| Titel | Reibungs- und Verschleißverhalten von Gleitlagerungen im Start-Stopp-Betrieb |
| Autor | Florian König, Georg Jacobs, Gero Burghardt |
| Infos zum Autor | Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung Schinkelstraße 10 52062 Aachen |
| Inhalt | Zusammenfassung Der verschleißsichere Betrieb von hydrodynamischen Gleitlagern findet in der Regel ausschließlich in der Vollschmierung statt. Bei Lagerungen in konventionellen und hybriden Verbrennungsmotoren der aktuellen Generation, bei denen Start-Stopp-Systeme zu einer häufigen sequentiellen Abschaltung des Verbrennungsmotors führen, ist daher mit Verschleiß zu rechnen. Im Stillstand wird der Schmierstoff aus der Kontaktzone zwischen Kurbelwelle und Haupt- bzw. Pleuellager herausgedrückt, sodass die Kurbelwelle auf den Lagerschalen aufliegt. Um den Verschleißprozess zu verlangsamen, werden den Schmierstoffen Verschleißschutzadditive zugesetzt. Der Wirkmechanismus dieser Stoffe beruht auf physikalischen und chemischen Wechselwirkungen mit den Werkstoffoberflächen. In Wälzlageruntersuchungen wurde gezeigt, dass an den Werkstoffoberflächen unter geeigneten Betriebsbedingungen (Kontaktdrücke > 1.000 MPa) innerhalb weniger Minuten tribologische Grenzschichten entstehen, die den Verschleißschutz maßgeblich bestimmen. Diese Schichten unterscheiden sich vom Grundwerkstoff durch eine veränderte Gefügestruktur und chemische Zusammensetzung. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlungen entwickelt, mit denen die Bildung tribologischer Grenzschichten auch ohne Betrieb des Lagers erreicht werden kann. Diese synthetisch erzeugten Schichten entstehen bei geringen Kontaktdrücken, weshalb die Schichterzeugung auch bei Gleitlagerungen (Kontaktdrücke < 100 MPa) möglich erscheint. Der vorliegende Beitrag zeigt, welchen Einfluss die Grenzschichten, die in Wälzlageruntersuchungen zu einer signifikanten Verschleißreduzierung führten, auf das Reibungs- und Verschleißverhalten von Gleitlagerungen im Start-Stopp-Betrieb haben. Abstract In order to reduce the wear of bearing systems during mixed lubrication anti-wear additives are commonly added to lubricants. Their functionality was shown in previous roller bearing experiments with the formation of wear protective tribological boundary layers (TBL) within a few minutes in run-in procedures under selected conditions (contact pressure p > 1000 MPa). The TBL increases the wear protection under extreme conditions when initially formed during the extensive run-in. A time-efficient heat treatment procedure was developed to create the protective TBL synthetically, enabling a formation without a run-in and its potential application to plain bearing systems (p < 100 MPa). This contribution will focus on the frictional and wear behavior of plain bearing systems under start-stop-application. For comparability reasons the materials (AISI 52100) and lubricant (Ester ISO VG 100) were kept identical for the plain bearing system. Plain bearings were subjected to a large amount of start-stop-cycles under static radial loading resulting in mild wear. The measurement of roughness and roundness indicate minor wearing-in of the shaft and bearing surfaces regardless of heat treatment. The heat treatment was successfully applied to reduce break-away friction during starting and stopping. |
| Datum | 2016 |
