1 Motivation
Das klassische hydrodynamisch geschmierte Radialgleitlager funktionierte schon, bevor seine Funktionsweise entdeckt wurde. Voraussetzung für seine Funktion sind ein Schmierspalt zwischen zwei zylindrischen Gleitflächen, gefüllt mit einem viskosen Schmiermittel, und eine ausreichend große Gleitgeschwindigkeit zwischen den Flächen. Den Kontakt und damit den Verschleiß der Gleitflächen vermeidet das Wirkprinzip der "Keilströmung" (Tabelle 1, 1.Zeile).
Doch auch Gleitlager mit nur geringer Gleitgeschwindigkeit können einen hydrodynamisch tragenden Druck im Schmierspalt aufbauen. Typisches und oft untersuchtes Beispiel ist das Kolbenbolzenlager in einem Verbrennungsmotor. Die um einen kleinen Winkel pendelnde Gleitgeschwindigkeit ist in der Regel nicht ausreichend, um durch Keilwirkung einen ausreichend großen Schmierfilmdruck zu erzeugen, zumal die Geschwindigkeit bei ihrer Umkehr den Wert Null durchläuft. Hier kann das Wirkprinzip der "Quetschströmung" aushelfen (Tabelle 1, 2.Zeile). Der Schmierfilm wird in einem anfangs gut gefüllten Schmierspalt breit gequetscht. Während dabei das viskose Schmiermittel langsam aus dem Schmierspalt herausgepresst wird, entsteht durch den Widerstand der inneren Schmiermittelreibung ein erheblicher Schmierfilmdruck, der den Kontakt der Gleitflächen verhindert. Da sich bei diesem Wirkprinzip die Gleitflächen langsam einander nähern, ist dieser Prozess nur kurzzeitig aufrecht zu erhalten, nämlich bis die minimale Spalthöhe die Größe der Gleitflächenrauhigkeit erreicht hat. Deshalb muss dieser Prozess in kurzen Zeitabständen immer wieder durch eine Entlastungsphase unterbrochen werden, in der sich der Schmierspalt wieder erweitert und mit Schmiermittel gefüllt werden kann. Das ist beim Kolbenbolzenlager in der Regel durch die regelmäßige Lastumkehr während einer Lastperiode gegeben. Doch was passiert, wenn bei einem Gleitgelenk dieser Lastrichtungswechsel nicht gegeben ist? (Tabelle 1, 3.Zeile) Wenn die Lagerbelastung nicht zu hoch ist, könnte man sich damit abfinden, dass eine Festkörperreibung und der damit verbundene Verschleiß stattfindet, der die Lebensdauer begrenzt. Eine technisch aufwendige verschleißfreie Lösung wäre ein hydrostatisches Lager. Gegenstand dieses Vortrages soll aber eine einfache hydrodynamische Lösung sein. Außerdem sollen die Möglichkeiten ihrer Auslegung gezeigt werden. zurück weiter