Messung und Berechnung von Hochdruck-Viskositätskennwerten synthetischer, mineralischer und vegetabiler Schmierstoffgruppen

Einleitung Die Entwicklung und der Einsatz neuer Schmierflüssigkeiten in hoch belasteten Kontakten werden bestimmt durch die wechselseitigen Einflüsse im tribologischen System (Czichos [CH78]), bestehend aus dem Schmiermittel, den beiden Kontaktflächen und der Umgebung. Neben den physikalisch-chemischen Wechselwirkungen an den Grenzflächen ist der wichtigste Faktor für einen langen, störungsfreien Betrieb die Fähigkeit des Schmierstoffs, unter den Betriebsbedingungen eine Trennung der beiden festen Oberflächen zu erreichen. Der Schmierstoff soll also über ein „Druckpolster“ Kräfte senkrecht zu den Oberflächen übertragen, in Reibradgetrieben auch Tangentialkräfte. In der hydrodynamischen Schmierungstheorie wird der Schmierungsvorgang auf eine reine Strömungsberechnung zurückgeführt, wobei die Stoffwerte Dichte und Viskosität der Schmierflüssigkeit als konstant und die Festkörperoberflächen ohne Verformung angenommen werden. Zum Beispiel bilden die relativ zueinander bewegten Oberflächen einer Radialgleitlagerschale mit einer leicht exzentrischen Welle einen konvergent/divergenten Kanal, in dem sich die an den Oberflächen haftende Flüssigkeit staut und dadurch einen Druck aufbaut. In vielen Maschinenelementen wie zum Beispiel in Wälzlagern, Getrieben oder Nocken-Stößel-Kontakten treten allerdings sehr hohe örtliche Pressungen auf, da die kommunizierenden Oberflächen stark gegensinnig, das heißt kontraform ausgebildet sind und der Kontaktbereich sehr klein ist. Der Schmierfilm würde sofort herausgequetscht, wenn nicht zwei zusätzliche Mechanismen aufträten. Erstens findet eine elastische Verformung der Oberflächen statt und zweitens steigt die Viskosität des Schmierstoffs unter dem hohen Druck um mehrere Zehnerpotenzen an.