wrijvingswarmte

Wrijvingswarmte is de warmte die ontstaat doordat twee oppervlakken onder contactdruk langs elkaar bewegen. Bij wrijving wordt mechanische energie omgezet in thermische energie in het contactgebied en in nabije lagen. De hoeveelheid gegenereerde warmte hangt af van de wrijvingscoëfficiënt μ, de normaalcontactdruk N en de relatieve snelheid v. Voor een eenvoudig glijcontact kan het geleverde warmtevermogen worden uitgedrukt als P = μ N v; over een beweegperiode levert dit Q = ∫ μ N v dt. In de praktijk worden smering, temperatuurafhankelijke μ en de verdeling van het contactoppervlak belangrijke factoren.

Factoren die wrijvingswarmte beïnvloeden zijn onder meer het type smering (on-lubricated, smeerolie, vet), de oppervlaktekwaliteit en harde en zachte materialen aan elkaar; ook temperatuur, belasting en frequentie van beweging spelen een rol. Bij hogere temperaturen kan μ veranderen, wat de warmteproductie en het gedrag van het contact beïnvloed. Daarnaast dragen mechanische processen zoals adhesie, plastische vervorming en visco-elastische dissipatie bij aan de opwarming, vooral bij schuivende contacten.

Toepassingen en gevolgen: wrijvingswarmte is een cruciaal begrip in tribologie en speelt een rol in remsystemen, koppelingen, lageringen en aandrijvingen. Overmatige wrijvingswarmte kan leiden tot remfade, uitzetting, verslechterde smering en versnelde slijtage. Ontwerpen proberen warmteontwikkeling te beheersen via keuze van materialen, smering, geometrie en warmteafvoer.

Metingen en modellering: temperatuurtoename door wrijving kan worden gemeten met infraroodthermografie, thermokoppels of warmtefluxmeters. Modellering combineert tribologie met warmtegeleiding, convectie en straling om de sensibele warmteafvoer en temperatuurverdeling te voorspellen.