Reibung
Table of contents |
2 Innere Reibung 3 Äußere Reibung 4 Gasreibung |
Reibung ist nach Fleischer
Verlust an mechanischer Energie beim Ablaufen, Beginnen oder Beenden einer Relativbewegung sich berührender Stoffbereiche.
Im Maschinenbau ist die Reibungslehre Bestandteil der Tribologie.
Die allgemein bekannte Erkenntnis: Reibung erzeugt Wärme erklärt sich aus der Umwandlung der durch Reibung verlorengegangenen Bewegungsenergie in Wärmeenergie.
Die innere Reibung wird durch die Viskosität beschrieben. Das zugehörige Fachgebiet heißt Rheologie.
z.B.:
Bei Haftreibung tritt keine Relativbewegung zwischen den Reibpartnern auf. Diese Bewegung entsteht erst nach der Überwindung des Losbrechmoments.
In der Schmiertechnik (siehe Schmierung) unterscheidet man weiterhin:
Festkörperreibung tritt z.B. auf wenn kein Schmierstoff verwendet wird, oder die Schmierung versagt.
Der Übergang von der Mischreibung zur Flüssigkeitsreibung wird durch die Stribeck-Kurve dargestellt. Die Flüssigkeitsreibung ist bei laminarer Strömung proportional zur Geschwindigkeit v, bei turbulenter Strömung proportional zu v²
So lange zwischen horizontaler Kraft im Reibungspunkt H und Reibkraft R bzw. Normalkraft N die Bedingung
gilt, rollt der Körper auf seiner Unterlage (µ = Haftreibungskoeffizient).
Normalerweise sorgt diese Art der Reibung dafür, dass ein Abrollen des runden Körpers überhaupt erst erzwungen wird. Da die Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, gibt es theoretisch keine Energieverluste. Praktisch sind sorgen die Kontaktkräfte für eine Abplattung des rollenden Körpers (bei hohen Kräften auch für eine Verwölbung der Unterlage) im Berührpunkt bzw. auf der Berührungslinie, so das Gleitschlupf entsteht, der wiederum seine Verluste aus der Bewegung des rollenden Körpers deckt.
Definition
Innere Reibung
Innere Reibung ist ein Energieverzehr bei Bewegung der Atome bzw. Moleküle eines Stoffes gegeneinander (oder z.B. bei Strömungen innerhalb eines Öles). Es können äußere Kräfte (z.B. Schwerkraft) auf jedes Flüssigkeitsteilchen wirken; Druckdifferenzen können Beschleunigungen hervorrufen. Reibungskräfte bewirken die Zähigkeit in Flüssigkeiten. Für jedes Flüssigkeitsteilchen müssen sich die äußeren Kräfte, die Druckkräfte, die Reibungskräfte und die Trägheitskräfte das Gleichgewicht halten.Äußere Reibung
Äußere Reibung tritt immer dann auf, wenn zwei verschiedene Stoffe oder Wirkflächen sich in Kontakt befinden und eine Relativbewegung erzeugt wird bzw. werden soll.Haftreibung
Die Haftreibung (Ruhereibung) FH ist abhängig von der Normalkraft FN und von der Haftreibungszahl (siehe auch Reibungskoeffizient) μH, dagegen unabhängig von der Größe der Berührungsfläche. Die Haftreibungszahl μH wird bestimmt durch die Rauhigkeit und die Stoffarten der reibenden Flächen: FH=μH*FN (Coulombsches Gesetz)Gleitreibung
Die Gleitreibung (Bewegungsreibung) FGL=μGL*FN ist stets kleiner als FH(siehe auch Reibungskoeffizient). Sie ist abhängig von der Größe der Normalkraft, der Haftreibungszahl und von der Relativgeschwindigkeit der sich reibenden Flächen. Sie wird ebenfalls auch von der Rauhigkeit und dem Material der Wirkflächen sowie vom Vorhandensein einer Zwischen- oder Schmierschicht bestimmt.Festkörperreibung
Bei der Festkörperreibung berühren sich die aufeinandergleitenden Flächen. Dabei werden Oberflächenerhöhungen eingeebnet (Abrieb oder Verschleiß). Bei ungünstiger Werkstoffpaarung und großer Flächenpressung verschweißen die Oberflächen miteinander (Fressen (Verschleiss). Festkörperreibung tritt auf, wenn die Schmierung versagt.Mischreibung
Die Mischreibung kann bei unzureichender Schmierung oder zu beginn der Bewegung zweier Reibpartner mit Schmierung auftreten.
Dabei berühren sich die Gleitflächen punktuell.
Reibungskraft und Verschleiß sind geringer als bei der Festkörperreibung.
Dieser Zustand sollte im Dauerbetrieb vermieden werden, wird aber in der Technik gelegentlich geduldet.Flüssigkeitsreibung
Die Flüssigkeitsreibung tritt dann auf, wenn sich zwischen den Gleitflächen ein permanenter Schmierfilm bildet. Die Gleitflächen sind vollständig voneinander getrennt.
Die entstehende geringe Reibung beruht darauf, dass die Schmierstoffmoleküle aufeinander gleiten.
Flüssigkeitsreibung ist der gewünschte Zustand in Lagern und Führungen. Rollreibung
Rollreibung entsteht, wenn ein runder Körper auf einer Unterlage rollt. Wälzreibung
Treten Gleit- und Rollreibung gleichzeitig auf bezieichnet man diese Mischform als Wälzreibung (siehe auch wälzen).Bohrreibung
Bohrreibung entsteht, wenn sich eine Kugel um die vertikale Achse auf einer horizontalen Ebene dreht. Sie ist ein Gleichgewichtszustand zwischen Reibungswiderstand und Drehmoment T.
Koeffizient der Bohrreibung : NBo=T/FN [cm]Gasreibung
Bei der Gasreibung handelt es sich beispielsweise um den Luftwiderstand eines Fahrzeuges.
Gasreibung wird in einigen Fällen speziell genutzt:
Die Gasreibung ist proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit v² des Gases.