Ölfilmdicke

Die Ölfilmdicke bezeichnet den Abstand zwischen zwei sich gegeneinander bewegenden Oberflächen, der durch eine Schmieröl- oder Schmierfilm-Schicht getrennt wird. Sie ist ein zentraler Parameter der Tribologie und entscheidet, welches Schmierregime vorliegt, etwa hydrodynamisch, elastohydrodynamisch oder Grenzschmierung. Die Dicke hängt wesentlich von Geometrie, Last, Relativgeschwindigkeit und der Viskosität sowie der Temperatur des Schmiermittels ab und lässt sich als Funktion dieser Größen beschreiben.

Hydrodynamisch erzeugte Filme trennen die Oberflächen vollständig; die Ölfilmdicke liegt typischerweise im Mikrometerbereich und variiert mit Bauform, Drehzahl und Ölviskosität. Übliche Werte erstrecken sich von wenigen Zehntel-Mikrometern bis zu einigen Mikrometern. In der elastohydrodynamischen Schmierung können hohe Druckspitzen die Dicke auf Nanometermaß verringern, oft im Bereich von einigen zehn bis wenigen hundert Nanometern. Bei Grenzschmierung, wenn Oberflächenkontakt auftritt, misst der Film nur wenige Nanometer bis in den unteren Nanometerbereich.

Die Bestimmung der Ölfilmdicke erfolgt entweder theoretisch mittels Schmierfilm- oder Reynolds-Gleichungen oder experimentell durch Messverfahren wie optische Interferometrie (Weißlicht-Interferometrie), kapazitive Sensoren, magnetisch-induktive Verfahren oder Ultraschallmessung. In Praxisuntersuchungen werden Betriebsdaten (Last, Geschwindigkeit, Temperatur) genutzt, um die Dicke abzuschätzen und zu optimieren.

Eine ausreichende Ölfilmdicke reduziert Reibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung und erhöht die Energieeffizienz von Lagerungen und Getrieben. Zur zuverlässigen Kontrolle werden Schmieröle mit passenden Viskositäten eingesetzt, Temperaturmanagement betrieben und Additivpakete verwendet, die Grenzschmierung unterstützen oder die Viskosität bei Belastung stabilisieren.