Reibungs- und Verschleißvorgänge haben seit der Entstehung der Erde eine hervorragende Rolle gespielt. So ist beispielsweise der Gelenkmechanismus bei Wirbeltieren oder die Schleimschicht bei Fischen ein perfektes, durch die Evolution hervorgebrachtes, tribologisches System.
Der Mensch nutzte bereits vor 500.000 bis 600.000 Jahren die ersten Werkzeuge wie Hebel, Steinaxt und ähnliche. Viel später, etwa vor 5.000 bis 6.000 Jahren, entstanden mit der Erfindung des Fiedelbohrers oder der Töpferscheibe die ersten einfachsten Maschinen; doch nicht erst seit jener Zeit sind die Menschen mit den Phänomenen von Reibung und Verschleiß konfrontiert.
Die Reibung wurde zur Erzeugung von Feuer genutzt. Der Gebrauch von Schlitten und Rollen zur Reibungsminderung beim Transport von großen Lasten sind allgemein bekannte Beispiele.
In der Geschichte finden sich Anhaltspunkte, daß bereits sehr früh bestimmte Maßnahmen ergriffen wurden, um Reibung und Verschleiß in einer für den Menschen günstigen Weise zu beeinflussen. So verwendeten schon die Sumerer vor etwa 3.000 Jahren an ihren Wagen Lederschlaufen und umgedrehte Astgabeln zur Lagerung der starren Achsen. Funde belegen, daß solche Reibstellen geschmiert wurden, um so die Reibung und damit auch den Verschleiß zu mindern.
Eine wissenschaftliche Betrachtung der Thematik begann erst in der
jüngeren Geschichte, angefangen mit LEONARDO DA
VINCI, welcher sich um 1500 mit der Reibung beschäftigte,
indem er die Reibungszahl (Haftreibungszahl) an der schiefen Ebene
untersuchte. Da Vinci ermittelte den Wert der Reibungszahl mit
Von den anschließend entwickelten Theorien zur Festkörperreibung spielen hauptsächlich die im folgenden aufgeführten eine entscheidende Rolle:
AMONTONS (1699) führte die Reibung auf
mechanisch-geometrische Ursachen im Sinne einer "Verzahnung" von
Unebenheiten zurück. Diese Verzahnungstheorie besagt: Der
Formschluß der Mikroerhebungen hemmt die Relativbewegung, es tritt eine
der Bewegungsrichtung entgegengesetzte Reibungskraft auf. Amontons bestimmte
die Reibungszahl mit
Die Adhäsionstheorie bzw. Annahme einer molekular-mechanischen Ursache der Reibung entstand, als NEWTON (1687) die Stoffkenngröße der dynamischen Viskosität definierte. Dieser Definition liegt die Vorstellung einer molekular-mechanischen Ursache der Reibung zugrunde, welche nach DESAGULIERS (1724) auch von COULOMB als Teilursache für die Reibung angenommen wurde. Die Adhäsionstheorien wurden in den 20er und 30er Jahren dieses Jahrhunderts bedeutend ausgebaut, insbesondere von BOWDEN und TABOR.
Die Deformationstheorie nennt die Verformung von sich berührenden Unebenheiten als Ursache der Reibkraft. Diese Theorie wurde neben anderen auch von LESLY (1804), GÜMBEL (1925) und DRESCHER (1959) vertreten.
Auf dem Gebiet der Mischreibung haben sich STRIBECK, welcher die Abhängigkeit der Reibung von Last und Geschwindigkeit untersuchte (Stribeckkurve), und VOGELPOHL (hydrodynamischer Traganteil Fhyd) einen Namen gemacht.
Der Begriff Tribologie wurde 1966 erstmalig im Zusammenhang mit dem Jost-Report, einer von der englischen Regierung in Auftrag gegebenen Studie über Verschleißschäden, erwähnt und wird seitdem im Zusammenhang mit Reibung, Verschleiß und Schmierung benutzt.
Ausgehend von den oben genannten drei wichtigsten Theorien hat sich in unserem Jahrhundert die Erkenntnis von der "Doppelnatur" der Reibung durchgesetzt. Mit dem hier genannten Begriff der Doppelnatur der Reibung ist gemeint, daß bei Reibungsvorgängen gleichermaßen Deformationsanteile als auch Adhäsionsanteile eine Rolle spielen. Die von KRAGELSKI und Mitarbeitern (1939) entwickelten Reibungs-Berechnungsgleichungen basieren auf diesem Prinzip und werden auch heute noch angewendet [13].
Auf dieser Grundlage konnten dann energetische Betrachtungen zu Reibung und Verschleiß angestellt werden. Der Anstoß dazu stammt von TROSS, welcher qualitative Ansätze zur energetischen Beschreibung von Reibung und Verschleiß veröffentlichte, indem er eine neue Festigkeitshypothese auf energetischer Grundlage entwickelte [25]. FLEISCHER stellte, basierend auf dem 1.Hauptsatz der Thermodynamik, eine Energiebilanz für den Reibungs- und Verschleißprozeß auf (1971).
Aufgrund seiner hervorragenden Arbeiten auf diesem Gebiet wurde FLEISCHER für die Energetische Betrachtungsweise im Jahr 1987 die tribologische Goldmedallie vom ITC (International Tribology Council) verliehen.
In Fortführung dieser Arbeiten stellten GRÖGER und KOBOLD (1976) schließlich einen analytischen Ansatz zur Beschreibung der Reibungsenergiedichte für den Fall stationärer mechanischer und thermischer Bedingungen her.
Thomas Hooge ,
André Diercksen,
Fachhochschule Hamburg