Schmierfilmstabilität

Schmierfilmstabilität bezeichnet die Fähigkeit eines Schmierfilms, die gegeneinander bewegten Oberflächen eines tribologischen Systems räumlich zu trennen und so Reibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung unter betrieblichen Randbedingungen zu begrenzen. Sie ist ein zentrales Konzept der Tribologie und hängt stark von der Qualität des Schmiermittels sowie von Last-, Geschwindigkeit- und Temperaturverhältnissen ab.

Bei ausreichend hoher Schmierfilmdicke entsteht ein hydrodynamischer oder elastohydrodynamischer Schmierfilm, der die Kontakte voneinander trennt. Die Filmstabilität ergibt sich aus dem Gleichgewicht zwischen der Druckerzeugung im Film und der externen Last. Eine zu geringe Dicke führt zu Asperitätskontakt und erhöhter Verschleiß; eine zu instabile Dicke kann zum Filmbruch führen.

Wichtige Einflussfaktoren sind die Viskosität des Schmiermittels und deren Temperatur- und Druckabhängigkeit (Druckviskositätskoeffizient), die Oberflächenrauheit und -textur, sowie das Additivpaket (z. B. EP-/Anti-Wear-, Viskositätsmodifikatoren). Bei elastohydrodynamischer Schmierung erhöht die Verformung der Kontaktflächen lokal den Druck und die Dicke des Films, was die Stabilität beeinflusst; gleichzeitig können schubheizung und Nicht-Newtonian-Verhalten nichtlineare Effekte erzeugen, die die Filmhöhe beeinflussen.

Mess- und Rechenansätze umfassen die Reynolds-Gleichung, EHL-Theorie und Kennwerte wie das minimale Filmhöhe bzw. das Lambda-Verhältnis. Experimentell werden Filmhöhe, Reibung, Temperatur und Verschleiß gemessen; in der Praxis geht es um Schmiermittelauswahl, Transientenlasten, Start- und Stoppvorgänge sowie Kontaminationen.

Schmierfilmstabilität ist entscheidend für die Zuverlässigkeit von Lagern, Getrieben und anderen tribologischen Bauteilen. Eine gute Stabilität reduziert Anfangs- und Betriebsverschleiß, verlängert Wartungsintervalle und kann den Energieverbrauch senken, indem sie einen reibungsoptimierten Übergang zwischen Schmierfilmregimen erleichtert.