--[[Benutzer:Benni1981|Benni1981]] 12:27, 8. Dez 2007 (CET)<br /><span style="color: blue">'''Hallo {{Currentuser}}, ich wünsche Dir viel Spaß beim Lesen dieser Seite...'''</span><br />{{Heute}}
[[Bild:Tribologie.jpg|right]]
==Bedeutung==
Die Tribologie (griechisch: {{mark|Reibungslehre}}) ist eine Wissenschaft, mit der sich Maschinenbauer, Werkstofftechniker[[Werkstoff]]techniker, Physiker und Chemiker befassen.
Die Tribologie umfasst die Gebiete
*Reibung
*Verschleiß
*Schmierung
Ziel der Tribolologie ist es, das Bewegungssystem zu optimieren. In ökologischer, ökonomischer und funktioneller Hinsicht. Das heißt Minderung von Verschleiß und Optimierung von Reibungsbedingungen.
===Anwendung===
Die Anwendung der Tribologie erstreckt sich auf alle Bereiche der [[Entwicklung und Konstruktion|Entwicklung, Konstruktion]], Fertigung und Instandhaltung mechanischer Bewegungssysteme in den verschiedenen Industrie- und Wirtschaftsbereichen:
*Maschinenbau
*Schienenfahrzeugtechnik
*Feinwerktechnik
*EDV -Technik
*Energieversorgung
*Medizintechnik
===Aufgaben===
Die Tribologie hat einen enormen Einfluss auf die Ressourcen eines Betriebes, zudem auch die Betriebssicherheit d.h. ein störungsfreier und anwendungssicherer Ablauf eines Gerätes[[Gerät]]es/[[Maschine]]. Sie hilft außerdem die Produktionskosten zu senken und sorgt für eine Reduzierung von [[Energie]]/[[Emissionen]].<br />Bei der [[Dimensionierung]] von [[Maschinenelemente]]n gilt häufig die Anforderung, dass während des Betriebszustandes Reibung und Verschleiß auf ein minimales zu reduzieren ist, ebenso der Energieverlust. Es gibt aber auch Anwendungen, wo eine verstärkte Reibung erwünscht ist, z.B. bei Reibradgetrieben oder [[Bremse]]n.
==Schäden an Maschinenelementen==
===Verschleiß===
Der Begriff Verschleiß kann als fortschreitender Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers(Grundkörper), hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d.h. Kontakt- und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder [[gasförmig]]en Gegenkörpers definiert werden.
Die Unterteilung erfolgt nach dem '''Verschleißmechanismus''' in Abrasion, Adhäsion, Oberflächenzerüttung und tribochemischen Reaktionen.
'''Oberflächenzerrüttung''': Sie entsteht bei sich häufig periodisch ändernden Belastungen in bestimmten Werkstoffbereichen. Bei Erreichen einer bestimmten Risslänge kommt es zum Bruch bzw. zum Heraustrennen von Partikeln aus dem Oberflächenbereich.
'''Tribochemische Reaktionen''': Entsteht durch [[Chemische Reaktionen|chemische Reaktion ]] in Folge tribologischer Beanspruchung (zwischen Grund- und Gegenkörper. Es beteiligen sich Bestandteile des Zwischenstoffs bzw. des Umgebungsmediums. Durch eine Relativbewegung werden ständig neue Reaktionsprodukte erzeugt und wieder abgerieben.
===[[Korrosion]]===
Man bezeichnet als [[Korrosion]] Grenzflächenreaktionen zwischen Metalloberflächen [[Metall]]oberflächen und festen, flüssigen oder [[gasförmig]]en [[Korrosion]]smedien. Man unterscheidet hierbei in 3 Korrosionsarten[[Korrosion]]sarten:
'''Chemische [[Korrosion]]:''' hierbei bewirken Metalle und reaktionsfähige Gase/Flüssigkeiten eine[[ Oxidation]] oder Verzunderung
In der Kontaktzone von zwei Bauteilen treten Reibungskräfte auf. Nach dem Coulombschen Gesetz gilt bei Gleitreibung:
''F''<sub>R</sub> = ''μ{{*}}F''<sub>N</sub>
''F''<sub>R</sub> = Reibungskraft
''F''<sub>N</sub> = Normalkraft
''μ '' = Reibungszahl
===Reibungszahlen===
Die Reibungszahlen hängen von der Werkstoffpaarung, dem Schmierstoff, dem Reibungszustand und der Reibungsart ab. Es gilt: GleitreibungszahlµGleitreibungszahl µ < Haftreibungzahlµ[[Haftreibung]]zahl µ<sub>0</sub>.
Bei den Reibungsverhältnissen unterscheidet man nach Art der Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen die Rollreibung, Gleitreibung, Wälzreibung und Bohrreibung.
| 0,7
|-
| Ployamid [[Polyamid]] (Nylon)
| 1,2
| 0,4
| 0,05
|-
| [[Polystyrol ]] und Polyvinyl[[chlorid]] PVC-U
| -
| 0,5
{{Mark
|Hinweis:}} Die Reibungszahl ist keine [[Werkstoff]]eigenschaft, sondern die Kenngröße eines tribologischen Systems und kann somit durch verschiedene Einflussgrößen wie z.B. Werkstoffart[[Werkstoff]]art, Oberflächenbeschaffenheit, [[Temperatur ]] u.s.w. in bestimmten Grenzen schwanken.Verlässliche Reibungszahlen müssen unter praxisnahen Bedingungen experimentell ermittelt werden.
Hierzu gilt:
λ = h<sub>min</sub>/Ra
λ = spezifische Schmierfilmdicke
λ=h<sub>min</sub>/Ra= minimale Schmierfilmdicke im Kontakt
Näherungsweise wird in folgende Bereiche unterschieden:
Wenn zwei Bauteile (Wälz- bzw. Rollbelastung) senkrecht zur Berührebene belastet werden, entstehen in der Kontaktzone Oberflächenpressungen. Es wird durch Abhängigkeit der Bauteilgeometrie zwischen Punkt und Linienberührung unterschieden. Die Abplattungen im Kontaktbereich bilden sich entsprechend rechteckig (Linienberührung) bzw. elliptisch (Punktberührung) aus. Die Größe der Pressung in den [[Druck]]flächen kann mit Hilfe der Hertzschen Gleichung ermittelt werden. Diese gilt streng genommen nur unter folgenden Voraussetzungen: Die Werkstoffe sind ideal homogen, es sind keine Eigenspannungen vorhanden, die Oberflächen der Bauteile sind geometrisch ideal ausgebildet (ohne Rauhheits und Formabweichungen), es liegen nur reine Normalbeanspruchungen vor und der Kontakt ist ungeschmiert. Obwohl diese Fälle im Allgemeinen in der Praxis nicht erfüllt werden, kann die Gleichung dennoch verwenden werden. Es ist aber darauf zu achten, dass die zulässigen Pressungen, welche durch Versuche an speziellen Maschinenelementen [[Maschinenelemente]]n (Zahnräder, [[Wälzlager]] etc.) ermittelt wurden, nur für diese jeweils untersuchten Bauteile verwendet werden.
η<sub>p</sub> = [[Viskosität]] bei [[Druck ]] p
η<sub>0</sub> = [[Viskosität]] bei [[Atmosphäre]]ndruck
p = [[Druck]]
α = Druck[[viskosität]]skoeffizient
<u>Einteilung nach der Herstellung</u>: Hier werden grundlegend ''Mineralöle'' und ''synthetische Öle'' unterschieden.
''Mineralöle'' werden aus dem natürlich vorkommenden Erdöl gewonnen. Die genaue Zusammensetzung ergibt sich aus dem jeweiligen Förderungsgebiet. Eine typische Rohölzusammensetzung ergibt sich aus 80-85% [[Kohlenstoff]],10-17% [[Wasserstoff]], bis 7% [[Schwefel ]] und bis 1% sonstige Elemente [[Element]]e ([[O]], [[N]], [[V]], [[P]], [[Ni]], [[Cu]], [[Na]], [[Ca]], [[Fe]], [[Al]]). Die gewünschten Eigenschaften werden in verschiedenen Herstellschritten eingestellt. Die Eigenschaften ergeben sich durch die chemische Struktur des Grundöls, d.h. hauptsächlich durch die vorhandenen Anteile an Paraffinen (gesättigte, kettenförmige [[Kohlenwasserstoffe]]), Naphthenen (gesättigte ringförmige [[Kohlenwasserstoffe]]) und Aromate (ungesättigte, ringförmige [[Kohlenwasserstoffe]]). Von der jeweiligen Dominanz der [[Kohlenwasserstoff]]-Bestandteile im Schmieröl unterscheidet man paraffinbasische bzw. naphtenbasische Schmieröle. Die aromatischen Grundöle haben für Schmierzwecke keine Bedeutung.
<gallery>
|-
| Carbonsäure[[ester]]
| Gute Oxidationsbeständigkeit, ausgezeichnetes Fließverhalten bei tiefen Temperaturen, sehr gutes Viskositäts[[Viskosität]]s-[[Temperatur]]-Verhalten, sehr geringe Verdampfungsverluste bei hohen Temperaturen, mischbar mit Mineralölen, nicht toxisch, schnell biologisch abbaubar, geringe Verträglichkeit mit Lack und Dichtungsmaterialien, geringe hydrolytische Beständigkeit, mäßige Korrosionsschutzeigenschaften, begrenzte Additivlöslichkeit| Flugturbinenöle,<br />Kompressorenöle,<br />Motorenölkomponente,<br />Tief- und HochtemperaturfetteHoch[[temperatur]]fette
| 4...10
|-
| Silikonöl
| Ausgezeichnetes Viskositäts[[Viskosität]]s-[[Temperatur]]-Verhalten, sehr gute thermische und toxische Beständigkeit, ausgezeichnetes Fließverhalten bei tiefen Temperaturen, geringe Verdampfungsverluste, hohe chemische Beständigkeit, gute Verträglichkeit mit Lack und Dichtungswerkstoffen, gute elektrische Eigenschaften, sehr schlechte Schmierungseigenschaften im Mischreibungsgebiet, nicht mischbar mit Mineralölen, keine Additivlöslichkeit| Wärmeübertragungsöle,<br />HochtemperaturhydrauliköleHoch[[temperatur]]hydrauliköle,<br />Sonderschmierfette,<br />Sonderschmierstoffe für elektrische Kontakte
| 30...100
|-
| Phosphorsäure[[ester]]
| Schwer entflammbar, gute Oxidationsbeständigkeit[[Oxidation]]sbeständigkeit, gutes Fließverhalten bei tiefen Temperaturen[[Temperatur]]en, ausgezeichnete Verschleiß- und Frostschutzeigenschaften, hohe Strahlenbeständigkeit, nicht toxisch, schnell biologisch abbaubar, nicht mischbar mit Mineralölen, schlechtes Viskositäts[[Viskosität]]s-[[Temperatur]]-Verhalten, begrenzte Verträglichkeit mit Dichtungsmaterialien, mäßiges Korrosionsschutzverhalten[[Korrosion]]sschutzverhalten| schwer entflammbare Hydrauliköle[[Hydraulik]]öle
| 4...8
|-
| Silikat[[ester]]
| Ausgezeichnetes Viskositäts[[Viskosität]]s-[[Temperatur]]-Verhalten, sehr gutes Fließverhalten bei tiefen Temperaturen, sehr gute Oxidationsbeständigkeit, gute thermische Beständigkeit, geringe hydrolytische Beständigkeit, nicht mischbar mit Mineralölen, begrenzte biologische Abbaubarkeit.| Hydrauliköle[[Hydraulik]]öle,<br />Wärmeübertragungsöle
| 20...30
|}Quelle: RM Bild 4-13
<u>Einteilung nach der kinematischen [[Viskosität]]</u>:
Die [[Viskosität]] eines Schmieröls hat einen wesentlichen Einfluss auf die Schmierfilmdicke im Kontakt und den damit verbundenen Reibungszustand. Deshalb werden Schmieröle z.B. für Anwendungen in der Industrie nach [[DIN ]] 51511 in ISO-Viskositätsklassen(ISO-VG) eingeteilt. Die Schmieröle, welche zur Schmierung von Kraftfahrzeugmotoren (DIN51511[[DIN]]51511) und Kraftfahrzeuggetrieben ([[DIN ]] 51512) eingesetzt werden, sind in SAE-Klassen eingeteilt. (SAE: Society of Automotive Engineers)
<u>Einteilung nach dem Anwendungsgebiet</u>:
| mittel-schwer
| normale EP-Zusätze<br />(6,5 Gew.%)
| hohe Geschwindigkeiten oder hohe Drehmomente[[Drehmoment]]e; Hypoidgetriebe, Handschaltgetriebe
|-
| GL-5
| schwer
| wirksame EP-Zusätze<br />(10 Gew.%)
| hohe Geschwindigkeiten oder hohe Drehmomente [[Drehmoment]]e bei zusätzlicher Stoßbelastung; Hypoidgetriebe mit großem Achsversatz, Handschaltgetriebe
|}Quelle: RM Bild 4-15
Im Betrieb wird unter Belastung das im Eindicker gebundene Öl abgeschieden und somit die Schmierstelle versorgt. Nach Entlastung der Kontaktstelle wird das Öl wieder im Eindicker gebunden. Das Grundöl hat einen Anteil von 75-96% und besteht häufig aus Mineralöl, es werden aber auch synthetische Öle und für begrenzte Anwendungen pflanzliche Öle eingesetzt.
Der Eindicker hat einen Anteil von 4-20% und besteht meist aus Seifen ([[MetallSeife]]salze n (Metallsalze von Fett[[säurenFettsäure]]n, Reaktionsprodukt von Fett[[säureFettsäure]]n und [[Lauge]]n).Man unterscheidet:*'''Normalseifen:''' (eine [[Lauge]], eine Fett[[säure]])*'''Gemischtseifen:''' (zwei [[Lauge]]n, eine Fett[[säure]])*'''Komplexseifen:''' (eine [[Lauge]], zwei Fett[[säure]]n)*weiterhin werden auch '''Nichtseifen''' (z.B. Betonit, Polyharnstoff) als Eindicker verwendet.
Die Art und Konzentration der drei Grundkomponenten bestimmen die Eigenschaften des Schmierfetts.
Weitere Klassifikationen:
*nach Art des Eindickers
*den zu schmierenden Maschinenelementen[[Maschinenelemente]]n
*der Anwendung
*den Einsatzbereichen
Hier findet Ihr einiges zum Üben:
{{TM|Reibung|118}} und [[Tribologie#L.C3.B6sungen|Lösungen]]* [[Media:Aufgabe_Tram.pdf|1. Aufgabe zur Hertzschen Pressung]] * [[Media:Aufgabe2.pdf|2. Aufgabe zur Hertzschen Pressung]][[Media:Aufgaben_zur_Reibung.pdf|3. Aufgaben zur Reibung]]
===Fragen===
1. Was bedeutet „[[Tribologie]]“„Tribologie“?<br />2. Nenne 3 Gebiete, mit denen sich die [[Tribologie]] hauptsächlich befasst.<br />3. Nenne 4 Anwendungsbereiche der [[Tribologie]].<br />4. Nenne 3 Arten der Schmier[[druck]]erzeugung.<br />5. Vergleiche {{Mark
|synthetische}} / {{Mark
|mineralische}} Öle. Welche Vor- und Nachteile spielen bei der Auswahl eine Rolle?
==Lösungen==
Mathebuch, Kapitel 28:* [[Media:Aufgaben_zu_Reibung.docx|28.1 - 28.7]]* [[Media:Lösungen zur Reibung 15.09.2008.pdf|28.9]]Hertzsche Pressung:*[[Media:Endgültig Hetzsche pressung1.pdf|Lösung:]] 1. Aufgabe (Hertzsche Pressung) *[[Media:Endgültig Hertzsche Pressung2.pdf|Lösung:]] 2. Aufgabe (Hertzsche Pressung) [[Media:Lösungen zur Reibung 15.09.2008.pdf|Lösungen]] zu den Aufgaben der Reibung.
[[ Tribologie: Antworten ]]
{{www}}
== Tribologie[[Chatroom Tribologie|Chat]] ==
'''''Ich hoffe der Artikel hat euch einen Einblick in die Welt der Tribologie ermöglicht.'''''
