Let op staat in kg dm bij C
4.5 Soorten smering
We kennen de volgende soorten smering:
- Hydrodynamische smering: volle filmsmering, bijvoorbeeld de
beweging van een as in een lager.
- Grenssmering: wel smering, echter metaal contact.
- Hydrostatische smering: volle filmsmering, delen staan stil ten
opzichte van elkaar.
- Elasto Hydrodynamische smering: dit komt voor in kogellagers.
4.5.1 Hydrodynamische smering
Het type smering dat optreedt is afhankelijk van de werkingscondities, bijvoorbeeld, belasting, snelheid en viscositeit van het smeermiddel. Gladde oppervlakken die van elkaar gescheiden zijn door een laagje smeermiddel hebben geen bijdrage tot de wrijving. Deze toestand noemt men hydrodynamische smering. De wrijving wordt volledig bepaald door de schuifkrachten in het smeermiddel. Hydrodynamische smering komt dus voor bij smeermiddelen met hoge viscositeit (d.i. voldoende hoog om niet weggedrukt te worden, maar anderzijds ook
weer niet te groot omdat de vereiste afschuiving dan te moeilijk gaat), lage druk (smeermiddel wordt niet weggeperst) en hoge snelheid van de bewegende onderdelen. In dit laatste geval wordt het smeermiddel tussen de onderdelen ingezogen. Op afbeelding 6 wordt de
ronddraaiende as dan volledig gedragen door het smeermiddel.
Oliefilm As
Lager
Olietoevoer
Afbeelding 6. Grafische voorstelling van hydrodynamische smering.
De volledige afschuiving gebeurt in de film, wat een zeer lage wrijvingscoëfficiënt garandeert. Bij een voldoende snelheidsverschil tussen as en lager ontstaat hydrodynamische smering. Het optreden van hydrodynamische smering ten gevolge van hoge snelheid is bekend van aquaplaning: de wielen van de auto draaien op het water en verliezen daardoor het contact met de grond.
Hydrodynamische smering komt dus voor bij onder andere:
- Krukpenlagers
- Ashalzen en lager
- Tussen zuigerveer en voering tijdens beweging van de zuiger
Wanneer daarentegen de oppervlakken van de beide bewegende onderdelen elkaar raken en de wrijvingskrachten dus toenemen, spreekt men over grenssmering of grensvlaksmering.
4.5.2 Grenssmering
De wrijving wordt nu niet meer bepaald door de schuifkrachten in het smeermiddel, maar wel door de contacten tussen beide bewegende onderdelen. Dit type van smering treedt o.a. op wanneer de snelheid van de bewegende onderdelen klein is en het inzuigeffect van
afbeelding 6 dus niet optreedt (in het limietgeval dat beide onderdelen stilstaan ten opzichte van elkaar wordt alle smeermiddel weggedrukt en komen beide oppervlakken dus rechtstreeks met elkaar in contact). Grensvlaksmering treedt eveneens op bij zeer grote druk of bij
smeermiddelen met een extreem lage viscositeitwaarde (het smeermiddel wordt weggeperst). Grensvlaksmering is meestal niet gewenst omdat het contact tussen de bewegende onderdelen leidt tot temperatuursverhoging (wrijvingswarmte) en beschadiging van de rakende oppervlakken. In de omstandigheden waarbij
In dit geval is het smerend effect enkel verzekerd indien de dunne film smeermiddel de oppervlakte oneffenheden voldoende bedekt.
Samengevat: bij hydrodynamische smering treedt de volledige schuifspanning op in het smeermiddel zodat het oppervlak van de bewegende onderdelen geen invloed heeft. De wrijvingscoëfficiënt is dan klein. Bij grenslaagsmering wordt de afstand tussen beide
wrijvende oppervlakken zo klein dat de oppervlakteruwheid wel belang krijgt. De wrijvingscoëfficiënt is dan groot.
Grenssmering komt dus voor bij:
- Metaal contact in BDP en ODP. Als de zuiger stilstaat is er
sprake van grenssmering tussen de zuigerveer en de voering. Als gevolg van stilstand van de zuiger drukt de zuigerveer de smeerfilm kapot en is er metaalcontact.
Op afbeelding 7 is een voorbeeld weergegeven van grenssmering.
Afbeelding 7. De veer drukt de smeerfilm weg en heeft metaalcontact.
Zodra de zuiger beweegt is er hydrodynamische smering tussen zuigerveer en voering.
4.5.3 Hydrostatische smering
Bij hydrostatische smering staan de metalen stil ten opzichte van elkaar. De smeerolie wordt onder druk tussen de metaaldelen
gebracht. Als gevolg van de hoge druk van de olie worden de metalen van elkaar gescheiden door een smeerfilm.
Deze vorm van smering komt voor bij onder andere:
- Kruishoofdsmering bij kruishoofdmotoren.
- Aslicht smeerolie bij stoomturbines, dit als de turbine getornd
wordt. De as wordt met behulp van oliedruk los van het lager gedrukt, zodat de as geen metallisch contact met het lager maakt.
4.5.4 Elasto hydrodynamische smering
Bij kogellagers of rollagers wordt olie onder invloed van hoge druk tijdelijk elastisch en wordt niet meer uitgeperst. Vandaar de naam elastohydrodynamische smering.
Als gevolg van de puntbelasting van de kogels op de binnen en buitenring van het lager wordt er een erg hoge druk op de olie uitgeoefend.
Als gevolg van deze hoge druk wordt de olie als het ware “vast”, plastisch, hierdoor maakt de kogel geen metallisch contact met de binnen en buitenring. Op afbeelding 8 is dit schematisch weergegeven.
Olie dat zich gedraagt als een vet
Afbeelding 8. Elastohydrodynamische smering.
4.6 Smeeroliegegevens
Voor een medium speed motor draaiende op zware olie met een zwavelpercentage van circa 3% worden onderstaande
smeeroliespecificaties gegeven. Circulatie olie: - Viscositeit SAE 40 - Viscositeit Index VI = 95 - Neutralisatiegetal BN 40 – 55 Torn: - EP Gear oils
- Viscositeit 400 – 500 cSt bij 40 °C, dit is gelijk aan ISO VG 460
Regulateur:
4.6.1 Smeerolie afkeurgegevens
Voor de genoemde motor uit 4.6 gelden onderstaande gegevens om de olie af te keuren.
Benaming Eenheid Limiet Test methode
Viscositeit cSt 40 °C Afname max. 25 %
Toename max. 45% ASTM D 445
Viscositeit cSt 100 °C Afname max.20 %
Toename max. 25%
ASTM D 445
Water Vol % max. 0,30 ASTM D 95 of D
1744
Base Number mg KOH/g min. 20 bij HFO
max. 50 % afname bij LFO
ASTM D 2896
Onoplosbaar mm % in
n-pentaan max. 2,0 ASTM D 893b
Flash point COC Flash point PMCC °C °C min. 190 min. 170 ASTM D 92 ASTM D 93
4.7 Rekenvoorbeelden