Schmierung

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Automatische Schmierung einer Dampfmaschine während des Betriebs

Schmierung ist die Verringerung von Reibung und Verschleiß zwischen zwei Maschinenelementen („Reibpartnern“), die sich relativ zueinander bewegen. Dies geschieht durch den Einsatz eines geeigneten Schmierstoffes und Schmierverfahrens in der Tribologie.

Schmierung kann ähnlich wie Reibung eingeteilt werden:

  1. Grenzschichtschmierung – ähnlich der Festkörper- bzw. Grenzreibung
  2. Teilschmierung – ähnlich der Mischreibung
  3. Vollschmierung – ähnlich Flüssigkeitsreibung

Grenzschichtschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Schmierstoff dringt in den Festkörper ein, es bildet sich eine Reaktionsschicht. Die Belastung wird durch die Rauheitsspitzen der Reibpartner getragen.[1]

Teilschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Belastung wird zum einen Teil durch den Schmierfilm und zum anderen Teil durch die sich berührenden Rauheitsspitzen aufgenommen.[2]

Vollschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Belastung wird komplett vom Schmierstoff aufgenommen. Die Kontaktflächen sind getrennt. Die Vollschmierung lässt sich weiter unterteilen in:

  1. hydrostatische bzw. aerostatische Schmierung
  2. hydrodynamische Schmierung
  3. elastohydrodynamische Schmierung

Hydrostatische Schmierung (bei Luft: aerostatische Schmierung)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Trennung der Kontaktflächen erfolgt durch Einpumpen des Schmierstoffes in den Schmierspalt. Diese Form der Schmierung ist technisch sehr aufwändig und konstruktiv sehr anspruchsvoll. Es entsteht eine nahezu reibungslose Verschiebung, da bei der hydrostatischen Schmierung sofort eine Flüssigkeitsreibung entsteht, jedoch kommen bei diesen Verfahren, aufgrund der anspruchsvollen Herstellung, höhere Kosten zustande.[3]

Hydrodynamische Schmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Schmierstoff wird durch die Relativbewegung der Kontaktflächen zueinander in den sich verengenden Schmierspalt (auch als konvergierender Schmierspalt oder Schmierkeil bezeichnet) gefördert. Der Druck im Schmierstoff ist so hoch, dass die Kontaktflächen voneinander abgehoben werden. In der Realität treten jedoch häufig Mischreibung und/oder Stick-Slip-Effekte (Ruckgleiten) auf. Es entsteht eine geringe Gleitgeschwindigkeit.[4]

Elastohydrodynamische Schmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Form der Schmierung tritt im Kontakt hochbelasteter bewegter Walzen auf, z. B. bei Zahnrädern und Wälzlagern. Die Theorie der Elastohydrodynamik (EHD-Theorie) berücksichtigt neben den hydrodynamischen Grundgleichungen auch die elastische Verformung der in Kontakt stehenden Körper infolge des hydrodynamischen Drucks. Eine Berührung der Grenzflächen wird hier nicht berücksichtigt; es tritt also reine Flüssigkeitsreibung auf. Charakteristisch für die EHD-Schmierung ist eine Verengung des Schmierspalts am Ende der Kontaktzone, die in Verbindung mit einer Druckspitze an ebendieser Stelle steht. Die Höhe der Druckspitze ist in der Regel geringer als der maximale hydrodynamische Druck.

Die EHD-Theorie liefert die Basis zur Berechnung des Schmierungseinflusses auf Zahnradschäden wie Grübchen, Fressen oder Graufleckigkeit.[5]

Supraschmierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für Supraschmierfähigkeit, die erst 2004 zwischen Graphen-Oberflächen nachgewiesen wurde, bei der die Reibung fast vollständig verschwinden kann, steht die technische Anwendung noch aus.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Georg Vogelpohl: Betriebssichere Gleitlager. Berechnungsverfahren für Konstruktion und Betrieb. Springer-Verlag, Berlin u. a. 1958, 315 S.
  • Otto R. Lang: Geschichte des Gleitlagers. Daimler-Benz AG, Stuttgart, 1982.
  • Valentin L. Popov: Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation. Springer-Verlag, Berlin u. a. 2009, 328 S., ISBN 978-3-540-88836-9.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Polymer brushes in aqueous solvent mixtures impact of polymer conformation on tribological properties (abgerufen am 9. August 2018)
  2. Schmierstoffe für Kraftfahrzeuge (abgerufen am 9. August 2018)
  3. Waldemar Steinhilper, Rudolf Röper: Maschinen- und Konstruktionselemente 3. Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 1994, ISBN 978-3-540-57429-3, S. 260-261.
  4. Roland Wegmann: Erweiterung der hydrodynamischen Schmiertheorie durch Einbeziehung des Unterdruckgebietes in die Berechnung instationär belasteter Gleitlager. Dissertation an der Wilhelm-Pieck-Universität, Rostock 2009. Online (abgerufen am 9. August 2018)
  5. Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. (Hrsg.): Elastohydrodynamische Schmierung. Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Erweiterung der EHD-Theorie auf praxisnahe und instationäre Bedingungen. Online (abgerufen am 9. August 2018)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]