Tribologische Untersuchungen zum Reibungs- und Verschleißverhalten von Modellfetten an einem Kugel-Scheibe-Tribometer

Abstract

Die Tribologie ist ein interdisziplinäres Fachgebiet zur Optimierung mechanischer Technologien durch Verminderung reibungs- und verschleißbedingter Energie- und Stoffverluste“ [7, S. 4]. So beschäftigt sich die Tribologie mit Reibung und Verschleiß, welche in der Technik häufig unerwünschte Erscheinungsformen sind. Ihre Verringerung ist wirtschaftlich von großer Bedeutung. Nach einer Studie des Bundesministeriums für Forschung und Technologie (BMFT) von 1983 fallen in Industrieländern c.a.4,5 % des Bruttosozialproduktes Reibung, Verschleiß und Korrosion zum Opfer. Bezogen auf Deutschland wären dies 35 Milliarden Euro. Besonders von den Verlusten betroffen sind die Bereiche der Rohstoffgewinnung und -verarbeitung sowie der Energietechnik [19]. Ähnliche Ergebnisse zeigen Studien aus den USA oder Kanada. Beispielsweise werden nach einer Studie der American Society of Mechanical Engineers (ASME) 25 % des Energieverbrauchs von Industrie und Transportwesen tribologischen Verlustprozessen zugeschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass durch die Erweiterung tribologischer Erkenntnisse ein enormes Einsparungspotential möglich ist. So wird ein Einsparungspotential von 11 % (16 Mrd. US $) für realistisch gehalten. Folgende Maßnahmen auf dem Gebiet der Tribologie bieten daher große Einsparungspotentiale:

• ˆ Einsparungen an Instandhaltungs- und Ersatzteilkosten • ˆ Einsparungen durch erhöhte Lebensdauer der Betriebsanlagen • ˆ Einsparungen durch Erhöhung der Nutzungs- und Wirkungsgrade • ˆ Einsparung durch Reduzierung des reibungsbedingten Energieverbrauchs • ˆ Einsparungen bezüglich der Schmierstoffkosten [7]

Die Auswirkungen des Reibungs- und Verschleißverhaltens sind nicht nur von den Eigenschaften eines Parameters, wie bspw. Härte, Rauheit oder Dichte abhängig, sondern es sind Systemeigenschaften. Schon die Änderung einer Einflussgröße kann das Reibungs- und Verschleißverhalten drastisch verändern. Aus diesem Grund sind experimentelle Versuche nötig, um diese Abhängigkeiten zu untersuchen [8]. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, das Reibungs- und Verschleißverhalten in Abhängigkeit ausgewählter, am Reibungs- und Verschleißprozess beteiligter, Elemente zu untersuchen und zu beurteilen. So sollen reproduzierbare Ergebnisse und Abhängigkeiten untersucht und analysiert werden. Zur Untersuchung des Reibungs- und Verschleißverhaltens wird allgemein ein Parameter geändert, während alle anderen konstant gehalten werden. Davon ausgehend werden Grundöle, Verdicker, Werkstoffpaarungen und einwirkende Normalkräfte verändert, um so deren Einflüsse auf das Reibungs- und Verschleißverhalten bewerten zu können. Kapitel 2-4 befassen sich mit den theoretischen Grundlagen der Tribologie dabei werden Reibung, Verschleiß, Schmierstoffe sowie die Grundlagen der Rheologie näher dargestellt. Kapitel 5-6 befassen sich mit dem Aufbau des Versuchsstandes, der Durchführung der Versuche und der Interpretation der ermittelten Versuchsergebnisse. Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung, in der die gemessenen Ergebnisse, mögliche Optimierungen des Versuchsstandes und der Versuchsbedingungen dargestellt werden.