Tribolex    Expertise, ervaring en creativiteit

 

Van gesmeerd contact naar droge wrijving: transitiediagram

 

Bij de Stribeckcurve wordt het verloop van de wrijvingscoëfficient weergegeven in functie van een kental waarin opgenomen vlaktedruk, dynamische viscositeit en bewegingssnelheid. Dat is een interessante manier om weer te geven wat er gebeurt zolang er sprake is van een gesmeerd contact. Wat er gebeurt wanneer om de een of andere reden de smering volledig wegvalt, is daar niet uit af te lezen Inzicht daarin verschaft het zogenaamde "transitiediagram". Daarin wordt aangegeven onder welke condities een smeerfilm kan bestaan en onder welke omstandigheden die volledig verloren gaat. Daartoe wordt de kracht waarmee twee ten opzichte van elkaar bewegende lichamen tegen elkaar gedrukt worden weergegeven als functie van de bewegingssnelheid van die onderdelen ten opzichte van elkaar.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Gesmeerd en ongesmeerd contact

In de afbeelding hiernaast is een transitiediagram te zien in zijn eenvoudigste vorm. In het gebied boven de rode lijn is er geen sprake meer van smering, maar is er sprake van droge wrijving en een hoge slijtagesnelheid (vreten, "scuffing"). De wrijvingscoëfficient is hoog en wordt bepaald door de materiaalcombinatie (bij staal/staal ca 0,45).

Beneden de rode lijn is er smeermiddel aanwezig, en dus een bepaalde mate van loopvlakscheiding, wrijvingsvermindering en slijtagebeperking.

Uit het diagram blijkt dat, afhankelijk van de bewegingssnelheid, boven een bepaalde waarde van de aaandrukkracht, geen smering tot stand komt en het contact ongesmeerd plaats vindt. In de Stribeckcurve wordt alleen het gebied liggend onder de rode lijn van het transitiediagram afgebeeld.

 

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Zones in het gesmeerde gebied van het transitiediagram

In het gebied onder de rode lijn is geen sprake van een constante wrijvingscoëfficient Deze varieert afhankelijk van het heersende smeerregime. De verschillede smeringsregimes kunnen in het diagram worden aangegeven. Aan de linkerkant is sprake van grenssmering, rechts van vollefilm smering en het middengebied is de zone waar gemengde smering heerst. De wrijvingscoëfficient is dus afhankelijk van bewegingssnelheid en belasting, zoals ook uit de Stribeck curve bekend is. In tegenstelling tot de Stribeckcurve is bij het transitiediagram de viscositeit echter geen variabele maar een parameter.

Inlopen

De bovenomschreven diagrammen geven de situatie weer van contacten waar de verschillende onderdelen reeds hun uiteindelijk voorziene ruwheidswaarde hebben verkregen. Zolang dat nog niet het geval is, bevat het transitiediagram nog een vijfde zone. Het betreft het in de afbeelding hieronder aangegeven gebied tussen de rode dichte en de rode onderbroken lijn. Wanneer de belasting/snelheidscombinatie zodanig is, dat het contact in dit gebied komt te liggen, is er geen sprake van smering, maar evenmin van vreten. Wat er wel gebeurt is dat de ruwheidstoppen worden weggenomen zodatr het werkelijke contactoppervlak wordt vergroot en de belasting omlaag gaat. Daardoor treedt er geen adhesieve slijtage op. De "weggeschoren ruwheidstoppen" vormen slijtagemateriaal dat zorgt voor een zekere mate van abrasieve slijtage dat het inloopproces ondersteund.

Wanneer het proces zo ver is voortgeschreden dat de uiteindelijke oppervlakteruwheid is bereikt, is de onderbroeken rode lijn vanuit het snijpunt met de dichte lijn zover linksom gekanteld dat deze samenvalt met de dichte rode lijn. Vanaf dat moment kan bij een lichtere belasting reeds vreten optreden, terwijl dat gedurende het inloopproces door de ruwheidsaanpassing werd voorkomen!

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Viscositeitsinvloed

De viscositeit vormt in het transitiediagram een parameter en heeft dus een vaste waarde. Bij een hogere viscositeit schuift de rode lijn naar boven en naar links en verschuiven ook de zones voor de verschillende smeringsregimes enigszins naar links. Ook het inloopgebied (indien aanwezig) schuift naar boven en naar links.

Dat is niet gunstig: het inlopen zal bij een gegeven belasting meer tijd vergen of de belasting zal moeten worden verhoogd om in hetzelfde tijdsbestek het gewenste effect te bereiken.

Er is dus een goede reden om als inloopsmeermiddel een product met een lagere viscositeit te gebruiken, eventueel voorzien van extra anti-slijtagetoevoeging. Bij motoren wordt daarom vaak een iets dunner product toegepast tijdens het indraaien tijdens de eindcontrole, voorafgaand aan de inbouw. Ook in grote tandwielkasten die een inloopproces ondergaan worden vaak "dunnere" producten gebruikt dan later voorgeschreven.