Holdings: Tribologie-Handbuch

Tribologie-Handbuch: Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik

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Main Authors:	Celis, Jean-Pierre (Author), Cowan, Richard S. (Author), Fischer, Alfons 1953- (Author), Gradt, Thomas (Author), Groche, Peter (Author), Kleinlein, Erich (Author), Knoll, Gunter (Author), Mang, Theo (Author), Santner, Erich (Author), Sturm, Heinz (Author), Talke, Frank E. (Author), Uhlmann, Eckart (Author), Winer, Ward O. (Author), Woydt, Mathias (Author)
Other Authors:	Czichos, Horst (Editor), Habig, Karl-Heinz (Editor)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Wiesbaden Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH [2020] Springer Vieweg [2020]
Edition:	5., überarbeitete und erweiterte Auflage 2020
Subjects:	Tribologie Hochtemperaturtribologie Verschleiß Vakuumtribologie Schmierung Tribokorrosion Tribokontakt SFA tribotechnischer Werkstoff Abrasion Machinery Diagnostics AFM MEMS Root-Cause-Analysis tribotechnische Systeme Verschleißprüftechnik Verschleißmechanismus Tieftemperaturtribologie Wälzverschleiß Reibung Erosionskorrosion
Online Access:	Inhaltstext http://www.springer.com/ Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XX, 825 Seiten Illustrationen, Diagramme 25 cm
ISBN:	9783658294830 3658294833

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS TEIL A EINFUEHRUNG 1 OVERVIEW OF TRIBOLOGY ........................................................................................... 3 HORST CZICHOS 1.1 DEFINITION AND SCOPE OF TRIBOLOGY ......................................................... 3 1.2 TRIBOLOGICAL SYSTEMS AND BASIC TRIBOLOGICAL PARAMETERS ....................... 4 1.2.1 FUNCTION OF TRIBOSYSTEMS ........................................................... 4 1.2.2 STRUCTURAL PARAMETERS ................................................................... 5 1.2.3 OPERATIONAL PARAMETERS ................................................................ 6 1.2.4 INTERACTIONPARAMETERS ................................................................ 6 1.2.5 CONTACT MECHANICS ...................................................................... 6 1.2.6 FRICTION .......................................................................................... 8 1.2.7 WEAR ............................................................................................. 11 1.2.8 FRICTION, WEAR AND LUBRICATION ................................................... 11 1.2.9 TRIBOTRONICS - TECHNOLOGY TO AVOID FRICTION AND WEAR ............ 14 1.3 TRIBOMETRY: APPLICATION OF MEASUREMENT AND TESTING TO TRIBOLOGY ... 15 1.3.1 CATEGORIES OF TRIBOMETRY .............................................................. 15 1.3.2 LABORATORY TRIBOMETRY ................................................................ 16 1.3.3 INVESTIGATIONS OF WOM SURFACES .................................................... 18 1.4 PRESENTATION OF FRICTION AND WEAR CHARACTERISTICS AND TRIBODATA ........... 21 1.4.1 DEPENDENCE OF FRICTION DATA ON TIME ......................................... 21 1.4.2 DEPENDENCE OF WEAR DATA ON TIME ............................................ 22 1.4.3 DEPENDENCE OF TRIBODATA ON OPERATIONAL PARAMETERS ................... 23 1.4.4 DEPENDENCE OF TRIBODATA ON STRUCTURAL PARAMETERS ..................... 24 1.4.5 INFLUENCE OF AMBIENT MEDIA ON TRIBODATA ................................. 24 1.4.6 TRANSITION DIAGRAMS ..................................................................... 25 1.4.7 TRIBOMAPS ............................................................................... 26 XI XII INHALTSVERZEICHNIS 2 TECHNIK UND TRIBOLOGIE ........................................................................................ 31 HORST CZICHOS 2.1 DIMENSIONEN DER TECHNIK ........................................................................ 31 2.2 DEFINITION DER TRIBOLOGIE ........................................................................ 33 2.3 AUFGABEN UND BEDEUTUNG DER TRIBOLOGIE ................................................. 35 3 TRIBOLOGISCHE SYSTEME ........................................................................................... 41 HORST CZICHOS 3.1 EINFUEHRUNG IN DIE SYSTEMTECHNISCHE METHODIK ....................................... 41 3.2 FUNKTION UND STRUKTUR TRIBOLOGISCHER SYSTEME ....................................... 43 3.3 DIMENSIONSBEREICHE TRIBOLOGISCHER SYSTEME UND PROZESSE ..................... 45 3.3.1 NANOTRIBOLOGIE ............................................................................. 47 3.3.2 MIKROTRIBOLOGIE ............................................................................. 47 3.3.3 MAKROTRIBOLOGIE ........................................................................... 49 3.4 METHODIK ZUR REIBUNGS-UND VERSCHLEISSANALYSE .................................... 53 TEIL B GRUNDLAGEN 4 TRIBOLOGISCHE BEANSPRUCHUNG ............................................................................. 57 HORST CZICHOS UND ERICH SANTNER 4.1 TECHNISCHE OBERFLAECHEN ........................................................................... 57 4.1.1 AUFBAUTECHNISCHEROBERFLAECHEN ................................................. 57 4.1.2 MIKROGEOMETRIE TECHNISCHER OBERFLAECHEN .................................... 61 4.2 KONTAKTVORGAENGE ..................................................................................... 66 4.2.1 ADHAESION ........................................................................................ 67 4.2.2 KONTAKTGEOMETRIE UND KONTAKTMECHANIK .................................... 73 4.2.3 WERKSTOFFANSTRENGUNG ................................................................... 84 4.3 MIKRO/NANO-KONTAKTE ............................................................................. 91 4.4 KINEMATIK ............................................................................................... 97 4.4.1 BEWEGUNGSARTEN UND BEWEGUNGSABLAUF ....................................... 98 4.4.2 GRENZFLAECHENDYNAMIK ...................................................................... 101 4.4.3 KONTAKT-EINGRIFFSVERHAELTNIS ........................................................... 104 4.5 THERMISCHE VORGAENGE ................................................................................ 107 4.5.1 TEMPERATUREN IN TRIBOKONTAKTEN .................................................... 107 4.5.2 BLITZTEMPERATURHYPOTHESEN .............................................................. 111 4.5.3 MODELLRECHNUNGEN VON REIBTEMPERATUREN .................................... 114 5 REIBUNG ...................................................................................................................... 121 HORST CZICHOS 5.1 GRUNDLAGEN UND UEBERSICHT ........................................................................ 121 5.2 REIBUNGSMESSGROESSEN .................................................................................. 122 INHALTSVERZEICHNIS XIII 5.3 REIBUNGSMECHANISMEN ............................................................................. 124 5.3.1 ADHAESION .......................................................................................... 127 5.3.2 DEFORMATION ..................................................................................... 133 5.3.3 FURCHUNG .......................................................................................... 135 5.3.4 ENERGIEDISSIPATION ........................................................................... 136 5.4 REIBUNGSARTEN ............................................................................................. 140 5.4.1 GLEITREIBUNG ..................................................................................... 141 5.4.2 ROLLREIBUNG ..................................................................................... 143 5.4.3 STICK-SLIP-VORGAENGE ........................................................................ 146 5.5 REIBUNG UND WIRKUNGSGRAD ........................................................................ 149 6 VERSCHLEISS ................................................................................................................... 155 HORST CZICHOS 6.1 GRUNDLAGEN UND UEBERSICHT ........................................................................ 155 6.2 VERSCHLEISSMESSGROESSEN ................................................................................ 155 6.3 VERSCHLEISSMECHANISMEN ............................................................................. 160 6.3.1 OBERFLAECHENZERRUETTUNG ................................................................... 161 6.3.2 ABRASION .......................................................................................... 165 6.3.3 ADHAESION .......................................................................................... 168 6.3.4 TRIBOCHEMISCHE REAKTIONEN ........................................................... 170 6.3.5 MATERIALDISSIPATION ........................................................................ 172 6.4 VERSCHLEISSARTEN .......................................................................................... 174 6.4.1 GLEITVERSCHLEISS ................................................................................ 175 6.4.2 WAELZVERSCHLEISS ................................................................................ 178 6.4.3 STOSSVERSCHLEISS ................................................................................ 179 6.4.4 SCHWINGUNGSVERSCHLEISS ................................................................... 182 6.4.5 FURCHUNGSVERSCHLEISS ........................................................................ 184 6.4.6 STRAHLVERSCHLEISS ............................................................................. 188 6.4.7 EROSION ............................................................................................. 190 6.5 VERSCHLEISS UND ZUVERLAESSIGKEIT ............................ 195 6.6 MASSNAHMEN ZUR VERSCHLEISSMINDERUNG ...................................................... 206 7 SCHMIERUNG ................................................................................................................ 211 KARL-HEINZ HABIG UND GUNTER KNOLL 7.1 HYDRODYNAMISCHE SCHMIERUNGSTHEORIE ....................................................... 212 7.2 ELASTOHYDRODYNAMISCHE SCHMIERUNG ........................................................ 216 7.2.1 ELASTOHYDRODYNAMIK HERTZSCHER KONTAKTE .................................... 217 7.2.2 ELASTOHYDRODYNAMISCHE GLEITLAGERUNG ......................................... 217 7.3 GRENZREIBUNG ............................................................................................ 222 XIV INHALTSVERZEICHNIS 8 TRIBOKORROSION ........................................................................................................... 231 HORST CZICHOS UND JEAN-PIERRE CELIS 8.1 EINFLUSS DES UMGEBUNGSMEDIUMS AUF TRIBOLOGISCHE SYSTEME ................ 231 8.2 DEFINITION UND MECHANISMEN DER KORROSION .............................................. 233 8.3 KORROSIONSARTEN .......................................................................................... 234 8.4 TRIBOKORROSION BEI GLEITBEANSPRUCHUNG ................................................... 236 8.5 EROSIONSKORROSION ..................................................................................... 240 9 TRIBOLOGISCHE MESS- UND PRUEFTECHNIK .................................................................. 245 HORST CZICHOS UND HEINZ STURM 9.1 AUFGABEN UND KATEGORIEN DER TRIBOLOGISCHEN PRUEFTECHNIK ........................ 245 9.2 PLANUNG UND AUSWERTUNG TRIBOLOGISCHER PRUEFUNGEN ................................. 248 9.2.1 VERSUCHSPLANUNG ............................................................................. 248 9.2.2 VERSUCHSAUSWERTUNG ..................................................................... 252 9.3 TRIBOLOGISCHE LABORPRUEFTECHNIK ................................................................ 257 9.3.1 PRUEFSYSTEME UND PRUEFMETHODIK ...................................................... 257 9.3.2 CHARAKTERISIERUNG TRIBOLOGISCH BEANSPRUCHTER OBERFLAECHEN .... 262 9.3.3 MECHANISMENORIENTIERTE PRUEFTECHNIK .............................................. 268 9.3.4 TRIBOLOGISCHE RINGVERSUCHE ........................................................... 273 9.4 MESSTECHNIK DER MIKRO- UND NANOSKALA ................................................... 277 9.4.1 SURFACE FORCE APPARATES (SFA) ...................................................... 278 9.4.2 RASTER-TUNNEL-MIKROSKOPIE ........................................................... 279 9.4.3 TECHNIKEN IM RASTERKRAFTMIKROSKOP (SFM, AFM) ....................... 281 9.5 TRIBOLOGISCHE SIMULATIONSPRUEFTECHNIK ...................................................... 292 9.5.1 FALLSTUDIE MOTORTECHNIK: TRIBOSYSTEM KOLBENRING/ZYLINDERLAUFBAHN ......................................................... 295 9.6 TRIBOLOGISCHE BETRIEBSPRUEFTECHNIK ........................................................... 298 9.7 ERGEBNISDARSTELLUNG TRIBOLOGISCHER PRUEFUNGEN ......................................... 302 9.7.1 ZEITABHAENGIGKEIT VON REIBUNG UND VERSCHLEISS ............................... 302 9.7.2 ABHAENGIGKEITEN VON BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIV UND SYSTEMSTRUKTUR 305 9.7.3 TRIBOLOGISCHE GRENZBEANSPRUCHUNGS-DIAGRAMME .......................... 306 9.7.4 TRIBOMAPS ....................................................................................... 308 TEIL C TRIBOMATERIALIEN 10 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFE ..................................................................................... 313 KARL-HEINZ HABIG UND ALFONS FISCHER 10.1 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFE IM MASCHINEN-UND ANLAGENBAU .................. 316 10.2 STAEHLE ......................................................................................................... 320 10.3 EISEN-KOHLENSTOFF-GUSSWERKSTOFFE ........................................................... 341 10.4 HARTLEGIERUNGEN UND HARTVERBUNDWERKSTOFFE ............................................ 354 INHALTSVERZEICHNIS XV 10.5 NICKEL- UND KOBALTLEGIERUNGEN ................................................................... 360 10.6 KUPFERLEGIERUNGEN ..................................................................................... 365 10.7 ALUMINIUMLEGIERUNGEN ............................................................................. 372 10.8 TITANLEGIERUNGEN ....................................................................................... 381 10.9 HARTMETALLE .................................................................................................. 383 10.10 INGENIEURKERAMISCHE WERKSTOFFE ................................................................ 391 10.11 OBERFLAECHENSCHUTZSCHICHTEN ..................................................................... 413 10.12 POLYMERE WERKSTOFFE ..................................................................................430 11 SCHMIERSTOFFE ............................................................................................................. 447 KARL-HEINZ HABIG UND THEO MANG 11.1 SCHMIEROELE .................................................................................................. 448 11.2 SCHMIERFETTE ...............................................................................................456 11.3 FESTSCHMIERSTOFFE ....................................................................................... 458 11.4 BIOSCHMIERSTOFFE ....................................................................................... 465 11.4.1 OBJEKTIVE KRITERIEN DER BESONDEREN UMWELTVERTAEGLICHKEIT .... 467 11.4.2 BASISOELE UND ADDITIVE FUER BIOSCHMIERSTOFFE ................................. 467 11.4.3 TRIBOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN ........................................................... 468 11.4.4 EINSATZBEISPIEL HYDRAULIKOELE ........................................................469 TEIL D TRIBOTECHNIK 12 TRIBOLOGIE VON KONSTRUKTIONSELEMENTEN ............................................................... 473 KARL-HEINZ HABIG 12.1 LAGER ......................................................................................................... 475 12.1.1 GLEITLAGER ....................................................................................... 475 12.1.2 WAELZLAGER .......................................................................................496 12.2 ZAHNRADPAARUNGEN ..................................................................................... 510 12.3 AXIALE GLEITRINGDICHTUNGEN ........................................................................ 520 12.4 KOLBENRING/ZYLINDERLAUFBAHN ..................................................................... 528 12.5 NOCKEN/NOCKENFOLGER ................................................................................ 535 13 TRIBOLOGIE IM COMPUTER .......................................................................................... 541 FRANK E. TALKE 13.1 PRINZIPIEN DER MAGNETISCHEN DATENSPEICHERUNG ....................................... 542 13.2 TRIBOLOGIE DES KOPF-BAND-INTERFACES ........................................................ 545 13.3 TRIBOLOGIE DES KOPF-PLATTEN-INTERFACES ................................................... 549 13.4 NANO INTERFACE-TECHNOLOGIE IN COMPUTER-FESTPLATTENLAUFWERKEN .... 556 XVI INHALTSVERZEICHNIS 14 TRIBOLOGIE IN DER MIKROTECHNIK ............................................................................. 563 HORST CZICHOS 14.1 FUNKTION UND STRUKTUR VON MEMS UND MOEMS .................................... 563 14.2 HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN FUER MEMS ......................................................... 565 14.3 FUNKTIONALITAET UND SKALIERUNG VON MEMS ................................................. 567 14.3.1 MIKROSENSOREN ................................................................................ 567 14.3.2 MIKROAKTOREN .................................................................................. 568 14.4 TRIBOTECHNIK VON MEMS ........................................................................... 570 14.5 TRIBOMETRIE UND BEANSPRUCHUNGSANALYSE VON MEMS ............................... 573 14.6 TRIBOMATERIALIEN FUER MEMS ..................................................................... 576 14.7 ZUVERLAESSIGKEIT VON MEMS ........................................................................ 581 15 TRIBOLOGIE IN DER PRODUKTIONSTECHNIK .................................................................. 585 ECKART UHLMANN 15.1 TRIBOLOGISCHE SYSTEME IN WERKZEUGMASCHINEN ......................................... 586 15.1.1 DAS TRIBOSYSTEM DER FERTIGUNG ...................................................... 587 15.1.2 TRIBOLOGISCHE BEWEGUNGSSYSTEME IN WERKZEUGMASCHINEN .... 588 15.1.3 KOPPEL-UND FUEGESTELLEN ................................................................ 589 15.2 FUEHRUNGEN UND LAGERUNGEN IN WERKZEUGMASCHINEN ................................. 590 15.3 OPTIMIERUNG TRIBOTECHNISCHER WERKZEUGMASCHINENELEMENTE ................ 594 15.4 TRIBOLOGIE DER ZERSPANUNGSTECHNIK ........................................................... 596 15.4.1 TECHNOLOGIEN ZUR VERSCHLEISSMINIMIERUNG AN WERKZEUGEN .......... 597 15.4.2 TECHNOLOGIEN ZUR VERSCHLEISSMINIMIERUNG AM BAUTEIL ................ 603 15.5 TRIBOINDUZIERTE INNOVATIONEN IN DER PRODUKTIONSTECHNIK .......................... 607 15.6 VERFUEGBARKEIT VON PRODUKTIONSANLAGEN UND INSTANDHALTUNG ..................... 610 16 TRIBOLOGIE VON WERKZEUGEN ..................................................................................... 613 PETER GROCHE 16.1 REIBUNG ....................................................................................................... 615 16.2 WERKZEUGVERSCHLEISS .................................................................................. 619 16.3 TRIBOLOGISCHE PRUEFVERFAHREN ..................................................................... 625 16.4 UMFORMWERKZEUGE ..................................................................................... 628 16.5 ZERSPANWERKZEUGE ..................................................................................... 630 17 VAKUUMTRIBOLOGIE ..................................................................................................... 635 THOMAS GRADT 17.1 TRIBOSYSTEME IN VAKUUMUMGEBUNG ........................................................... 636 17.2 BEDINGUNGEN UND ERFORDERNISSE DER VAKUUMUMGEBUNG .......................... 637 17.3 APPARATUREN FUER TRIBOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN IM VAKUUM ..................... 640 17.4 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME IM VAKUUM ................................................. 643 17.4.1 BESCHICHTUNGEN, FESTSCHMIERSTOFFE ................................................. 643 17.5 FLUESSIGE SCHMIERSTOFFE, FETTE ..................................................................... 646 17.5.1 POLYMERE UND POLYMER-KOMPOSITE ................................................. 647 INHALTSVERZEICHNIS XVII 18 TIEFTEMPERATURTRIBOLOGIE ........................................................................................ 649 THOMAS GRADT 18.1 TRIBOSYSTEME IN DER KRYOTECHNIK ..............................................................650 18.2 TRIBOLOGISCHE PRUEFTECHNIK FUER TEMPERATUREN UNTERHALB 120 K ................ 651 18.3 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME BEI TIEFEN TEMPERATUREN ............................... 654 18.3.1 METALLISCHE WERKSTOFFE ................................................................... 655 18.3.2 POLYMERE UND POLYMER-KOMPOSITE ................................................. 657 18.3.3 FESTSCHMIERSTOFFE ........................................................................... 660 19 HOCHTEMPERATURTRIBOLOGIE ..................................................................................... 663 MATHIAS WOYDT 19.1 TRIBOSYSTEME IN DER HOCHTEMPERATURTECHNIK ............................................ 663 19.2 TRIBOLOGISCHE PRUEFTECHNIK FUER TEMPERATUREN OBERHALB 400 C ................ 666 19.3 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME BEI HOHEN TEMPERATUREN ............................ 667 19.3.1 METALLISCHE WERKSTOFFE ................................................................... 668 19.3.2 INGENIEURKERAMIKEN ........................................................................ 669 19.3.3 HARTMETALLE ..................................................................................... 671 19.3.4 TRIBOAKTIVE WERKSTOFFE ................................................................... 675 TEIL E METHODIK 20 METHODIK ZUR BEARBEITUNG VON REIBUNGS- UND VERSCHLEISSPROBLEMEN . ... 681 HORST CZICHOS 20.1 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFAUSWAHL ........................................................... 681 20.1.1 SYSTEMMETHODIK ZUR WERKSTOFFAUSWAHL ......................................... 682 20.1.2 FALLSTUDIE: WARTUNGSFREIES FEINWERKTECHNIK-GLEITLAGER ................ 684 20.2 TRIBOTECHNISCHE SCHADENSANALYSE .............................................................. 689 20.2.1 FALLSTUDIE: SCHADENSANALYSE EINES KOMPRESSOR-DICHTUNGSSYSTEMS 689 20.2.2 METHODIK DER TRIBOLOGISCHEN SCHADENSANALYSE ............................... 691 21 ATLAS VON VERSCHLEISSERSCHEINUNGSBILDEM ............................................................. 695 KARL-HEINZ HABIG 22 REIBUNGS-UND VERSCHLEISSDATEN ............................................................................ 717 HORST CZICHOS 22.1 METHODISCHE GRUNDLAGEN .......................................................................... 718 22.2 TRIBOLOGISCHE DATENBANK FUER REIBUNGS- UND VERSCHLEISSDATEN ................ 721 XVIII INHALTSVERZEICHNIS TEIL F ZUSTANDSUEBERWACHUNG 23 MACHINERY DIAGNOSTICS: FUNDAMENTALS AND TRIBOSYSTEM APPLICATIONS . . . 727 RICHARD S. COWAN AND WARD O. WINER 23.1 FAILURE PREVENTION STRATEGIES ..................................................................... 728 23.1.1 ROOT-CAUSE ANALYSIS ..................................................................... 728 23.1.2 STATISTICAL CONTROL ........................................................................... 729 23.1.3 RELIABILITY ENGINEERING ................................................................... 730 23.1.4 ASSET MAINTENANCE ........................................................................... 732 23.1.5 KNOWLEDGE-BASED SYSTEMS ........................................................... 735 23.2 CONDITION MONITORING ................................................................................ 736 23.2.1 VIBRATION MONITORING ..................................................................... 738 23.2.2 OIL MONITORING ................................................................................ 740 23.2.3 CORROSION MONITORING ..................................................................... 743 23.2.4 THERMAL MONITORING ........................................................................744 23.2.5 ELECTRICAL SIGNATARE ANALYSIS ........................................................ 746 23.3 NONDESTRUCTIVE EVALUATION ........................................................................ 747 23.3.1 VISUAL INSPECTION ............................................................................. 747 23.3.2 LIQUID PENETRANT AND MAGNETIC PARTICLE INSPECTION ....................... 748 23.3.3 EDDY CURRENT INSPECTION ................................................................ 748 23.3.4 RADIOGRAPHY .................................................................................. 749 23.3.5 ACOUSTIC EMISSION AND ULTRASONIC DETECTION INSPECTION ............. 749 23.4 TRIBOSYSTEM APPLICATIONS ........................................................................... 751 23.4.1 BEARINGS .......................................................................................... 751 23.4.2 GEARS ...............................................................................................754 23.4.3 SEALS ............................................................................................... 756 23.4.4 LUBRICANTS IN TRIBOSYSTEMS .............................................................. 757 23.4.5 HYDRAULIC SYSTEMS .......................................................................... 758 LITERATUR .............................................................................................................................. 761 STICHWORTVERZEICHNIS ........................................................................................................... 809 INDEX OFENGLISH TERMS ..................................................................................................... 823
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS TEIL A EINFUEHRUNG 1 OVERVIEW OF TRIBOLOGY . 3 HORST CZICHOS 1.1 DEFINITION AND SCOPE OF TRIBOLOGY . 3 1.2 TRIBOLOGICAL SYSTEMS AND BASIC TRIBOLOGICAL PARAMETERS . 4 1.2.1 FUNCTION OF TRIBOSYSTEMS . 4 1.2.2 STRUCTURAL PARAMETERS . 5 1.2.3 OPERATIONAL PARAMETERS . 6 1.2.4 INTERACTIONPARAMETERS . 6 1.2.5 CONTACT MECHANICS . 6 1.2.6 FRICTION . 8 1.2.7 WEAR . 11 1.2.8 FRICTION, WEAR AND LUBRICATION . 11 1.2.9 TRIBOTRONICS - TECHNOLOGY TO AVOID FRICTION AND WEAR . 14 1.3 TRIBOMETRY: APPLICATION OF MEASUREMENT AND TESTING TO TRIBOLOGY . 15 1.3.1 CATEGORIES OF TRIBOMETRY . 15 1.3.2 LABORATORY TRIBOMETRY . 16 1.3.3 INVESTIGATIONS OF WOM SURFACES . 18 1.4 PRESENTATION OF FRICTION AND WEAR CHARACTERISTICS AND TRIBODATA . 21 1.4.1 DEPENDENCE OF FRICTION DATA ON TIME . 21 1.4.2 DEPENDENCE OF WEAR DATA ON TIME . 22 1.4.3 DEPENDENCE OF TRIBODATA ON OPERATIONAL PARAMETERS . 23 1.4.4 DEPENDENCE OF TRIBODATA ON STRUCTURAL PARAMETERS . 24 1.4.5 INFLUENCE OF AMBIENT MEDIA ON TRIBODATA . 24 1.4.6 TRANSITION DIAGRAMS . 25 1.4.7 TRIBOMAPS . 26 XI XII INHALTSVERZEICHNIS 2 TECHNIK UND TRIBOLOGIE . 31 HORST CZICHOS 2.1 DIMENSIONEN DER TECHNIK . 31 2.2 DEFINITION DER TRIBOLOGIE . 33 2.3 AUFGABEN UND BEDEUTUNG DER TRIBOLOGIE . 35 3 TRIBOLOGISCHE SYSTEME . 41 HORST CZICHOS 3.1 EINFUEHRUNG IN DIE SYSTEMTECHNISCHE METHODIK . 41 3.2 FUNKTION UND STRUKTUR TRIBOLOGISCHER SYSTEME . 43 3.3 DIMENSIONSBEREICHE TRIBOLOGISCHER SYSTEME UND PROZESSE . 45 3.3.1 NANOTRIBOLOGIE . 47 3.3.2 MIKROTRIBOLOGIE . 47 3.3.3 MAKROTRIBOLOGIE . 49 3.4 METHODIK ZUR REIBUNGS-UND VERSCHLEISSANALYSE . 53 TEIL B GRUNDLAGEN 4 TRIBOLOGISCHE BEANSPRUCHUNG . 57 HORST CZICHOS UND ERICH SANTNER 4.1 TECHNISCHE OBERFLAECHEN . 57 4.1.1 AUFBAUTECHNISCHEROBERFLAECHEN . 57 4.1.2 MIKROGEOMETRIE TECHNISCHER OBERFLAECHEN . 61 4.2 KONTAKTVORGAENGE . 66 4.2.1 ADHAESION . 67 4.2.2 KONTAKTGEOMETRIE UND KONTAKTMECHANIK . 73 4.2.3 WERKSTOFFANSTRENGUNG . 84 4.3 MIKRO/NANO-KONTAKTE . 91 4.4 KINEMATIK . 97 4.4.1 BEWEGUNGSARTEN UND BEWEGUNGSABLAUF . 98 4.4.2 GRENZFLAECHENDYNAMIK . 101 4.4.3 KONTAKT-EINGRIFFSVERHAELTNIS . 104 4.5 THERMISCHE VORGAENGE . 107 4.5.1 TEMPERATUREN IN TRIBOKONTAKTEN . 107 4.5.2 BLITZTEMPERATURHYPOTHESEN . 111 4.5.3 MODELLRECHNUNGEN VON REIBTEMPERATUREN . 114 5 REIBUNG . 121 HORST CZICHOS 5.1 GRUNDLAGEN UND UEBERSICHT . 121 5.2 REIBUNGSMESSGROESSEN . 122 INHALTSVERZEICHNIS XIII 5.3 REIBUNGSMECHANISMEN . 124 5.3.1 ADHAESION . 127 5.3.2 DEFORMATION . 133 5.3.3 FURCHUNG . 135 5.3.4 ENERGIEDISSIPATION . 136 5.4 REIBUNGSARTEN . 140 5.4.1 GLEITREIBUNG . 141 5.4.2 ROLLREIBUNG . 143 5.4.3 STICK-SLIP-VORGAENGE . 146 5.5 REIBUNG UND WIRKUNGSGRAD . 149 6 VERSCHLEISS . 155 HORST CZICHOS 6.1 GRUNDLAGEN UND UEBERSICHT . 155 6.2 VERSCHLEISSMESSGROESSEN . 155 6.3 VERSCHLEISSMECHANISMEN . 160 6.3.1 OBERFLAECHENZERRUETTUNG . 161 6.3.2 ABRASION . 165 6.3.3 ADHAESION . 168 6.3.4 TRIBOCHEMISCHE REAKTIONEN . 170 6.3.5 MATERIALDISSIPATION . 172 6.4 VERSCHLEISSARTEN . 174 6.4.1 GLEITVERSCHLEISS . 175 6.4.2 WAELZVERSCHLEISS . 178 6.4.3 STOSSVERSCHLEISS . 179 6.4.4 SCHWINGUNGSVERSCHLEISS . 182 6.4.5 FURCHUNGSVERSCHLEISS . 184 6.4.6 STRAHLVERSCHLEISS . 188 6.4.7 EROSION . 190 6.5 VERSCHLEISS UND ZUVERLAESSIGKEIT . 195 6.6 MASSNAHMEN ZUR VERSCHLEISSMINDERUNG . 206 7 SCHMIERUNG . 211 KARL-HEINZ HABIG UND GUNTER KNOLL 7.1 HYDRODYNAMISCHE SCHMIERUNGSTHEORIE . 212 7.2 ELASTOHYDRODYNAMISCHE SCHMIERUNG . 216 7.2.1 ELASTOHYDRODYNAMIK HERTZSCHER KONTAKTE . 217 7.2.2 ELASTOHYDRODYNAMISCHE GLEITLAGERUNG . 217 7.3 GRENZREIBUNG . 222 XIV INHALTSVERZEICHNIS 8 TRIBOKORROSION . 231 HORST CZICHOS UND JEAN-PIERRE CELIS 8.1 EINFLUSS DES UMGEBUNGSMEDIUMS AUF TRIBOLOGISCHE SYSTEME . 231 8.2 DEFINITION UND MECHANISMEN DER KORROSION . 233 8.3 KORROSIONSARTEN . 234 8.4 TRIBOKORROSION BEI GLEITBEANSPRUCHUNG . 236 8.5 EROSIONSKORROSION . 240 9 TRIBOLOGISCHE MESS- UND PRUEFTECHNIK . 245 HORST CZICHOS UND HEINZ STURM 9.1 AUFGABEN UND KATEGORIEN DER TRIBOLOGISCHEN PRUEFTECHNIK . 245 9.2 PLANUNG UND AUSWERTUNG TRIBOLOGISCHER PRUEFUNGEN . 248 9.2.1 VERSUCHSPLANUNG . 248 9.2.2 VERSUCHSAUSWERTUNG . 252 9.3 TRIBOLOGISCHE LABORPRUEFTECHNIK . 257 9.3.1 PRUEFSYSTEME UND PRUEFMETHODIK . 257 9.3.2 CHARAKTERISIERUNG TRIBOLOGISCH BEANSPRUCHTER OBERFLAECHEN . 262 9.3.3 MECHANISMENORIENTIERTE PRUEFTECHNIK . 268 9.3.4 TRIBOLOGISCHE RINGVERSUCHE . 273 9.4 MESSTECHNIK DER MIKRO- UND NANOSKALA . 277 9.4.1 SURFACE FORCE APPARATES (SFA) . 278 9.4.2 RASTER-TUNNEL-MIKROSKOPIE . 279 9.4.3 TECHNIKEN IM RASTERKRAFTMIKROSKOP (SFM, AFM) . 281 9.5 TRIBOLOGISCHE SIMULATIONSPRUEFTECHNIK . 292 9.5.1 FALLSTUDIE MOTORTECHNIK: TRIBOSYSTEM KOLBENRING/ZYLINDERLAUFBAHN . 295 9.6 TRIBOLOGISCHE BETRIEBSPRUEFTECHNIK . 298 9.7 ERGEBNISDARSTELLUNG TRIBOLOGISCHER PRUEFUNGEN . 302 9.7.1 ZEITABHAENGIGKEIT VON REIBUNG UND VERSCHLEISS . 302 9.7.2 ABHAENGIGKEITEN VON BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIV UND SYSTEMSTRUKTUR 305 9.7.3 TRIBOLOGISCHE GRENZBEANSPRUCHUNGS-DIAGRAMME . 306 9.7.4 TRIBOMAPS . 308 TEIL C TRIBOMATERIALIEN 10 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFE . 313 KARL-HEINZ HABIG UND ALFONS FISCHER 10.1 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFE IM MASCHINEN-UND ANLAGENBAU . 316 10.2 STAEHLE . 320 10.3 EISEN-KOHLENSTOFF-GUSSWERKSTOFFE . 341 10.4 HARTLEGIERUNGEN UND HARTVERBUNDWERKSTOFFE . 354 INHALTSVERZEICHNIS XV 10.5 NICKEL- UND KOBALTLEGIERUNGEN . 360 10.6 KUPFERLEGIERUNGEN . 365 10.7 ALUMINIUMLEGIERUNGEN . 372 10.8 TITANLEGIERUNGEN . 381 10.9 HARTMETALLE . 383 10.10 INGENIEURKERAMISCHE WERKSTOFFE . 391 10.11 OBERFLAECHENSCHUTZSCHICHTEN . 413 10.12 POLYMERE WERKSTOFFE .430 11 SCHMIERSTOFFE . 447 KARL-HEINZ HABIG UND THEO MANG 11.1 SCHMIEROELE . 448 11.2 SCHMIERFETTE .456 11.3 FESTSCHMIERSTOFFE . 458 11.4 BIOSCHMIERSTOFFE . 465 11.4.1 OBJEKTIVE KRITERIEN DER BESONDEREN UMWELTVERTAEGLICHKEIT . 467 11.4.2 BASISOELE UND ADDITIVE FUER BIOSCHMIERSTOFFE . 467 11.4.3 TRIBOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN . 468 11.4.4 EINSATZBEISPIEL HYDRAULIKOELE .469 TEIL D TRIBOTECHNIK 12 TRIBOLOGIE VON KONSTRUKTIONSELEMENTEN . 473 KARL-HEINZ HABIG 12.1 LAGER . 475 12.1.1 GLEITLAGER . 475 12.1.2 WAELZLAGER .496 12.2 ZAHNRADPAARUNGEN . 510 12.3 AXIALE GLEITRINGDICHTUNGEN . 520 12.4 KOLBENRING/ZYLINDERLAUFBAHN . 528 12.5 NOCKEN/NOCKENFOLGER . 535 13 TRIBOLOGIE IM COMPUTER . 541 FRANK E. TALKE 13.1 PRINZIPIEN DER MAGNETISCHEN DATENSPEICHERUNG . 542 13.2 TRIBOLOGIE DES KOPF-BAND-INTERFACES . 545 13.3 TRIBOLOGIE DES KOPF-PLATTEN-INTERFACES . 549 13.4 NANO INTERFACE-TECHNOLOGIE IN COMPUTER-FESTPLATTENLAUFWERKEN . 556 XVI INHALTSVERZEICHNIS 14 TRIBOLOGIE IN DER MIKROTECHNIK . 563 HORST CZICHOS 14.1 FUNKTION UND STRUKTUR VON MEMS UND MOEMS . 563 14.2 HERSTELLUNGSTECHNOLOGIEN FUER MEMS . 565 14.3 FUNKTIONALITAET UND SKALIERUNG VON MEMS . 567 14.3.1 MIKROSENSOREN . 567 14.3.2 MIKROAKTOREN . 568 14.4 TRIBOTECHNIK VON MEMS . 570 14.5 TRIBOMETRIE UND BEANSPRUCHUNGSANALYSE VON MEMS . 573 14.6 TRIBOMATERIALIEN FUER MEMS . 576 14.7 ZUVERLAESSIGKEIT VON MEMS . 581 15 TRIBOLOGIE IN DER PRODUKTIONSTECHNIK . 585 ECKART UHLMANN 15.1 TRIBOLOGISCHE SYSTEME IN WERKZEUGMASCHINEN . 586 15.1.1 DAS TRIBOSYSTEM DER FERTIGUNG . 587 15.1.2 TRIBOLOGISCHE BEWEGUNGSSYSTEME IN WERKZEUGMASCHINEN . 588 15.1.3 KOPPEL-UND FUEGESTELLEN . 589 15.2 FUEHRUNGEN UND LAGERUNGEN IN WERKZEUGMASCHINEN . 590 15.3 OPTIMIERUNG TRIBOTECHNISCHER WERKZEUGMASCHINENELEMENTE . 594 15.4 TRIBOLOGIE DER ZERSPANUNGSTECHNIK . 596 15.4.1 TECHNOLOGIEN ZUR VERSCHLEISSMINIMIERUNG AN WERKZEUGEN . 597 15.4.2 TECHNOLOGIEN ZUR VERSCHLEISSMINIMIERUNG AM BAUTEIL . 603 15.5 TRIBOINDUZIERTE INNOVATIONEN IN DER PRODUKTIONSTECHNIK . 607 15.6 VERFUEGBARKEIT VON PRODUKTIONSANLAGEN UND INSTANDHALTUNG . 610 16 TRIBOLOGIE VON WERKZEUGEN . 613 PETER GROCHE 16.1 REIBUNG . 615 16.2 WERKZEUGVERSCHLEISS . 619 16.3 TRIBOLOGISCHE PRUEFVERFAHREN . 625 16.4 UMFORMWERKZEUGE . 628 16.5 ZERSPANWERKZEUGE . 630 17 VAKUUMTRIBOLOGIE . 635 THOMAS GRADT 17.1 TRIBOSYSTEME IN VAKUUMUMGEBUNG . 636 17.2 BEDINGUNGEN UND ERFORDERNISSE DER VAKUUMUMGEBUNG . 637 17.3 APPARATUREN FUER TRIBOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN IM VAKUUM . 640 17.4 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME IM VAKUUM . 643 17.4.1 BESCHICHTUNGEN, FESTSCHMIERSTOFFE . 643 17.5 FLUESSIGE SCHMIERSTOFFE, FETTE . 646 17.5.1 POLYMERE UND POLYMER-KOMPOSITE . 647 INHALTSVERZEICHNIS XVII 18 TIEFTEMPERATURTRIBOLOGIE . 649 THOMAS GRADT 18.1 TRIBOSYSTEME IN DER KRYOTECHNIK .650 18.2 TRIBOLOGISCHE PRUEFTECHNIK FUER TEMPERATUREN UNTERHALB 120 K . 651 18.3 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME BEI TIEFEN TEMPERATUREN . 654 18.3.1 METALLISCHE WERKSTOFFE . 655 18.3.2 POLYMERE UND POLYMER-KOMPOSITE . 657 18.3.3 FESTSCHMIERSTOFFE . 660 19 HOCHTEMPERATURTRIBOLOGIE . 663 MATHIAS WOYDT 19.1 TRIBOSYSTEME IN DER HOCHTEMPERATURTECHNIK . 663 19.2 TRIBOLOGISCHE PRUEFTECHNIK FUER TEMPERATUREN OBERHALB 400 C . 666 19.3 WERKSTOFFE FUER TRIBOSYSTEME BEI HOHEN TEMPERATUREN . 667 19.3.1 METALLISCHE WERKSTOFFE . 668 19.3.2 INGENIEURKERAMIKEN . 669 19.3.3 HARTMETALLE . 671 19.3.4 TRIBOAKTIVE WERKSTOFFE . 675 TEIL E METHODIK 20 METHODIK ZUR BEARBEITUNG VON REIBUNGS- UND VERSCHLEISSPROBLEMEN . . 681 HORST CZICHOS 20.1 TRIBOTECHNISCHE WERKSTOFFAUSWAHL . 681 20.1.1 SYSTEMMETHODIK ZUR WERKSTOFFAUSWAHL . 682 20.1.2 FALLSTUDIE: WARTUNGSFREIES FEINWERKTECHNIK-GLEITLAGER . 684 20.2 TRIBOTECHNISCHE SCHADENSANALYSE . 689 20.2.1 FALLSTUDIE: SCHADENSANALYSE EINES KOMPRESSOR-DICHTUNGSSYSTEMS 689 20.2.2 METHODIK DER TRIBOLOGISCHEN SCHADENSANALYSE . 691 21 ATLAS VON VERSCHLEISSERSCHEINUNGSBILDEM . 695 KARL-HEINZ HABIG 22 REIBUNGS-UND VERSCHLEISSDATEN . 717 HORST CZICHOS 22.1 METHODISCHE GRUNDLAGEN . 718 22.2 TRIBOLOGISCHE DATENBANK FUER REIBUNGS- UND VERSCHLEISSDATEN . 721 XVIII INHALTSVERZEICHNIS TEIL F ZUSTANDSUEBERWACHUNG 23 MACHINERY DIAGNOSTICS: FUNDAMENTALS AND TRIBOSYSTEM APPLICATIONS . . . 727 RICHARD S. COWAN AND WARD O. WINER 23.1 FAILURE PREVENTION STRATEGIES . 728 23.1.1 ROOT-CAUSE ANALYSIS . 728 23.1.2 STATISTICAL CONTROL . 729 23.1.3 RELIABILITY ENGINEERING . 730 23.1.4 ASSET MAINTENANCE . 732 23.1.5 KNOWLEDGE-BASED SYSTEMS . 735 23.2 CONDITION MONITORING . 736 23.2.1 VIBRATION MONITORING . 738 23.2.2 OIL MONITORING . 740 23.2.3 CORROSION MONITORING . 743 23.2.4 THERMAL MONITORING .744 23.2.5 ELECTRICAL SIGNATARE ANALYSIS . 746 23.3 NONDESTRUCTIVE EVALUATION . 747 23.3.1 VISUAL INSPECTION . 747 23.3.2 LIQUID PENETRANT AND MAGNETIC PARTICLE INSPECTION . 748 23.3.3 EDDY CURRENT INSPECTION . 748 23.3.4 RADIOGRAPHY . 749 23.3.5 ACOUSTIC EMISSION AND ULTRASONIC DETECTION INSPECTION . 749 23.4 TRIBOSYSTEM APPLICATIONS . 751 23.4.1 BEARINGS . 751 23.4.2 GEARS .754 23.4.3 SEALS . 756 23.4.4 LUBRICANTS IN TRIBOSYSTEMS . 757 23.4.5 HYDRAULIC SYSTEMS . 758 LITERATUR . 761 STICHWORTVERZEICHNIS . 809 INDEX OFENGLISH TERMS . 823
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