antriebstechnik 4/2018

Auf die
Schmierung
kommt es an
Tribologie und ihr Einfluss auf die
Konstruktion von Wälzlagern
Die tribologische Optimierung von
Systemen erfordert eine Berücksichtigung
von vielfältigen Einflüssen und setzt
deshalb fundierte Kenntnisse der
Materie voraus. Entsprechend
eindrucksvoll sind die Verbesserungen,
die sich mit geeigneten Schmierstoffen
und Dichtungen erzielen lassen.
J
ährlich entsteht der Volkswirtschaft der
Bundesrepublik Deutschland durch
Reibung, Verschleiß und Korrosion ein
Schaden von ca. 35 Mrd. EUR. Kaum eine
andere Wissenschaft ist in unserer modernen
Gesellschaft deshalb so allgegenwärtig
wie die Tribologie. Potenzial für Verbesserungen
ist durchaus vorhanden: Allein in
der Motorenentwicklung in der Automobilindustrie
ließe sich durch Umstellung von
Gleitlagern auf Wälzlager der Kraftstoffverbrauch
um über 15 % senken. Aber auch
Lebensdauersteigerungen und die Verkürzung
von Wartungsintervallen gehören zu
den erklärten Zielen der Industrie. Wer die
Hintergründe dieser Entwicklung verstehen
will, muss sich mit den Grundlagen der
Materie beschäftigen.
Klaus Findling ist Geschäftsführer der Findling
Wälzlager GmbH in Karlsruhe
Reibung und Verschleiß
Fakt ist: Reibung und Verschleiß können in
Anlagen und Maschinen den Verlust der
Funktionsfähigkeit bewirken – z. B. durch
einen plötzlichen Ausfall oder die fortschreitende
Verschlechterung von Systemeigenschaften.
Doch welche Prozesse werden
mit diesen Schlagworten eigentlich beschrieben?
Die Wissenschaft arbeitet hier
mit verschiedenen Klassifizierungen. Bei
der Reibung unterscheidet man verschiedene
Zustände, z. B. die Festkörperreibung
ohne Zwischenschicht, die „trockene“
Oberflächenschichtreibung ohne Öl- oder
Fettfilm, die Misch- bzw. Grenzreibung mit
einem teilweisen bzw. intensiven Kontakt
der Körper sowie die Flüssigkeitsreibung,
bei der die Oberflächen vollständig durch
einen Schmierfilm getrennt sind. Zudem
existiert eine weitere Klassifizierung nach
sogenannten Reibungsarten, also der Bewegungsart
der Partner. Hier wird unter-
teilt in Haft- beziehungsweise Bewegungsreibung.
Die Haftreibung beschreibt den
Ruhezustand von zwei aufeinander einwirkenden
Körpern, diese sind quasi „haftend“,
also statisch wie bspw. Brückenlager. Dabei
wirkt auf den betrachteten Körper eine
Kraft, die als Haftreibungskraft bezeichnet
wird. Die Bewegungsreibung ist dagegen
dynamisch, wobei hier nochmals zwischen
Gleit-, Roll-, Bohr- und Wälzbewegungen
unterschieden wird.
Wann und wie aber entsteht Verschleiß?
Die Antwort ist einfach: Immer, wenn sich
zwei Oberflächen gegeneinander bewegen
– also fast in jedem Bereich unseres
täglichen Lebens. Das beste Beispiel sind
unsere Schuhsolen, die sich bei jedem
Schritt mehr und mehr abnutzen. Der
Materialverlust an der Reibstelle wird als
Verschleiß bezeichnet. Die häufigsten Ursachen
für den Verschleiß an Körpern sind
elastische Verformung, plastische Verformung,
Abscheren der Rauhigkeitsspitzen
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