Einflüsse durch Grundöl und Verdicker auf den Schmierfilmaufbau in fettgeschmierten Wälzkontakten

Im Bereich der Antriebstechnik wirkt sich das tribologische Verhalten einzelner Maschinenelemente entscheidend auf die Zuverlässigkeit und Effizienz von mechanischen Systemen aus. Dabei spielt die Schmierung tribologischer Kontakte, beispielsweise in Wälzlagern zwischen Wälzkörper und Laufbahn, eine besondere Rolle. Die vollständige Trennung der Kontaktoberflächen durch einen Schmierfilm minimiert Reibung und Verschleiß, sodass sich ein zuverlässiger und energieeffizienter Betrieb einstellt. Dies wird jedoch in der Anwendung, aufgrund von unzureichend genauen Berechnungsmethoden bei der Auslegung, nicht immer sichergestellt. Nach aktuellem Kenntnisstand verursacht eine unwirksame Schmierung ca. 55 % aller vorzeitigen Wälzlagerausfälle. Insbesondere bei Fettschmierung werden aufgrund fehlender Berechnungsansätze für den Schmierfilmaufbau vereinfachende Annahmen getroffen. Diese führen zu Unsicherheiten in der Auslegung und erhöhen damit das Risiko von vorzeitigen Lagerausfällen. Die Herausforderung bei der Ableitung von zuverlässigen Modellen ist die Zusammensetzung des Schmierfettes als Stoffgemisch aus Grundöl und Verdicker. Das im Verdickersystem gebundene Grundöl steht nur begrenzt zur Verfügung, sodass ein Schmierstoffmangel auftreten kann. Dieser wird als Starvation bezeichnet und kann mit derzeit bekannten Methoden nicht prognostiziert werden. Zudem sind die Einflüsse des Verdickers auf den Schmierfilmaufbau bisher kaum erforscht. In der Regel erfolgt die Abschätzung der Schmierfilmdicke lediglich auf Basis der Grundöleigenschaften. Das Ziel dieser Arbeit ist es ein Modell zur Berechnung der Schmierfilmdicke in fettgeschmierten Wälzkontakten abzuleiten. Dazu werden zunächst die Einflüsse auf den Schmierfilmaufbau durch das Grundöl und den Verdicker getrennt voneinander identifiziert. Das Auftreten von Starvation wird durch eine begrenzt verfügbare Grundölmenge, die aus dem Schmierfett abgeschieden wird, berücksichtigt. Der Verdickereinfluss setzt sich zum einen aus der Verdickerschicht, die sich auf den Kontaktoberflächen bildet und zum anderen aus freien Verdickerpartikeln, die mit dem Grundöl durch den Kontakt transportiert werden, zusammen. Die gewonnenen Erkenntnisse der Arbeit ermöglichen es erstmals die Anteile am Schmierfilmaufbau durch Grundöl, Verdickerschicht und -partikel getrennt voneinander zu bestimmen. Daraus wird für die untersuchten Schmierfette ein Modell zur Berechnung der Schmierfilmdicke in fettgeschmierten Wälzkontakten abgeleitet.