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Maschinenelemente 1 - Reibschlüssige Verbindungen

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Maschinenelemente 1

Reibschlüssige Verbindungen

In der Maschinenlehre ist  oft die Forderung zu erfüllen, dass im Betriebszustand ein Minimum an reibungsbedingten Material- und Energieverlusten auftritt. Auf der anderen Seite treten auch häufig Anwendungen auf, in denen eine verstärkte Reibung gewünscht und notwendig ist. Als Paradebeispiele gelten dabei Bremsen und Reibradgetriebe. 

Hierzu sehen Sie in der nachfolgenden Abbildung eine einfache Darstellung einer Reibverbindung [Gleitreibung]:

Gleitreibung zwischen zwei Festkörpern
Gleitreibung zwischen zwei Festkörpern

Ausgangsgleichungen

Im Kontaktbereich zweier Bauteile treten Reibungskräfte auf. Die Berechnungsgrundlage aller reibschlüssigen Verbindungen stellt das Coulomb'sche Gesetz dar. Es stellt für den Zustand der Gleitreibung folgenden Zusammenhang zwischen Reibungskraft $ F_R $ , der Normalkraft $ F_N $ und Reibungszahl $\mu $ 

Merke

Coulomb'sches Gesetz: $ F_R = \mu \cdot F_N $ 

$ F_R = $ Reibungskraft.

$ F_N = $ Normalkraft.

$ \mu = $ Reibungszahl.

Liegt Haftreibung vor, so steigt die Reibungskraft $ F_{R0} $ an, sobald bei konstanter Normalkraft $ F_N $ die tangentiale Belastung $ F_t $ zwischen den beiden Bauteilen zunimmt. Hierbei gilt bei Erreichen der maximalen Haftreibungskraft $\ F_{R0max}:$

Merke

Maximale Haftreibungskraft: $ F_{R0max} = \mu_0 \cdot F_N $  

So lange dabei die tangentiale Belastung $ F_t < F_{R0max} $, bleibt der Kontakt zwischen den Bauteilen erhalten. Ist jedoch $ F_t > F_{R0max} $ so hat dies ein Gleiten zur Folge. 

Reibungszahlen

Die Reibungszahlen $ \mu $ sowie $ \mu_0 $ hängen von unterschiedlichen Einflussfaktoren ab, die nachfolgend aufgelistet sind:

Merke

Soll der Kontakt zwischen den Bauteilen erhalten bleiben, so muss gelten, dass die Gleitreibungszahl $ \mu < $ Haftreibungszahl $ \mu_0 $.

Wichtig

In den kommenden Kurstexten behandeln wir die Reibungsarten, die Reibungszustände, die Schmierstoffe und die Werkstoffpaarung.