Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Filip Burk
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D.
Reviewer: doc. Ing. Michal Hajžman, Ph.D.
Segment plain bearings with composite PTFE coatings serve as critical tribological components in the main shaft support of offshore wind turbines, where the spherical geometry of the segments compensates for shaft misalignment under high axial loading. Progressive fretting wear of the coating driven by oscillatory shaft motion threatens the integrity of the entire assembly, and the absence of a real-time method for predicting residual coating thickness prevents the transition from reactive to planned predictive maintenance. To address this, 18 tribological tests were conducted on a modular rotational tribometer with axial loading in a non-conforming four-ball configuration simulating accelerated wear; the AE signal was sampled at 1 MHz and featuares capturing the statistical and frequency characteristics of the signal along with contact operating conditions were extracted from each data block. Five deep learning architectures - MLP, RNN, LSTM, GRU and a hybrid CNN-GRU - were implemented, optimised and evaluated on an independent test set. The CNN-GRU architecture achieved the best predictive performance with a coefficient of determination R² = 0,838; SHAP analysis identified cumulative acoustic emission RMS as one of the most significant feature. Parallel attenuation characterisation using the Hsu-Nielsen source method demonstrated that AE signal intensity increases systematically with decreasing coating thickness, in both conforming and non-conforming contact geometry. The results demonstrate the viability of a diagnostic approach combining AE with recurrent neural networks for quantitative prediction of wear in PTFE coatings and establish a theoretical foundation for transfer of the method to operational conditions.
acoustic emission, wear prediction, deep learning, tribology, plain bearing
Date of defence
17.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student prezentoval výsledky své závěrečné práce a zodpověděl následující otázky oponenta: Otázka č. 1: Vaše rešeršní část pokrývá velmi široké spektrum témat od fyziky akustické emise po architektury neuronových sítí. Pokud byste měl z této rozsáhlé teorie vybrat jeden specifický poznatek či limit, který byl pro Vás kritickým odrazovým můstkem pro návrh vlastního experimentu a diagnostického řetězce, který by to byl? - ZODPOVĚZENO; Otázka č. 2: Pro generování cílové veličiny (zbytkové tloušťky povlaku) pro trénování neuronových sítí jste použil interpolaci vázanou na kumulativní třecí práci. Jak se tento předpoklad lineárně vyhlazeného průběhu opotřebení slučuje s reálnou nelineární fyzikou tribologického záběhu a degradace PTFE povlaků? Nevedlo toto zjednodušení k tomu, že pokročilé modely pouze skrytě integrují časový/energetický průběh experimentu, namísto skutečné diagnostiky okamžitých mikromechanických změn v kontaktu? - ZODPOVĚZENO; Dr. Čermák: Proč jste nezvážili vibrodiagnostiku místo akustické emise? - ZODPOVĚZENO; doc. Mazůrek: Byl přínos akust. emise oproti vibrodiagnostice? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: Používá se v praxi již nějaký způsob diagnostiky v představené problematice? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: Jsou výstupy akustické emise výhodnější než výstupy vibrodiagnostiky? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: Jaké je fyzikální propojení mezi vyřazením ložiska a použitou diagnostikou? - ZODPOVĚZENO; doc. Maňas: Mohou být výstupy akustické emise zdrojem dat pro digitální dvojče? - ZODPOVĚZENO; doc. Koutný: Nebylo by vhodnější vzhledem k typu ložiska využít jiný typ testu než 4-kuličkového? - ZODPOVĚZENO; doc. Koutný: Uvažoval jste o testu ring-on-disc? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: V jakém režimu mazání pracuje kloubové ložisko? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: Jaká je výhoda použitých segmentových ložisek oproti valivým? - ZODPOVĚZENO; prof. Hartl: Jaký typ maziva se nachází uvnitř představeného ložiska? - ZODPOVĚZENO;
Language of thesis
Czech
Faculty
Fakulta strojního inženýrství
Department
Institute of Machine and Industrial Design
Study programme
Mechanical Engineering Design (N-KSI-P)
Composition of Committee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (člen) doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Michal Hajžman, Ph.D. (člen) prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen) Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (člen)
Supervisor’s reportdoc. Ing. Milan Omasta, Ph.D.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportdoc. Ing. Michal Hajžman, Ph.D.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová