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Eine rotierende Welle in einem Motorlager verrichtet Reibungsarbeit.
Aus der Reibungsarbeit pro Zeit wird die Reibleistung.
Aus der Reibleistung pro Fläche die Reibleistungsdichte.
Ein kleines hochbelastetes Lager bei hoher Drehzahl und schlechter Wärmeabfuhr
wird daher sehr schnell sehr heiß. Auch wenn man es nicht „sieht“ oder fühlt.
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Bild 4.27:
Lagerschild eines kleinen Elektromotors
Ø 36mm, Wellenachse Ø 3mm.
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Bild 4.28:
Die Lagerstelle wird sehr schnell sehr warm.
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Verwendet man infrarot transparente Materialien wie z.B. Kaliumbromid oder Natriumchlorid
als eine der tribologische Proben selbst, kann man mit einer hochauflösenden Thermokamera
und einem Makroobjektiv in Echtzeit die Gleitstellentemperatur beobachten.
Im oszillierenden Kugel/Platte System befindet sich dann die Thermokamera unterhalb der Platte
aus dem thermisch transparenten Material. Die Thermokamera sieht direkt in die Gleitstelle.
Bei stillstehender Kugel, z. B. aus Polycarbonat und oszillierender Platte, z. B. aus Natriumchlorid,
ist die Temperaturverteilung der Reibungswärmequelle auf der Kugel präzise zu beobachten.
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Bild 4.29:
Kugel aus PC hinter einer oszillierenden Platte aus NaCl, die von Hand von links nach rechts bewegt wurde.
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Bild 4.30:
Die Temperaturverteilung der Reibungswärme auf der Kugel ist durch das NaCl- Fenster präzise zu beobachten. .
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Ein Vergleichsversuch mit einer oszillierenden, thermisch undurchlässigen Glasplatte, bringt ein
völlig anderes Resultat. In diesem Fall wird die Erwärmung der Gleitspur auf der Glasplatte sichtbar.
Die kreisförmige Gleitfläche auf der Kugel bleibt jedoch unsichtbar.
Bild 4.31:
Oszilliert eine thermisch undurchlässige Glasplatte,
wird die Erwärmung der Gleitspur auf der Rückseite
der Glasplatte sichtbar.
Rotiert die Kugel und die Natriumchloridplatte wird angedrückt, sieht man auf der Kugel einen
Reibungswärmering der immer breiter wird. Die eigentliche Kontaktfläche ist heller (wärmer).
Nach längerer Versuchszeit ist die ganze Kugel warm.
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Bild 4.32: Rotierende Kugel aus PC hinter einer NaCl Platte. Sichtbarer Reibungswärmering.
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Bild 4.33: Mit zunehmender Versuchsdauer erwärmt sich die ganze Kugel.
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Bild 4.34
Durch die hohe Reibleistungsdichte in der Gleitspur kommt es zum Aufschmelzen des Kunststoffs. |
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Fazit:
Bemerkenswert bei all diesen Experimenten ist die sofort sichtbare Erwärmung der Kontaktstelle.
Mit der Methode der modernen Thermographie kann unter speziellen Versuchsbedingungen und
einem infrarotdurchlässigen Werkstoff die Temperatur der Reibstelle sichtbar und messbar gemacht
werden. Das Thermographiebild zeigt im Moment des Reibkontakts bereits einen Hotspot, einen
heißen Punkt. Den Hotspot nämlich, von dem wir Tribologen gerne reden, ihn aber bisher nie „gesehen“ haben.
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