5.2.3 Elasto- und plasto- hydrodynamisch wirkende Mikro-Stufen
Eine Stufe in der
Kontaktfläche einer eingeglätteten Spitze kann durch hydrodynamische
Effekte einen Teil der Normalkraft tragen. Die Stufe kann
-
bereits vorhanden sein,
-
durch Gleitvorgänge im Gefüge
oder
-
durch elasto- und plastohydrodynamische
Effekte erzeugt werden [117, 118, 189].
Die Entstehung der Stufe durch elasto- und plastohydrodynamische Effekte
erfordert Startbedingungen. Hydrostatischer Druck in abgeschlossenen Schmiertaschen
kann zusammen mit hydrodynamischen Effekten (Flanke oder Stufe) einen Teil
des Schmierstoffs in die Kontaktzone drücken und den dünnen,
für die hohen Drücke erforderlichen Schmierfilm bilden.
Einen Ansatz zur Abschätzung des Druckes bieten die Gleichungen
für Stufenlager [187, 188]:
Gleichung
4
In Bild 19 sind die maximalen Drücke für ausgewählte Stufenhöhen
dargestellt.
Bild 19: Schmierstoffdrücke an Mikro-Stufen unterschiedlicher
Geometrie
Bei geringen Spalthöhen, insbesondere am Auslauf der Stufe, können
Drücke weit über der Fließgrenze von Stahl entstehen. Diese
führen zu plastischer Deformation der Kontaktfläche und erhöhen
die Spalthöhe so weit, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Druck und
Spalthöhe eingestellt hat.
Die Gleichung aus der Kontinuumsmechanik berücksichtigt die Effekte
der Grenzreibung nicht. Bei Schmierfilmdicken im Bereich weniger Moleküldicken
sind noch höhere Drücke zu erwarten.