In geschmierten Systemen gibt es verschiedene Betriebszustände, in denen das Angebot an Schmierstoff eingeschränkt sein kann, wie z.B. Leerlauf oder Ausfall der Ölversorgung. Es kommt zu Mangelschmierung und Teilfüllung, die makroskopisch im gesamten System oder auch nur lokal auftreten können. Diese Betriebszustände können für die Zuverlässigkeit kritisch sein. In konventionellen Betrachtungen, wie z. B. der Stribeck-Kurve, wird die Fluidmenge nicht als Einflussgröße aufgeführt, obwohl die Stribeck-Kurve genau diesen Übergang abbildet. In diesem abgeschlossenen DFG-Projekt wurde insbesondere der Frage nachgegangen, welchen Einfluss die Fluidmenge selbst auf das sich einstellende Reibungsregime hat und wie die Fluidmenge den Übergang von der Trockenreibung zur hydrodynamischen Reibung steuert. Zur Bearbeitung dieser Fragestellung wurden Experimente mit zwei Tribometern auf unterschiedlichen Größenskalen und Simulationen mit einem neuartigen Modell (PFGM), das für teilgefüllte Spalte und Festkörperkontakte geeignet ist, durchgeführt. Der Schwerpunkt lag auf der Analyse der tribologischen und kontaktmechanischen Eigenschaften der untersuchten Reibszenarien und der Beschreibung des expliziten Fluidflusses.
Das WDI ist ein am Institut entwickelter Scheiben-Scheiben-Prüfstand. Die Ornamentglasscheiben sind gut geeignet, um sowohl Rauheit als auch Transparenz bei der Kontaktgeometrie zu ermöglichen und um die Fluidverteilung im Reibspalt zu beobachten.
Der HLT ist für grundlegende Reibversuche mit verschiedenen Reibparametern ausgelegt und bietet eine große Flexibilität für den Einsatz zusätzlicher Messgeräte. Damit lassen sich viele Reibungsmechanismen präzise beschreiben, wobei der Fokus hier auf dem Einfluss der Schmierstoffmenge liegt.
Aufbauend auf den experimentellen Studien werden mit Hilfe des PFGM[7, 8, 9] die fundamentalen Wirkprinzipien von teilgefüllten Spaltströmungen untersucht. Das PFGM untersucht insbesondere den Einfluss der Fluidmenge im Spalt auf die tribologischen Eigenschaften des Kontakts. Das Modell wird in verschiedenen Forschungsprojekten eingesetzt.
Müller, M., Stahl, L., & Ostermeyer, G. P. (2018). Experimental studies of lubricant flow and friction in partially filled gaps. Lubricants, 6(4), 110.
Stahl, L., Müller, M., & Ostermeyer, G. P. (2019). On the Lubricant Flow and the Friction Coefficient in Partially Filled Gaps. PAMM, 19(1), e201900078.
Müller, M., Stahl, L., & Ostermeyer, G. P. (2020). Studies on the pressure buildup and shear flow factors in the cavitation regime. Lubricants, 8(8), 82.
Müller, M., Stahl, L., Arafat, R., Madanchi, N., & Herrmann, C. (2021). A case study on the observability of cutting fluid flow and the associated contact mechanics in scaled rough surfaces. SN Applied Sciences, 3(5), 570.
Müller, M., Willenbrock, S., Stahl, L., Vallée, T., & Fricke, H. (2023). Towards the efficient modelling of trapped air pockets during squeeze flow. Experimental and Computational Multiphase Flow, 5(1), 29-52.
Stahl, L., Müller, M., & Ostermeyer, G. P. (2023). On the experimental characterization of the fluid volume influence on the friction between rough surfaces. Friction, 11(7), 1334-1348.
