TransMITProjektbereich

Oberflächen-NanoanalytikProf. Dr. André Schirmeisen

Institut für Angewandte PhysikHeinrich-Buff-Ring 16

35392 Gießen

Prüfbericht:

Test der Wirksamkeit von REWITEC®-Additiven in Verbindung mitWindenergie-GetriebeölenSeitenanzahl: 11Bearbeitungstand: 20.Jan.2014

Auftraggeber:REWITEC GmbH, Stefan Bill

Versuchsaufbau: Mikrotribometer

• Reibungsexperimente mittels drehzahlstabilisiertem Elektromotor• Kugel reibt auf planem Stahlsubstrat• Normalkraft: Einstellbar über Federsystem• Messgröße: Motorstrom als Funktion der Zeit• Konstante Betriebsspannung des Motors Motorstrom ist Mass für Reibung

Elektromotor

Ölbad (beheizbar)

Tribokontakt (Stahlkugel auf Stahlsubstrat )

Federsystem zum Einstellen der Normalkraft

Kontaktgeometrie und Messparameter

Drehzahlstabilisierter Elektromotor treibt Kugel auf planarem Edelstahlsubstrat

1 cmKontaktstelleØ ≈ 1 mm

2 cm

Typische Messparameter: Drehzahl: 1500 – 6000 U/min (meist: 3000 U/min)Öltemperatur: T = 25 - 100°CNormalkraft: 10N < FN < 20N

Additivkonzentrationen: c = 0.2-0.6 Vol-%

Elektromotor mit aufgesetzter Stahlkugel Kontaktgeometrie Stahlsubstrat nach Reibungsexperiment

(Versuchsdauer: ca. 24h)

Auswahl der optimalen Messparameter

• Reibungstyp abhängig von

o Reibgeschwindigkeit

o Schmiermittelviskosität

o Normalkraft FN

o Geometrie und Oberflächen-rauheit der Reibkörper

Sommerfeldzahl S0

Stribeckkurve beschreibt die Abhängigkeit des Reibungstyps von Systemparametern

Mikrotribometer: Reibungstyp eingestellt durch Wahl von Drehzahl und Normalkraft

Optimal für Tribo-Tests

Konzept zur Durchführung der Additivtests

Durchführung der Additivzugabe:• 0.5 ml Additiv wird in das Ölbad gegeben (Ölbad: ca. 125 mL)• Additiv wird vor der Zugabe in ca. 10-15 ml Öl vorverdünnt• Nach Zugabe des Öl-Additiv-Gemischs beträgt die Gesamtadditivkonzentration ca. 0.4 Vol.-%• Maximale Additivwirkung wird typischerweise binnen 1-2h erreicht

Zugabe des Additivs Durchführung der Messung:

I. Einlaufen des Kontaktes bis stabiler Zustand sicher erreicht

II. Zugabe des Additivs

III. “Zweiter Einlaufprozess”: Additiv entfaltet Wirkung

IV. System erreicht ein neues stabiles Niveau

V. Differenz der stabilen Niveaus: Reibungsminderung durch Additiv (Schematische Kurve)

Additivbedingter Reibungsabfall

Einlaufen des Kontaktes

Stabiler Zustand wird erreicht

“Zweiter Einlaufprozess”

Spätere Abbildungenzeigen diesen Bereich

Referenzmessung: Motoröl 15W-40 mit REWITEC Zugabe

Messparameter: Drehzahl: 3000 U/min,, Normalkraft: FN=20N, Additivkonzentration:c=0.4 Vol-%

Öl: mineralisches Motoröl (15W-40), Öltemperatur: T = 100°C

Einlaufprozess nach Additivzugabe

Level vor Zugabe

Level nach Zugabe

t / h

Rei

bung

/ a.

u.

DFriction

Darstellung der relativen Reibung:• Zu Beginn: Niveau nach Einlaufen ohne Additiv • t=19.7h Zugabe des Additivs• Danach: klarer Reibungsabfall! • T>21h: neues stabiles Niveau erreicht• Dauer der Additiv-Einlaufphase: ca. 1.5h• Kalibrierung ergibt:

Reibungsreduktion um ca. 35% möglich

Zugabe des Additivs

Ergebnis zeigt Wirksamkeit

von REWITEC®-Additiven in Motoröl

Castrol X320 mit REWITEC®-Zugabe

Messparameter: Drehzahl: 3000 U/min,, Normalkraft: FN=40N, Additivkonzentration:c=0,6 Vol-%

Öl: Castrol X-320, Öltemperatur: T = 90°C, Additiv R8

Einlaufprozessnach Additivzugabe

Level vor Zugabe

Level nach Zugabe

Zugabe des Additivs

• Verlauf nach Additiv-zugabe sehr ruhig

• Additiveffekt deutlich erkennbar

• Reduktion der Grenzflächenreibung um ca. 70%

Reibungsreduktiondurch REWITEC®

Vergleichende Darstellung der Getriebeöle

*Zeitlicher Verlauf des Reibungsabfalls wird durch Exponentialfunktion exp(-t/t) mit Zeitkonstante t beschrieben

Zeitpunkt der REWITEC®-Zugabe

Zeit

Reibung ohne REWITEC® Reibung mit REWITEC®

Öl „X-320“Abfall 70%t = 22 min*

Öl „SHC-630“Abfall 65%t = 31 min*

Öl „A-320“Abfall 54%t = 29 min*