Erik Kuhn
Zur Tribologie der Schmierfette
Eine energetische Betrachtungsweise des Reibungs- und Verschleißprozesses
Erik Kuhn
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Eine energetische Betrachtungsweise des Reibungs- und Verschleißprozesses
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Der Leser erhält eine ausführliche Darstellung der Einbeziehung des Schmierstoffes »Schmierfett« in eine tribologische Analyse sowie eine grundlegende Recherche zum tribologischen Prozess bei Anwesenheit eines Schmierfettes. Die Vorgehensweisen zur Quantifizierung von Reibungsenergieverlusten und des Verschleißverhaltens fettgeschmierter Paarungen werden erläutert, die traditionelle »Energetische Betrachtungsweise« ist kompakt abgehandelt und in einem separaten Kapitel erweitert. Die Betrachtung des Verschleißes wird auf den Schmierstoff ausgeweitet. Neuer Entwicklung Rechnung tragend, geht…mehr
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Der Leser erhält eine ausführliche Darstellung der Einbeziehung des Schmierstoffes »Schmierfett« in eine tribologische Analyse sowie eine grundlegende Recherche zum tribologischen Prozess bei Anwesenheit eines Schmierfettes. Die Vorgehensweisen zur Quantifizierung von Reibungsenergieverlusten und des Verschleißverhaltens fettgeschmierter Paarungen werden erläutert, die traditionelle »Energetische Betrachtungsweise« ist kompakt abgehandelt und in einem separaten Kapitel erweitert. Die Betrachtung des Verschleißes wird auf den Schmierstoff ausgeweitet. Neuer Entwicklung Rechnung tragend, geht das Buch in mehreren Abschnitten auf die Thermodynamische Betrachtung von Reibung und Verschleiß ein.
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Produktdetails
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- Reihe Technik
- Verlag: expert-verlag
- Artikelnr. des Verlages: 63339
- 2. Aufl.
- Seitenzahl: 227
- Erscheinungstermin: 8. April 2017
- Deutsch
- Abmessung: 210mm x 150mm x 10mm
- Gewicht: 350g
- ISBN-13: 9783816933397
- ISBN-10: 3816933394
- Artikelnr.: 44203178
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Maschinenbaustudium, Postgradualstudium Schweißtechnik, Postgradualstudium Tribotechnik, Promotion 1987 in der Tribologie über rau-rau Kontakte. Seit 1991 Professor an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg. Lehraufträge für Tribologie an anderen Hochschulen und Universitäten, Gutachter für eine Reihe internationaler Fachjournale und Fachgremien, Mitglied im Programmkomitee und Editorial Board, Veranstalter des Arnold Tross Kolloquiums. Zahlreiche Publikationen.
Definitionen und Systembetrachtungen - Schmierfette (mit tribologischem und rheologischem Verhalten) - Die traditionelle Energetische Betrachtungsweise - Die Erweiterung auf viskoelastische Schmierstoffe und Definition des Schmierstoffverschleißes - Thermodynamische Untersuchungen in der Tribologie
1 Einführung 2 De nitionen und Systembetrachtungen 2.1 De nitionen 2.1.1 Allgemeine Begri e 2.1.2 Reibung 2.1.3 Verschleiß 2.2 Systembetrachtungen 2.2.1 Terminologie, Einordnung und Abgrenzung 3 Schmierfette 3.1 Historie und De nition 3.1.1 Zur Historie 3.1.2 Zur De nition der Schmierfette 3.2 Ausgewählte Schmierfettarten 3.2.1 Arten der Verdicker 3.2.2 Arten der Grundöle Mineralöle Syntheseöle Biologisch schnell abbaubare Grundöle 3.3 Komplett biogene Schmierfette 3.4 Klassi kation der Schmierfette 3.4.1 Metallseifenschmierfette Einfache Seifenfette Komplexseifenfette 3.5 Prüfmethoden 3.5.1 Genormte Versuchseinrichtungen Konuspenetration (DIN 150 2137) Schmierfettgebrauchsdauer: FAG FE9 (DIN 51821) Shell-Vierkugel-Apparat (DIN 51350) Korrosionsschutzeigenschaften (DIN 51802) Timken- Prüfeinrichtung 3.5.2 Andere Versuchseinrichtungen Axiallager-Oszillationstest (Fafnir) KSM-Kugel scher-Spengler-Maschine SKF-ROF-Prüfeinrichtung 3.6 Allgemeines tribologisches Verhalten der Schmierfette 3.6.1 Allgemeines 3.6.2 Tribometrie zur Untersuchung von Schmierfetten Kugel-Scheibe Tribometer der HAW Hamburg Fadenreiß-Prüfstand der Universität Lule Kugel-Stoß-Prüfeinrichtung der Universität Lule Filmdicken-Prüfeinrichtung des Imperial College London Spindellagerprüfstand des IMKT der Universität Hannover Gelenklagerprüfstand des IMK der Universität Magdeburg Pendeltribometer der HAW Hamburg Tribomodul am Rheometer Adhäsions- und Kohäsionsverhalten von Schmierfetten 3.6.3 Strukturuntersuchungen Beispiele für die unterschiedliche Struktur ausgewählter Verdicker (Feststo e) Schmierfett-Topographie 3.6.4 Ausgewählte EHD-Untersuchungen Allgemeines zur Elastohydrodynamik (EHD) Elastohydrodynamischer Kontakt bei Fettschmierung Allgemeines Der fettgefüllte Spalt Schmier lmdickenuntersuchung Ein uss der Seife auf den Filmaufbau Schmierfettfadenbildung Schmiersto rück uss im EHD-Kontakt Filmdicke bei Schmierfettalterung 3.7 Rheologisches Verhalten der Schmierfette 3.7.1 Klassi zierung des Fließverhaltens von Sto en Newtonsche Flüssigkeiten Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten Zeitunabhängiges Nicht-Newtonsches Fließverhalten Zeitabhängiges Nicht-Newtonsches Fließverhalten 3.7.2 Beschreibung der Rheologie der Schmierfette Strukturviskoses Fließverhalten Modelle des plastisch-strukturviskosen Fließverhaltens BINGHAM-Modell Gleichung von CASSON BAUER-Gleichung von Åström/Höglund Modi ziertes BINGHAM-Modell von Bair HERSCHEL-BULKLEY-Gleichung SISKO-Gleichung STANULOV et al.-Gleichung Modelle des zeitabhängigen Fließverhaltens BAUER-Gleichung CZARNY-Gleichung SPIEGEL et al.-Gleichung Eigener empirischer Ansatz 3.7.3 Bemerkungen zur Rheometrie bei der Untersuchung von Schmier- fetten Rotationsmessungen Oszillationsmessungen Zum Verlauf der Module ausserhalb des LVE-Bereiches 4 Die tradierte Energetische Betrachtungsweise 4.1 Allgemeine Reibungsbetrachtungen Lösungsalgorithmus einer tribologischen Aufgabenstellung 4.2 Die Kontaktgeometrie 4.2.1 Hauptkontaktfälle 4.2.2 Kontaktmodelle Kontaktmodell Kugel-Ebene Kontaktmodell Kugel-Kugel 4.3 Die Festkörperreibung 4.3.1 Energiebilanz bei Festkörperreibung 4.3.2 Grundlagen zur energetischen Festkörperreibungsberechnung Reibungsenergie Verformungsenergiedichten mittels Mikroprüfung Plastische Verformung Ritzvorgang Energiedichten aus makroskopischer Prüfung Aufzuwendende Energiedichte - elastische Deformation Aufzuwendende Energiedichte - plastische Deformation Spanende Deformation Trennen zwischensto icher Verbindungen Stoßartige plastische Deformation (Furchen) Anzahl gleichartiger Energieanteile Beanspruchte Volumina 4.4 Die Flüssigkeitsreibung 4.5 Der FestkörperVerschleiß 4.5.1 Energetische Verschleißgrundgleichung 4.5.2 Scheinbare Reibungsenergiedichte 4.5.3 Kritische Anzahl der Kontaktierungen Nutzung der Wöhlerkurve Ermittlung eines verschleißführenden Kontaktanteiles Anwendung des kumulativen stochastischen Prozesses Energieakkumulation bei der Bildung von nk 5 Die Erweiterung der energetischen Betrachtungsweise 5.1 Kontaktgeometrie des fettgefüllten Spaltes 5.2 Flüssigkeitsreibung im Fett lm 5.2.1 Energieaufwendungen bei Fettschmierung Experimentelle Möglichkeit zur Simulation des Scherprozesses Versuchseinrichtung Aufzuwendende Energiedichte beim Schervorgang Aufzuwendende Energiedichte bis zum Fließen Aufzuwendende Energiedichte bei Normalbeanspruchung Möglichkeiten zur Untersuchung des Kohäsionsverhaltens Versuchseinrichtung 5.2.2 Beanspruchte Volumina 5.3 Die Mischreibung 5.4 Die Erweiterung des Verschleißbegri es 5.5 Der Schmiersto verschleiß 5.5.1 Historische Betrachtung 5.5.2 Rheologischer Verschleiß - allgemeine Darstellung 5.5.3 Verknüpfung des Reibungs- und Verschleißprozesses Viskositätsrate Scheinbare rheologische Reibungsenergiedichte e Rrheo - eine Ana logiebetrachtung Energieakkumulationsfaktor Kritische Beanspruchungszeit Schmierfett-Topographie und Verschleiß Kontaktmodell für den rheologischen Verschleiß Fettschmierung und Festkörperverschleiß 5.6 Experimentelle Arbeiten zum rheologischen Verschleiß 5.6.1 Allgemeines 5.6.2 Die entwickelte Versuchsprozedur 5.6.3 Versuchsergebnisse 5.7 Empirischer Ansatz zur energetischen Beschreibung des Schmierfettverschleißes 6 Thermodynamische Untersuchungen in der Tribologie 6.1 Arbeiten mit dem ersten Hauptsatz 6.1.1 Allgemeine Betrachtungen 6.1.2 Thermodynamische Interpretation der scheinbaren Reibungsenergiedichte 6.1.3 Thermodynamisches Grundgesetz des tribologischen Verschleißes 6.1.4 Triboergodynamik 6.2 Die Nutzung der irreversiblen Thermodynamik zur Modellierung des Verschleissprozesses 6.2.1 Einführung 6.2.2 Bilanzgleichung 6.2.3 Verschleiß und irreversible Thermodynamik 6.2.4 Das Entropieproduktions-Verschleiß Theorem 7 Thermodynamische Untersuchungen zum Schmiersto verschleiß 7.1 Thermodynamische Untersuchungen am beanspruchten Schmierfett - Volumenelement 7.1.1 Allgemeine Betrachtungen 7.1.2 Modellvorstellungen 7.1.3 Experimentelle Untersuchungen zur energetischen Situation des beanspruchten Schmierfettes 7.1.4 Anwendung des Verschleiß-Entropieproduktions-Theorems auf den Schmierfettverschleiß Abbildungsverzeichnis Stichwortverzeichnis
Definitionen und Systembetrachtungen - Schmierfette (mit tribologischem und rheologischem Verhalten) - Die traditionelle Energetische Betrachtungsweise - Die Erweiterung auf viskoelastische Schmierstoffe und Definition des Schmierstoffverschleißes - Thermodynamische Untersuchungen in der Tribologie
1 Einführung 2 De nitionen und Systembetrachtungen 2.1 De nitionen 2.1.1 Allgemeine Begri e 2.1.2 Reibung 2.1.3 Verschleiß 2.2 Systembetrachtungen 2.2.1 Terminologie, Einordnung und Abgrenzung 3 Schmierfette 3.1 Historie und De nition 3.1.1 Zur Historie 3.1.2 Zur De nition der Schmierfette 3.2 Ausgewählte Schmierfettarten 3.2.1 Arten der Verdicker 3.2.2 Arten der Grundöle Mineralöle Syntheseöle Biologisch schnell abbaubare Grundöle 3.3 Komplett biogene Schmierfette 3.4 Klassi kation der Schmierfette 3.4.1 Metallseifenschmierfette Einfache Seifenfette Komplexseifenfette 3.5 Prüfmethoden 3.5.1 Genormte Versuchseinrichtungen Konuspenetration (DIN 150 2137) Schmierfettgebrauchsdauer: FAG FE9 (DIN 51821) Shell-Vierkugel-Apparat (DIN 51350) Korrosionsschutzeigenschaften (DIN 51802) Timken- Prüfeinrichtung 3.5.2 Andere Versuchseinrichtungen Axiallager-Oszillationstest (Fafnir) KSM-Kugel scher-Spengler-Maschine SKF-ROF-Prüfeinrichtung 3.6 Allgemeines tribologisches Verhalten der Schmierfette 3.6.1 Allgemeines 3.6.2 Tribometrie zur Untersuchung von Schmierfetten Kugel-Scheibe Tribometer der HAW Hamburg Fadenreiß-Prüfstand der Universität Lule Kugel-Stoß-Prüfeinrichtung der Universität Lule Filmdicken-Prüfeinrichtung des Imperial College London Spindellagerprüfstand des IMKT der Universität Hannover Gelenklagerprüfstand des IMK der Universität Magdeburg Pendeltribometer der HAW Hamburg Tribomodul am Rheometer Adhäsions- und Kohäsionsverhalten von Schmierfetten 3.6.3 Strukturuntersuchungen Beispiele für die unterschiedliche Struktur ausgewählter Verdicker (Feststo e) Schmierfett-Topographie 3.6.4 Ausgewählte EHD-Untersuchungen Allgemeines zur Elastohydrodynamik (EHD) Elastohydrodynamischer Kontakt bei Fettschmierung Allgemeines Der fettgefüllte Spalt Schmier lmdickenuntersuchung Ein uss der Seife auf den Filmaufbau Schmierfettfadenbildung Schmiersto rück uss im EHD-Kontakt Filmdicke bei Schmierfettalterung 3.7 Rheologisches Verhalten der Schmierfette 3.7.1 Klassi zierung des Fließverhaltens von Sto en Newtonsche Flüssigkeiten Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten Zeitunabhängiges Nicht-Newtonsches Fließverhalten Zeitabhängiges Nicht-Newtonsches Fließverhalten 3.7.2 Beschreibung der Rheologie der Schmierfette Strukturviskoses Fließverhalten Modelle des plastisch-strukturviskosen Fließverhaltens BINGHAM-Modell Gleichung von CASSON BAUER-Gleichung von Åström/Höglund Modi ziertes BINGHAM-Modell von Bair HERSCHEL-BULKLEY-Gleichung SISKO-Gleichung STANULOV et al.-Gleichung Modelle des zeitabhängigen Fließverhaltens BAUER-Gleichung CZARNY-Gleichung SPIEGEL et al.-Gleichung Eigener empirischer Ansatz 3.7.3 Bemerkungen zur Rheometrie bei der Untersuchung von Schmier- fetten Rotationsmessungen Oszillationsmessungen Zum Verlauf der Module ausserhalb des LVE-Bereiches 4 Die tradierte Energetische Betrachtungsweise 4.1 Allgemeine Reibungsbetrachtungen Lösungsalgorithmus einer tribologischen Aufgabenstellung 4.2 Die Kontaktgeometrie 4.2.1 Hauptkontaktfälle 4.2.2 Kontaktmodelle Kontaktmodell Kugel-Ebene Kontaktmodell Kugel-Kugel 4.3 Die Festkörperreibung 4.3.1 Energiebilanz bei Festkörperreibung 4.3.2 Grundlagen zur energetischen Festkörperreibungsberechnung Reibungsenergie Verformungsenergiedichten mittels Mikroprüfung Plastische Verformung Ritzvorgang Energiedichten aus makroskopischer Prüfung Aufzuwendende Energiedichte - elastische Deformation Aufzuwendende Energiedichte - plastische Deformation Spanende Deformation Trennen zwischensto icher Verbindungen Stoßartige plastische Deformation (Furchen) Anzahl gleichartiger Energieanteile Beanspruchte Volumina 4.4 Die Flüssigkeitsreibung 4.5 Der FestkörperVerschleiß 4.5.1 Energetische Verschleißgrundgleichung 4.5.2 Scheinbare Reibungsenergiedichte 4.5.3 Kritische Anzahl der Kontaktierungen Nutzung der Wöhlerkurve Ermittlung eines verschleißführenden Kontaktanteiles Anwendung des kumulativen stochastischen Prozesses Energieakkumulation bei der Bildung von nk 5 Die Erweiterung der energetischen Betrachtungsweise 5.1 Kontaktgeometrie des fettgefüllten Spaltes 5.2 Flüssigkeitsreibung im Fett lm 5.2.1 Energieaufwendungen bei Fettschmierung Experimentelle Möglichkeit zur Simulation des Scherprozesses Versuchseinrichtung Aufzuwendende Energiedichte beim Schervorgang Aufzuwendende Energiedichte bis zum Fließen Aufzuwendende Energiedichte bei Normalbeanspruchung Möglichkeiten zur Untersuchung des Kohäsionsverhaltens Versuchseinrichtung 5.2.2 Beanspruchte Volumina 5.3 Die Mischreibung 5.4 Die Erweiterung des Verschleißbegri es 5.5 Der Schmiersto verschleiß 5.5.1 Historische Betrachtung 5.5.2 Rheologischer Verschleiß - allgemeine Darstellung 5.5.3 Verknüpfung des Reibungs- und Verschleißprozesses Viskositätsrate Scheinbare rheologische Reibungsenergiedichte e Rrheo - eine Ana logiebetrachtung Energieakkumulationsfaktor Kritische Beanspruchungszeit Schmierfett-Topographie und Verschleiß Kontaktmodell für den rheologischen Verschleiß Fettschmierung und Festkörperverschleiß 5.6 Experimentelle Arbeiten zum rheologischen Verschleiß 5.6.1 Allgemeines 5.6.2 Die entwickelte Versuchsprozedur 5.6.3 Versuchsergebnisse 5.7 Empirischer Ansatz zur energetischen Beschreibung des Schmierfettverschleißes 6 Thermodynamische Untersuchungen in der Tribologie 6.1 Arbeiten mit dem ersten Hauptsatz 6.1.1 Allgemeine Betrachtungen 6.1.2 Thermodynamische Interpretation der scheinbaren Reibungsenergiedichte 6.1.3 Thermodynamisches Grundgesetz des tribologischen Verschleißes 6.1.4 Triboergodynamik 6.2 Die Nutzung der irreversiblen Thermodynamik zur Modellierung des Verschleissprozesses 6.2.1 Einführung 6.2.2 Bilanzgleichung 6.2.3 Verschleiß und irreversible Thermodynamik 6.2.4 Das Entropieproduktions-Verschleiß Theorem 7 Thermodynamische Untersuchungen zum Schmiersto verschleiß 7.1 Thermodynamische Untersuchungen am beanspruchten Schmierfett - Volumenelement 7.1.1 Allgemeine Betrachtungen 7.1.2 Modellvorstellungen 7.1.3 Experimentelle Untersuchungen zur energetischen Situation des beanspruchten Schmierfettes 7.1.4 Anwendung des Verschleiß-Entropieproduktions-Theorems auf den Schmierfettverschleiß Abbildungsverzeichnis Stichwortverzeichnis