
Bc. Jan Majer
Bc. Jakub Mušálek
Bc. Martin Radek
Bc. Dominik Rojan
Bc. Matěj Hýbl
Bc. David Kabeláč
Bc. Daniel Korda
Bc. Pavel Kulla
Bc. Filip Lanča
Bc. Kamil Minařík
Bc. Petr Muroň
Bc. Marek Satora
Ing. Richard Seidler
Bc. Sebastian Schwarz
Bc. Petr Stříbný
Bc. Jakub Straka
Ing. Josef Studenič
Bc. Josef Turčín
Bc. Radek Zatloukal
Bc. Tomáš Rusina
Bc. Matyáš Smuž
Bc. Matěj Solisch
Bc. Jakub Surý
Bc. Martin Válek
Bc. Viktor Wolf
Bc. Petr Ondračka

Cílem tohoto projektu je realizovat výzkum vybraných strojních součástí s cílem zpřesnit a dále rozvinout standardní analytické postupy používané při jejich návrhu a posuzování. Součástí projektu je rovněž provedení experimentálních zkoušek průmyslových maziv aplikovaných ve šroubových spojích, a to s ohledem na reálné požadavky technické praxe.

Jako výstupy projektu v souladu s metodikou RVVI se předpokládají:
- min. 2 články v časopise s IF,
- min. 2 články v časopise z databáze WoS (SCOPUS).

Harmonogram řešení projektu:
- leden až březen 2026 – zhotovení plánu testování, příprava měřicí aparatury a měřicího programu,
- duben až červen 2026 – lepení tenzometrů na šrouby testovací příruby, realizace experimentů,
- červenec až září 2026 – vyhodnocení naměřených dat a jejich verifikace,
- říjen až prosinec 2026 – závěry ohledně dosažených výsledků, diskuse, prezentace a zhodnocení projektu.