Die Theorie der elasto-hydrodynamischen (EHD) Schmierung

Bei der Lebensdauerberechnung von Kugelgewindetrieben wird eine von der Schmierstoffart und vom Schmierverfahren abhängige, jedoch in jedem Fall ausreichende Schmierfilmausbildung im Wälzkontakt vorausgesetzt. Dementsprechend ist darauf zu achten, dass

• Schmierstoff an allen Kontaktstellen ausreichend zur Verfügung steht
• möglichst wenig Verunreinigungen entstehen
• die Schmierstoff - Gebrauchsdauer nicht überschritten ist
• möglichst Betriebsbedingungen vorliegen, die die Ausbildung eines EHD - Schmierfiles gewährleisten

Die Schmierfilmausbildung selbst wird vorrangig durch die EHD - Theorie (Theorie der elasto-hydrodynamischen Schmierung) beschrieben. Inwieweit sich ein tragender EHD - Schmierfilm ausbildet, hängt von der Größe des Kugelgewindetriebs, der Drehzahl, vornehmlich von der Betriebviskosität des Schmierstoffes und in geringem Maße von der Höhe der Belastung ab. Eine Mindestbelastung (z.B. durch Vorspannung) ist notwendig, um einen eindeutigen Abrollvorgang in der Kugeln sicherzustellen.

Die Ausbildung eines EHD - Schmierfilmes wird definiert durch das Viskositätverhältnis k = u / u1. Die Betriebsviskosität u ist die im Betrieb tatsächlich auftretende Schmiermittelviskosität, die Bezugsviskosität u1 ist die Schmiermittelviskosität, die zum Erreichen von zufriedenstellendem Betriebsverhalten nicht unterschritten werden sollte.

Das Viskositätsverhältnis läßt sich in 3 Teilbereiche unterteilen:

• k ≥ 4 vollständiger EHD - Film optimale Schmierung
• 0,4 ≤ k < 4 Mischreibungsgebiet EP - Zusätze im Schmiermittel sind unbedingt notwendig (EP - Fett, CLP - Öle)
• k < 0,4 keine eindeutige Trennung der Oberflächen (Adhäsion) mit vorzeitigen Ausfällen durch Werkstoffermüdung ist zu rechnen

Zum sicheren Erreichen der gewünschten Lebensdauer ist die Ausbildung eines vollständigen EHD - Schmierfilmes wünschenswert, d.h. eine möglichst hohe Schmiermittelviskosität anzustreben. Dem widersprechen Forderungen nach:

• geringem Reibmoment
• großer Wärmeabfuhr durch das Schmiermittel
• sichere Schmierung auch von schwer zugänglichen Stellen

Aufgrund dieser gegensätzlichen Forderungen sollte die Schmiermittel - Viskosität entsprechend der Tabelle ausgewählt werden. Diese Anhaltswerte entsprechen den üblichen und bewährten Praxisbedingungen.

Ölviskosität für EHD-Schmierung