Tribolex    Expertise, ervaring en creativiteit

 

Stribeckcurve

 

De mate van wrijving en slijtage bij gesmeerde (conforme) contacten is afhankelijk van:

  • de snelheid waarmee de betroffen loopvlakken ten opzichte van elkaar bewegen
  • de belasting (vlaktedruk)
  • de mate van dikvloeibaarheid van het smeermiddel (viscositeit)

Wanneer in een grafiek op de vertikale as de wrijvingscoëfficient wordt uitgezet en op de horizontale as een kental ter grootte van de waarde (viscositeit x snelheid) / (vlaktedruk) ontstaat een zogenaamde Stribeckcurve. De waarde van het kental wordt meestal aangegeven als (Z*N/P). Z stelt daarbij de dynamische viscositeit van het smeermiddel, N de hoek- of glijsnelheid of het toerental en P de gemiddelde vlaktedruk voor.

In de Stribeckcurve is goed te zien onder welke omstandigheden verschillende smeerregimes zullen optreden (grenssmering, gemengde smering en vollefilm smering). Bij een bepaalde waarde van het kental treedt de laagste wrijving op. De waarde van het (lager)kental waarbij dit gebeurt wordt het uitklinkpunt genoemd.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Uitklinkpunt

Bij waarden van het kental rechts van het uitklinkpunt treedt alleen nog vloeistofwrijving op. Bij toenemend kental neemt vanaf dat punt de vloeistofwrijving langzaam toe, de smeerfilmdikte gaat fors omhoog en de slijtage gaat naar beneden tot een te verwaarlozen waarde - zoals te verwachten bij vollefilm smering. Soms worden smeermiddelen met wrijvingsverlagende additieven toegepast. Deze zogenaamde "friction modifiers" hebben alleen effect zolang er van vollefilm smering nog geen sprake is. In de afbeelding is het mogelijke effect van "friction modifiers" te zien.

Het slijtageminimum wordt pas bereikt bij een iets hogere waarde van het kental dan bij het uitklinkpunt - nadat de smeerfilmdikte fors is toegenomen. Die toename in smeerfilmdikte treedt pas op nadat volledige loopvlakscheiding is bereikt, en hydrodynamische drukopbouw door voldoende bewegingssnelheid en de vorming van een "smeerwig" goed op gang is gekomen. 

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Invloed van viscositeit, bewegingssnelheid en vlaktedruk

Het kental laat ook toe te filosoferen over de invloed van viscositeit, vlaktedruk en snelheid. Voorbij het uitklinkpunt leidt een hogere viscositeit tot meer wrijving (de waarde van het kental wordt groter). Links van het uitklinkpunt leidt een hogere viscositeit juist tot lagere wrijving en slijtage. Voor de snelheid geldt hetzelfde. Bij de vlaktedruk is het omgekeerd.

Bij toenemende vlaktedruk (hogere belasting) neemt voorbij het uitklinkpunt de waarde van de wrijving af, links van het uitklinkpunt nemen wrijving en slijtage sterk toe.

Dat rechts van het uitklinkpunt de wrijving afneemt bij toenemende belasting mag in eerste instantie vreemd lijken. De verklaring is gelegen in het feit dat daardoor de smeerfilmdikte afneemt. Daardoor “passen er minder vloeistoflaagjes in”. Het logische gevolg is minder vloeistofwrijving - op dat moment de enige te overwinnen vorm van wrijving!

Wanneer de vlaktedruk zodanig toeneemt, dat de waarde van het kental tot onder de bij het uitklinkpunt behorende waarde daalt, neemt de wrijving (en slijtage) als gevolg van het te loor gaan van de volledige loopvlakscheiding toe.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Praktische gevolgen

De Stribeckcurve leert ons enkele interessante zaken over de "ideale" viscositeit van het smeermiddel:

  • rechts van het uitklinkpunt: hoe dunner hoe beter
  • links van het uitklinkpunt: een dikker smeermiddel zal minder slijtage en wrijving opleveren

In de praktijk zal een constructie meestal in beide gebieden draaien. Bij aanlopen of stoppen zal het gebied links van het uitklinkpunt worden doorlopen, bij normaal bedrijf wordt gestreefd naar een werkpunt rechts van het uitklinkpunt. Dat bij aanlopen of stoppen aanzienlijk meer slijtage optreedt, vindt dus zijn verklaring in het feit dat de machine draait in het gebied links van het uitklinkpunt.

Uit de Stribeckcurve wordt ook duidelijk waarom bij langzame of discontinue beweging geen vollefilm smering kan worden bereikt: de minimumwaarde van het kental dat daardoor nodig is wordt niet bereikt. Alleen een (aanzienlijk) hogere viscositeit kan daar enig soelaas bieden.

Het is zaak om al reeds bij het ontwerp dit in gedachten te houden. Wanneer lage waarden van het kental vanwege de taak van de constructie niet kunnen worden voorkomen, kan door een juiste materiaalkeuze en materiaalcombinatie de mate van slijtage worden beperkt.