Reibung
Definition
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.
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.
Die innere Reibung wird durch die Viskosität beschrieben. Das zugehörige Fachgebiet heißt Rheologie.
z.B.:
- Reibung in Flüssigkeiten
- Reibung in Gasen
- Reibung in Festkörpern durch Verformung
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 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 (Columbsches Gesetz)
Bei Haftreibung tritt keine Relativbewegung zwischen den Reibpartnern auf.
Gleitreibung
Die Gleitreibung (Bewegungsreibung) FGL=μGL*FN ist stets kleiner als FH. 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.
In der Schmiertechnik (siehe Schmierung) unterscheidet man weiterhin:
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.
Festkörperreibung tritt u.a. auf wenn kein Schmierstoff verwendet wird, oder 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 ist für den Dauerbetrieb nicht zulässig.
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. Die Reibungskraft entspricht der Normalkraft.
G*r*sin(α)=NRo*G*cos(α) (mit α=Winkel der Ebene; G=Schwerkraft; Koeffizient der Rollreibung NRo=t*tan(α))
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]