Tribologie

Tribologische Versuche von Leonardo da Vinci

Tribologie (griechisch: Reibungslehre) befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Reibung, der Berechnung und Messung von Reibungskoeffizienten, dem Verschleiß und der erforderlichen Schmierung zwischen aufeinander einwirkenden, in Relativbewegung befindlichen Oberflächen. Dies schließt auch die Entwicklung von Technologien zur Optimierung von Reibungsvorgängen ein, die sich als „wechselwirkende Oberflächen in relativer Bewegung“ oder „tribologisches System“ beschreiben lassen. Tribologie wird interdisziplinär von Maschinenbauern, Werkstoffwissenschaftlern, Physikern und Chemikern betrieben. Die bekannteste Rechengröße der Tribologie ist der Reibungskoeffizient.

Aufgaben

Die Tribologie untersucht Reibung, Schmierung und Verschleiß von Lagern, Führungen, Getrieben, Motoren und anderen Maschinenelementen. Neben der Entwicklung geeigneter Schmierstoffe stehen Fragen der Werkstoffauswahl, der Oberflächenbehandlung und -beschichtung und der Oberflächentopografie im Vordergrund aktueller Entwicklungen. Neben den Fragestellungen im Maschinenbau gibt es zahlreiche weitere Gebiete, bei denen Reibung und Verschleiß von großer Bedeutung sind, beispielsweise bei Endoprothesen.

Organisationen, die sich mit Tribologie befassen, sind in Deutschland der gemeinnützige Verein Gesellschaft für Tribologie (internationale Fachtagung Reibung, Schmierung und Verschleiß), in Österreich die Österreichische Tribologische Gesellschaft und in der Schweiz die Swiss Tribology. Gemeinsames Fachorgan ist die Fachzeitschrift Tribologie und Schmierungstechnik (T+S), die 2012 im 59. Jahrgang im expert verlag erscheint.

Bedeutung

Die Berücksichtigung tribologischer Zusammenhänge bewirkt beträchtliche Einsparungen bei Energie- und Materialeinsatz, Produktion und Instandhaltung. Energie- und Rohstoffressourcen werden geschont, Umweltschäden vermieden und der Arbeitsschutz verbessert.

Begriff

Der Begriff wurde ab etwa 1966 in England als Fachterminus verwendet:

• Nach Peter Jost (1966): „Tribologie ist die Wissenschaft und die Technologie der aufeinander einwirkenden, in Relativbewegung befindlichen Oberflächen und der damit zusammenhängenden praktischen Vorgänge.“
• Nach DIN 50323 (Norm wurde zurückgezogen): „Tribologie ist die Wissenschaft und Technik von aufeinander einwirkenden Oberflächen in Relativbewegung. Sie umfasst das Gesamtgebiet von Reibung und Verschleiß, einschließlich Schmierung, und schließt entsprechende Grenzflächenwechselwirkungen sowohl zwischen Festkörpern als auch zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten oder Gasen ein.“
• Nach Horst Czichos (1992): „Tribologie ist ein interdisziplinäres Fachgebiet zur Optimierung mechanischer Technologien durch Verminderung reibungs- und verschleißbedingter Energie- und Stoffverluste.“

Unter Nanotribologie wird die Untersuchung der Reibung im Nanometerbereich verstanden. Dabei sind entweder spezielle Reibungseffekte in der Mikro- oder Nanotechnologie (Rasterkraftmikroskope, Festplattenköpfe, etc.) oder die Untersuchung von Reibung an sich auf atomarer Ebene Forschungsgegenstand.

Wichtige Persönlichkeiten

• Leonardo da Vinci
• Guillaume Amontons untersuchte die Haftreibung und deckte erneut die Gesetze der Gleitreibung (Amontonsschen Gesetze) auf: Die Reibungskraft ist proportional der Normalkraft und unabhängig von der scheinbaren Kontaktfläche; da Vinci waren diese Gesetzmäßigkeiten schon ungefähr 200 Jahre früher bekannt.
• Charles Augustin de Coulomb
• Richard Stribeck entdeckte die nach ihm benannte Stribeck-Kurve, die den Reibungskoeffizienten in geschmierten Lagern beschreibt.
• Frank Philip Bowden und David Tabor verfassten 1950 das erste „moderne“ Buch zur Tribologie.

Siehe auch

• Tribophysik
• Kontaktmechanik

Literatur

• Wilfried Bartz u.a.: Einführung in die Tribologie und Schmierungstechnik. expert verlag, 2010, ISBN 978-3-8169-2830-0.
• Wilfried Bartz u.a.: expert Praxislexikon Tribologie PLUS – 2010 Begriffe für Studium und Beruf. expert verlag, 2000, ISBN 978-3-8169-0691-9.
• Tabor, Bowden: Friction and Lubrication of Solids. Clarendon Press, Oxford 1950.
• Tabor, Bowden: Reibung und Schmierung fester Körper. Springer-Verlag, Berlin 1959.
• Heinrich Hertz:Ueber die Berührung fester elastischer Körper (1881) (PDF-Datei; 1,81 MB)
• Dieter Klamann : Schmierstoffe und verwandte Produkte. Verlag Chemie, Weinheim 1982, ISBN 3-527-25966-X.
• Theo Mang, Wilfried Dresel: Lubricants and Lubrication. Wiley-VCH, Weinheim 2001, ISBN 3-527-29536-4.
• Uwe J. Möller, Udo Boor: Schmierstoffe im Betrieb. VDI-Verlag, Düsseldorf 1999, ISBN 3-540-62114-8.
• Bo N.J. Persson: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002, ISBN 3-540-67192-7. (In diesem Buch werden viele Reibungsinstabilitäten in geschmierten und trockenen Reibpaarungen untersucht).
• Oltwig Pigors: Werkstoffe in der Tribotechnik - Reibung, Schmierung und Verschleißbeständigkeit von Werkstoffen und Bauteilen. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig/Stuttgart 1993.
• Valentin L. Popov: Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation. Springer-Verlag, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-88836-9.
• Ernest Rabinowicz: Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995, ISBN 0-47-183084-4.
• Werner Stehr, Klaus Dobler: Die Bratwurst und der Lagerschaden - Tribologie zum Staunen, Anfassen und Experimentieren. 3. Auflage, Dr. Tillwich GmbH, 2008, ISBN 978-3-00-019479-5.

Weblinks

Commons: Tribologie – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Tribologie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• GfT-Arbeitsblatt 7- Tribologie, Verschleiß, Reibung
• GfT-Gesellschaft für Tribologie e.V.
• Kompetenzzentrum Tribologie an der Hochschule Mannheim