Öl/Schmierung: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 19. August 2013, 10:47 Uhr

Die primäre Aufgabe eines Öls ist die Schmierung. Dabei verhindert das Öl das Aneinanderreiben zweier Flächen um Verschleiß zu auszuschließen oder zu minimieren, Geräusche zu unterbinden und Verluste, z.B. durch Reibungswärme, zu reduzieren.

Vollschmierung (Flüssigkeitsfilmschmierung)

Der Idealzustand ist die Vollschmierung. Hier liegt zwischen den zu schützenden Flächen ein vollständiger Ölfilm vor, die Flächen schwimmen auf diesem auf. Eine Reibung der Flächen findet nur gegenüber dem Öl statt. Dessen Reibwiderstand wird durch die Viskosität (Zähflüssigkeit) bestimmt. Es liegt fast bis gar kein Verschleiß vor. Der Druck wird vollständig von dem Schmiermittel getragen.
Im Verbrennungsmotor wird an vielen Stellen die hydrodynamische Schmierung verwendet, d.h. das Schmiermittel wird durch die Bewegung der Teile untereinander in den Schmierspalt gefördert und dort gehalten. Damit eine Schmierungwirkung zustande kommt, muss eine Bewegung der Teile mit einer Mindestgeschwindigkeit erfolgen. Bewegen sich die Teile untereinander zu langsam (oder bei Stillstand), drückt der Anpressdruck der Teile das Schmiermittel einfach weg. Bewegen sie sich zu schnell, reisst der Schmierfilm.
Diese Art der Schmierung kann mit Verschleißeffekten behaftet sein (z.B. Teilschmierung). Ein gutes Beispiel ist hier die Hubbewegung des Kolbens im Zylinder. Während bei der längeren Auf- und Abbewegung Vollschmierung vorliegt, entsteht bei dem Richtungswechsel (Oberer Totpunkt / Unterer Totpunkt) des Kolbens und der damit verbundenen Abnahme der Geschwindigkeit eine Teilschmierung. Erschwerend kommt hier noch ein seitlicher Druck hinzu, der kurz nach dem oberen Totpunkt nach der Zündung am stärksten ist. Dabei wird der Kolben ausser nach unten auch noch zur Seite gedrückt, da er gegen den Widerstand des schrägstehenden Pleuels arbeiten muss.

Teilschmierung

Bei der Teilschmierung, die z.B. dort auftritt wo sich die Richtung eines der Reibeflächen ändert (z.B. Kolben-OT), liegt kein geschlossener Ölfilm vor. Einzelne (mikroskopisch kleine) Unebenheiten der Flächen berühren sich und führen dort zu Verschleiß. Die Drucklast wird sowohl vom Schmiermittel als auch von den Unebenheiten der Reibeflächen getragen.

Grenzschmierung (Grenzfilmschmierung)

Findet keine vollständige Trennung der Reibeflächen mehr statt, kommt also kein Aufschwimmen mehr zustande, hat man eine verschleißbehaftete Trockenreibung. Die Drucklast liegt dabei auf den Unebenheiten der Reibeflächen und nicht auf dem Schmiermittel. Dies kann durch zu niedrige Viskosität oder zu niedrige/zu hohe Geschwindigkeit der Flächen zueinander eintreten. Dabei kann eine derart hohe Temperatur entstehen, dass die einzelnen Oberflächenpunkt everschweissen. Liegt noch genug Bewegungsenergie vor, werden sie jedoch sofort wieder auseinandergerissen.

Stribeck Kurve

Die Stribeck Kurve gibt das Verhältnis der Reibung (vertikale Achse) zu der Viskosität, dem Druck und der Geschwindigkeit der reibenden Teile (horizontale Achse) an:

Der Kurve kann man folgendes entnehmen:

• Hoher Druck bei geringer Geschwindigkeit und geringer Viskosität führt zu hoher Reibung (Grenzschmierung)
• Steigt die Viskosität und die Geschwindigkeit oder nimmt der Druck ab, wird die Schmierung immer besser, die hydrodynamische Schmierung beginnt (Teilschmierung bis Filmschmierung) und der Schmierfilm wird dicker.
• Mit weiter ansteigender Geschwindigkeit, steigt aber auch die Reibung,durch den zunehmenden Widerstand des Schmiermittels, wieder an. Diese Reibung erzeugt aber nicht den Verschleiß, den eine Reibung der festen Reibflächen verursachen würde.

Als Fazit kann man dieser Kurve auch entnehmen, dass der größte Verschleiß beim Starten und Stoppen des Motors auftritt, da hier niedrige Geschwindigkeiten und ein dünner Schmierfilm vorliegen.

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