Friktionselement

Friktionselement ist ein mechanisches Bauteil, das durch Reibung zwischen zwei Kontaktflächen Kräfte überträgt oder Bewegungen dämpft. Typische Aufgaben sind die Kopplung oder Abbremsung von Bauteilen sowie die Dämpfung von Vibrationen.

Funktionsprinzip: Die Reibung entsteht aus dem Normalkontakt zwischen den Flächen; die Reibkraft ergibt sich aus dem Reibungskoeffizienten μ multipliziert mit der Normalkraft. In vielen Anwendungen wird Reibung absichtlich genutzt, um Kräfte zu übertragen, zu halten oder zu begrenzen.

Aufbau und Werkstoffe: Ein Friktionselement besteht typischerweise aus einem Reibpaar, das durch eine Vorspannung oder eine Lagerung zusammengedrückt wird. Materialien umfassen Stahl, Gusseisen, Bronze, Keramik sowie polymerbasierte Verbundstoffe; Oberflächenbehandlung, Schmierstoffe und Beschichtungen dienen der Anpassung von μ und Verschleiß.

Typen: Trockenreibungselemente (z. B. Kupplungen, Bremsen) arbeiten ohne Schmierung; geregelte Reibungselemente verwenden Schmierstoffe oder Festschmierstoffe, um die Reibung zu kontrollieren; viskose Reibungselemente nutzen Fluidreibung in Dämpfern.

Leistung und Modellierung: Der Reibungskoeffizient μ hängt von Last, Geschwindigkeit, Temperatur und Schmierung ab. Modelle reichen von Coulomb-Reibung bis hin zu Stribeck-Kurven, wobei reale Systeme Stick-slip-Verhalten zeigen.

Anwendungen: Kraftfahrzeugtechnik (Bremsen, Kupplungen), Maschinenbau (Drehmomentübertragung, Kupplungssysteme), Dämpfer und Vibrationsisolatoren.

Entwurf und Prüfung: Wichtige Faktoren sind Tragfähigkeit, Wärmeableitung, Verschleiß, Oberflächenfinish, Schmiermittelwahl, Montagegenauigkeit und Lebensdauer. Prüfmethoden umfassen Pin-on-Disk-Tests, Brems- oder Kupplungstests, sowie Messung von μ, Verschleiß und Temperaturanstieg.

Siehe auch: Tribologie, Reibung, Kupplung, Bremse, Dämpfer.