elastohydrodynaaminen

Elastohydrodynaaminen voitelu (EHL) on voitelun tila tribologiassa, jossa erittäin suuret kosketuspainat synnyttävät sekä hydrodynaamisen paineen että pinnan elastisen deformaation. Tämä tilanne syntyy erityisesti lineaarisissa tai pistekohtaisissa kosketuksissa, kuten hammasrattailta ja pyöriviltä laakereilta sekä kampiakselin välisissä kosketuksissa, joissa lianpitoinen voiteluaine muodostaa ohuen, mutta kestävän filmin.

Perusperiaate perustuu kahteen ilmiöön: hydrodynaaminen paine muodostuu voiteluaineen liikkeen aiheuttamasta paineesta, joka kuormittaa kosketuspintojen välistä tilaa, ja samalla kosketuspinnat taipuvat elastisesti vastaten tätä paineitta. Tuloksena syntyy erittäin paksu, mutta edelleen ohut filmi, jonka paksuus on usein mikrometrien mittakaavassa. Paineen vaikutuksesta voiteluaineen viskositeetti nousee (paineviskositeettian vaikutus), ja lämpötilan kohoaminen voi muuttaa filmin muodostumista. Reynoldsin yhtälöä käytetään ohueen voitelukerroksen kuvaamiseen, ja siihen liitetään elastisen kosketuksen mallinnus (esimerkiksi Hertz-teorio) sekä paineen vaikutuksen viskositeettiin.

Elastohydrodynaaminen voitelu mahdollistaa suurten kuormien kestämisen metallipinnoilla, joissa kosketuskarhe ja pintojen epämuotoisuus voisivat johtaa nopeasti kulumaan. Sitä esiintyy tyypillisesti teollisuuden osissa kuten hammasrattaiten, laakereiden ja muiden rullaavien kosketusten voitelussa, jossa käytetään erikoisrasvoja ja lisäaineita parantamaan suorituskykyä. Filmin paksuus, pintanlaatu, lämpötilan hallinta ja öljyn viskositeetti ovat keskeisiä suunnittelutekijöitä, jotka vaikuttavat EHL-tilan kestävyyteen ja energiatehokkuuteen.