antriebstechnik 6/2019

FVA AKTUELL

FVA AKTUELL FORSCHUNGSVORHABEN FVA 580 II, IGF-NR. 19027 N DÜNNE SCHMIERFILME II Reibung und Verschleiß von Wälzlagern werden maßgeblich durch den verwendeten Schmierstoff und die resultierende Schmierfilmausbildung im Wälzkontakt beeinflusst. Bei fettgeschmierten Kontakten kann es, abhängig von der Fettzusammensetzung und Betriebsparametern, zu einer unerwünschten Schmierfilmabnahme aufgrund eines Schmierstoffmangels im Kontakt kommen. Dieser Effekt wird als Starvation bezeichnet und tritt nach Definition in der Literatur bei der Rollgeschwindigkeit auf, bei der die Schmierfilmdicke unter die des Grundöls absinkt. Da diese Abnahme bisher nicht prognostiziert werden kann und es somit zu Unsicherheiten bei der Auslegung von Wälzlagern führen kann, war es Ziel in dem Vorhaben, die Einflüsse auf die Schmierfilmausbildung fettgeschmierter EHD Kontakte zu identifizieren. Dafür wurden an einem Kugel/Scheibe-Tribometer Schmierfilmdickenmessungen an unterschiedlichen Schmierfetten durchgeführt. Mit der erarbeiteten Messprozedur können Schmierfette nun reproduzierbar hinsichtlich ihrer Schmierwirkung verglichen werden und das Auftreten von Starvation identifiziert werden. Dabei zeigte sich, dass die Schmierfette mit PAO Grundöl und Lithium/Komplex- bzw. Polyurea- Verdicker ein spätes Auftreten von Starvation im Vergleich zu den anderen Schmierfetten aufweisen. Im Allgemeinen zeigen die Ergebnisse, dass Verdicker und Grundöl zusammen den Schmierfilm bilden und die Gewichtung dieser Anteile von der Fettzusammensetzung sowie den Betriebsparametern abhängig ist. Der Verdicker trägt zum einen durch eine Verdickerschicht, die sich auf den Oberflächen der Kontaktpartner absetzt, und zum anderen durch freie Verdickerpartikel, die den Kontakt passieren können, zum Schmierfilmaufbau bei. Der Grundölanteil bildet sich aus der Menge an ausgeblutetem Öl, welches im Betrieb aus dem Fett austritt, und bewirkt einen hydrodynamischen Schmierfilmaufbau. Die zur Verfügung stehende Menge an ausgeblutetem Öl wird durch das Ausblutverhalten des Fettes bestimmt, welches teilweise mit der Schmierfilmausbildung korreliert werden konnte. Des Weiteren wird die zur Verfügung stehende Menge an ausgeblutetem Öl durch dessen Strömungsverhalten um den Kontakt beeinflusst. Verdrängung und Rückströmung von Öl werden als Replenishment bezeichnet, welches das Schmierstoffangebot zwischen zwei Überrollungen bestimmt. Förderung: AiF (IGF) Autor: Dennis Fischer, RWTH Aachen, Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung MSE Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. Lyoner Str. 18, 60528 Frankfurt Tel.: 069 / 6603-1515 E-Mail: info@fva-net.de Internet: www.fva-net.de Kontakt: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e. V. (FVA), Dirk Arnold, Tel.: 069/6603-1632 64 antriebstechnik 2019/06 www.antriebstechnik.de

FVA AKTUELL FORSCHUNGSVORHABEN FVA 627II, IGF-NR. 18600 BG WÄLZLAGERGRAUFLECKIGKEIT II Wälzlager in hochdynamischen Anwendungen, wie z. B. Windenergieanlagen, können Oberflächenermüdung in Form von Grauflecken zeigen. Die Mechanismen, die zum Auftreten von Graufleckigkeit im Wälzlager führen, sind bisher nur unzureichend geklärt. Das Ziel des Vorhabens bestand darin, das Verständnis zu den möglichen Bildungsmechanismen von Grauflecken in unterschiedlichen tribologischen Kontakten zu erweitern, übergeordnet zusammenzuführen und Grundlagen für ein Prüfverfahren zur Bewertung der Graufleckentragfähigkeit von Wälzlagerschmierstoffen zu erarbeiten. Hierfür wurden Versuche am Zwei-Scheiben-Prüfstand, an Wälzlagern und an Verzahnungen durchgeführt. Begleitend zu den experimentellen Arbeiten wurden umfangreiche mikroanalytische Untersuchungen an einem Großteil der Prüfkörper vor und nach der Beanspruchung durchgeführt. Die Kontaktbedingungen in den untersuchten tribologischen Kontakten wurden mithilfe von TEHD-Simulationen abgebildet. Als zentrales Ergebnis zeigten die durchgeführten Untersuchungen, dass gerichtete Oberflächenstrukturen, welche sich kreuzen, deutlich graufleckenkritischer zu bewerten sind als parallel zueinander laufende Oberflächenstrukturen. Somit sind die Lastwechselzahl und die Beanspruchung an den Rauheitsspitzen von entscheidender Bedeutung für die Graufleckenbildung. Die Untersuchungen an Verzahnungen aus unterschiedlichen Werkstoffen zeigten, dass der Werkstoff einen untergeordneten Einfluss auf die Graufleckenbildung besitzt. Die Beanspruchung an den Oberflächen wird ebenfalls durch die sich bildenden tribologischen Schichten aus den Interaktionen zwischen Schmierstoffadditiven und den Maschinenelementoberflächen beeinflusst. Anhand umfangreicher mikroanalytischer Untersuchungen konnten die bisher existierenden Schadenshypothesen zur Entstehung von Graufleckigkeit von sieben auf drei mögliche Hypothesen reduziert werden. So konnten z. B. keine Hinweise auf einen korrosiven Angriff der Oberfläche gefunden werden. Harte Reaktionsschichten, die zum Ab platzen führen, wurden nicht nachgewie sen. Im Gegenteil, Nanohärtemessungen ergaben Triboschichten, welche weicher als die Werkstoffoberfläche waren. Letzt endlich konnten nur die Hypothesen, welche die Graufleckigkeit auf ein mecha nisches Ermüdungsphänomen zurück führen, bestätigt werden. Aus den Erkennt nissen mit Modellschmierstoffen konnten Versuchsbedingungen für ein zukünftiges Prüfverfahren für Wälzlagerschmierstoffe ab ­ geleitet werden. In ersten Versuchen mit Praxisschmierstoffen konnten mit diesen Prüfbedingungen Grauflecken in unterschiedlicher Ausprägung erzeugt werden. Förderung: AiF (IGF) Autor: Andreas Stratmann, RWTH Aachen, Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung MSE simalube –der automatische Schmierstoffspender 25.-27. Juni 2019 Frankfurt am Main Unser Stand: 4.1, C15 n Bis zu 30% Kostenersparnisse dank reduzierter Maschinenstillstandzeiten n Schmierstellen werden konstant mit Schmierstoff versorgt n simalube sind wiederbefüllbar n Keine Mangel- oder Überschmierung von Bauteilen simatec gmbh, Deutschland www.simatec.de ® smartlubrication Simatec.indd 1 18.04.2019 09:49:34 www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2019/06 65