3 Zwei Modelle der Schmiermittelströmung
Durch Einbeziehung des Unterdruckgebietes in die hydrodynamische Schmiertheorie entsprechend den Kenntnissen über das Verhalten der Schmiermittel bei niedrigem Druck, soll diese erweitert werden. Dazu ist es notwendig, daß die Annahme eines vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Schmierspalts fallengelassen wird. Aufgrund der verschiedenen Interpretationsmöglichkeiten der beobachteten Erscheinungen zur Entstehung der Blasen bieten sich zwei mögliche Modellvorstellungen.
Durch ihre wesentlichen Annahmen sollen diese beiden Modelle zunächst verbal dargestellt werden. zurück weiter3.1 Modell1 (Flüssigkeits-Gas-Gemisch)
Annahme: Der Schmierspalt wird von einem Gemisch aus Flüssigkeit und Gas ausgefüllt. Die gasförmige und die flüssige Phase gehen nicht ineinander über.
Durch die Annahme wird das Modell im wesentlichen charakterisiert. Dabei kommt das Aufreißen des Schmierfilms zustande, indem die Gasblasen, die im gesamten Schmierspalt verteilt sind, im Druckberg stark zusammengepreßt werden und sich bei Annäherung des Drucks an den Nullpunkt stark ausdehnen. Es wird die Beständigkeit der einmal entstandenen bzw. von Anfang an vorhandenen Blasen betont und Verdampfungserscheinungen vernachlässigt. Annahme: Die Gasblasen sind mengenmäßig gleichmäßig in dem Gemisch verteilt. Es tritt keine Entmischung auf. Diese Annahme wird zur Vereinfachung der mathematischen Darstellung gemacht, obwohl bei stationär belasteten Gleitlagern, wo die Lage des Unterdruckgebiets gleich bleibt, im Unterdruckgebiet eine Tendenz der Blasenansammlung beobachtet wurde (Vogelpohl [5]). Bei instationär belasteten Gleitlagern, wo Ort und Größe des Unterdruckgebiets ständig wechseln, wird diese Annahme besser zutreffen. Es gibt aber auch die Möglichkeit, Blasenansammlungen im Unterdruckgebiet trotz dieser Annahme zu berücksichtigen, was später gezeigt wird (Abschnitt 11). Annahme: Die Zustandsänderung des Gases ist isotherm. Welche konkrete Zustandsänderung hier genommen wird, ist unbedeutend, was anhand der Untersuchungen zum Einfluß der Mischungskonstanten C gezeigt wird (Abschnitt 10). Es kommt lediglich auf den qualitativen Zusammenhang zwischen Druck und Volumen an. Darum wurde das einfachste Druck-Volumen-Gesetz gewählt. Annahme: Die Viskosität η der reinen Flüssigkeit ist konstant. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch verhält sich ebenfalls wie eine Newtonsche Flüssigkeit mit der Viskosität ηg. Diese ergibt sich, indem angenommen wird, daß durch die Blasen im Gemisch die Schubfläche verringert wird und sich dem entsprechend proportional die Viskosität ηg des Gemischs gegenüber der Viskosität η der reinen Flüssigkeit verringert. Die Annahme einer mittleren konstanten Viskosität der Flüssigkeit ist bis auf einige spezielle Untersuchungen zum Temperatureinfluß auf die Tragfähigkeit in der Gleitlagerforschung üblich und soll hier beibehalten werden. Die Reduktion der Viskosität des Gemischs entsprechend dem Blasenvolumen ist physikalisch sinnvoll und wirkt sich günstig auf die mathematische Darstellung aus. Deshalb wird sie berücksichtigt, obwohl sie nicht wesentlich ist. zurück weiter