Het wigfilmprincipe is een fundamenteel concept in de tribologie, de studie van wrijving, smering en slijtage tussen contactoppervlakken. Het is vooral belangrijk bij het begrijpen van de smeermechanismen in glijdende contacten, zoals taplagers, druklagers en nokvolgers.

Wanneer twee vaste oppervlakken onder belasting met elkaar in contact komen, ervaren ze wrijving en slijtage als gevolg van de interactie van hun oppervlakte-oneffenheden (pieken en dalen). Om wrijving en slijtage te verminderen, wordt tussen de oppervlakken een dun laagje smeermiddel aangebracht. Deze smeerfilm scheidt de oneffenheden, waardoor direct contact wordt voorkomen en wrijving en slijtage worden verminderd.

Het wigfilmprincipe legt uit hoe een convergerende wigvormige opening tussen twee glijoppervlakken een hydrodynamische druk in de smeermiddelfilm kan genereren en behouden. Deze druk ondersteunt de belasting en houdt de oppervlakken gescheiden, waardoor effectief hydrodynamische smering wordt bereikt.

Hoe het werkt:

1. Convergerende wig: Terwijl een van de oppervlakken ten opzichte van het andere beweegt, ontstaat er een wigvormige opening ertussen. De convergerende aard van de spleet zorgt ervoor dat het smeermiddel in de spleet wordt gezogen door de stroperige krachten van het smeermiddel zelf.

2. Druk genereren: Terwijl het smeermiddel in de convergerende wig stroomt, ondervindt het een toename van de druk als gevolg van de afnemende opening. Deze druk werkt normaal op de glijoppervlakken en duwt ze uit elkaar.

3. Ondersteuning laden: De druk die in de smeermiddelfilm wordt gegenereerd, ondersteunt de belasting die tussen de oppervlakken wordt uitgeoefend. Deze druk werkt als een vloeistofwig die de oppervlakken van elkaar scheidt, waardoor direct contact wordt voorkomen en wrijving en slijtage worden verminderd.

4. Afschuifspanning en viscositeit: Het smeermiddel werkt als een stroperige vloeistof en weerstaat de stroming van de wig. De schuifkrachten (als gevolg van de viscositeit van het smeermiddel) compenseren de uitgeoefende belasting, waardoor het draagvermogen van de smeermiddelfilm verder wordt vergroot.

Het wigfilmprincipe is essentieel voor het begrijpen van het ontwerp en de werking van hydrodynamische lagers en andere tribologische systemen. Door oppervlakken te ontwerpen met de juiste vormen die wigvormige openingen kunnen creëren en behouden, kunnen ingenieurs een efficiënte smering bereiken en de wrijving en slijtage in verschillende mechanische componenten aanzienlijk verminderen.