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TransMIT Projektbereich Oberflächen-Nanoanalytik Prof. Dr. André Schirmeisen Institut für Angewandte Physik Heinrich-Buff-Ring 16 35392 Gießen Prüfbericht:

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1 TransMIT Projektbereich Oberflächen-Nanoanalytik Prof. Dr. André Schirmeisen Institut für Angewandte Physik Heinrich-Buff-Ring Gießen Prüfbericht: Test der Wirksamkeit von REWITEC®-Additiven in Verbindung mit Windenergie-Getriebeölen Seitenanzahl: 11 Bearbeitungstand: 20.Jan.2014 Auftraggeber: REWITEC GmbH, Stefan Bill

2 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

3 Kontaktgeometrie und Messparameter Drehzahlstabilisierter Elektromotor treibt Kugel auf planarem Edelstahlsubstrat 1 cm Kontaktstelle Ø ≈ 1 mm 2 cm Typische Messparameter: Drehzahl: 1500 – 6000 U/min (meist: 3000 U/min) Öltemperatur: T = °C Normalkraft:10N < F N < 20N Additivkonzentrationen:c = Vol-% Elektromotor mit aufgesetzter Stahlkugel Kontaktgeometrie Stahlsubstrat nach Reibungsexperiment (Versuchsdauer: ca. 24h)

4 Auswahl der optimalen Messparameter Reibungstyp abhängig von o Reibgeschwindigkeit o Schmiermittelviskosität  o Normalkraft F N o Geometrie und Oberflächen- rauheit der Reibkörper  Sommerfeldzahl S 0 Stribeckkurve beschreibt die Abhängigkeit des Reibungstyps von Systemparametern Mikrotribometer: Reibungstyp eingestellt durch Wahl von Drehzahl und Normalkraft Optimal für Tribo-Tests

5 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 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 Abbildungen zeigen diesen Bereich

6 Referenzmessung: Motoröl 15W-40 mit REWITEC Zugabe Messparameter: Drehzahl: 3000 U/min,, Normalkraft: F N =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 Reibung / a.u.  Friction 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

7 Castrol X320 mit REWITEC®-Zugabe Messparameter: Drehzahl: 3000 U/min,, Normalkraft: F N =40N, Additivkonzentration:c=0,6 Vol-% Öl: Castrol X-320, Öltemperatur: T = 90°C, Additiv R8 Einlaufprozess nach 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% Reibungsreduktion durch REWITEC ®

8 Vergleichende Darstellung der Getriebeöle *Zeitlicher Verlauf des Reibungsabfalls wird durch Exponentialfunktion exp(-t/  ) mit Zeitkonstante  beschrieben Zeitpunkt der REWITEC ® -Zugabe Zeit Reibung ohne REWITEC ® Reibung mit REWITEC ® Öl „X-320“ Abfall 70%  = 22 min* Öl „SHC-630“ Abfall 65%  = 31 min* Öl „A-320“ Abfall 54%  = 29 min*


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