Dünne Schmierfilme
FVA 580-III | IGF-Nr. 21063 N
Einfluss des Verdickers auf die Schmierfilmausbildung in fettgeschmierten Wälzkontakten
Wälzlager sind vielfach eingesetzte, hochbelastete Maschinenelemente, welche in mehr als 90 % aller Anwendungsfälle fettgeschmiert betrieben werden [Lugt (2013)]. Damit wälzgelagerte Maschinen und Anlagen wirtschaftlich betrieben werden können, sind ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Lebensdauer erforderlich. Für eine hohe Lebensdauer sind tribologisch beanspruchte Lageroberflächen durch eine geeignete Schmierung voneinander zu trennen, um erhöhten Verschleiß zu verhindern, was zu einem vorzeitigen Lagerausfall führen kann. Im Gegensatz zu Ölschmierungen ist der sich ausbildende Schmierfilm, welcher durch eine Fettschmierung erreicht wird, jedoch nur bedingt vorhersagbar. Aus dem Vorgängervorhaben FVA 580-II ging die Modellvorstellung hervor, dass sich die Schmierfilmhöhe ℎFett aus Verdickerschichten ℎVerdicker, auf der Kugel und Scheibe, und einem hydrodynamischen Ölschmierfilm des ausgebluteten Öls ℎÖl zusammensetzt.
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Einflüsse des Verdickers auf die Schmierfilmausbildung in fettgeschmierten Wälzkontakten zu bestimmen. Sowohl die Einflüsse der Betriebsbedingungen und der Schmierfilmzusammensetzung auf die Bildung von Verdickerschichten als auch die Mechanismen von Bildung und Abtrag der Verdickerschichten sollten geklärt werden.
Bei sonst gleichen Parametern wurde ein signifikanter Einfluss des Verdickertyps und -anteils auf die Schmierfilmhöhe und Verdickerschichtdicke beobachtet, was in der normierten Auslegungsmethode (DIN ISO 281) keine Berücksichtigung findet.
So weist der untersuchte Polyurea-Verdicker eine über fünf Mal höhere Schmierfilmhöhe auf als ein Lithium-Einfachseifen-Verdicker. Die Schmierfilmhöhenmessungen zeigen eine Abhängigkeit von der Betriebsdauer und den Betriebsbedingungen (Temperatur, Last, Geschwindigkeit und Gleitanteil), wobei die Verdickerschichtdicken bei Änderung der Temperatur und Last nahezu konstant bleiben.
Aufbauend auf diesen Erkenntnissen soll das im Rahmen des Projektes am MSE der RWTH Aachen entwickelte Porous-Media-Modell (PM-Modell) zur Simulation der Fettschmierung von Wälzkontakten in einem Folgeprojekt weiterentwickelt und für weitere Schmierstoffe validiert werden.
Das Vorhaben IGF-Nr. 21063 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
