14. Geschmierte Systeme

Zur Verminderung der Reibungskraft und des Verschleißes werden seit Jahrtausenden Schmiermittel eingesetzt, deren Wirkung darauf beruht, dass direkter Kontakt zwischen zwei Festkörpern verhindert und dadurch die trockene Reibung durch die Flüssigkeitsreibung ersetzt wird. Wird die Dicke des Schmierfilms vergleichbar mit der Rauigkeit der Oberflächen, so kommt das System in den Bereich der Mischreibung, bei der ein Teil der Oberflächen nach wie vor durch eine flüssige Schicht getrennt sind, während an anderen Stellen die Mikrorauigkeiten in engen Kontakt kommen. An diesen Stellen können die Oberflächen plastisch deformiert werden und in einen atomar dichten Kontakt kommen. Hardy (1919-1922) hat als Erster festgestellt, dass unter diesen Bedingungen die Schmierung mit Fetten die Oberflächen besser schützt als die mit flüssigen Ölen. Reibung unter Bedingungen, bei denen die Oberfläche durch eine sehr dünne, mit der Metalloberfläche fest verbundene Schicht charakterisiert ist, nennt man Grenzschichtreibung. In hoch beanspruchten geschmierten Kontakten wie bei Wälzlagern, Zahnrädern oder Nockenstößeln werden die Oberflächen der Kontaktpartner elastisch deformiert. Das Problem der Dynamik des Schmiermittels unter Berücksichtigung der elastischen Deformationen bezeichnet man als Elastohydrodynamik. Es wurde im Wesentlichen 1945 von A. Ertel gelöst. In diesem Paragraphen diskutieren wir die wichtigsten Aspekte der hydrodynamischen Schmierung, der Grenzschichtreibung und der elastohydrodynamischen Schmierung in der Ertelschen Näherung.