Сухое трение при скольжении.

Явление, известное под названием трения скольжения, весьма сложное и представляет собой сочетание ряда физических, механических и химических явлений. Из большого числа опытов было установлено ряд приближенных закономерностей, позволяющих расчетным путем определять необходимые для вычисления силы трения.

Элементарное представление о явлениях, происходящих при скольжении сухих поверхностей, можно составить рассмотрением следующей картины.

Если поверхности тел А и В (рис. 4.21, а) находятся под действием нормальной силы N, то давление на поверхности соприкосновения распределяется неравномерно по отдельным контактным точкам даже при самой совершенной их обработке. При отсутствии сдвигающей силы Р горизонтальные составляющие реактивных давлений в отдельных точках, появляющихся под действием силы N, взаимно уравновешиваются. Наличие же силы Р приводит к перераспределению давления в точках соприкосновения так, что сумма их горизонтальных составляющих уравновешивает силу Р, если тело неподвижно или перемещается равномерно. При неравномерном движении сила Р и сопротивление на поверхностях определяют ускорение движущегося тела.

В зависимости от величины прикладываемой силы Р будет либо скольжение тел, либо относительные перемещения ограничатся весьма малыми пластическими и упругими деформациями поверхностного слоя. С увеличением силы Р при том же значении нормальной силы N смещение поверхностей, определяемое деформацией поверхностного слоя, увеличивается до известного предела, после которого начинается скольжение. Скольжение поверхностей начинается после достижения силой Р некоторого критического значения, зависящего от материалов поверхностей, состояния и качества обработки их и от величины силы.

Предельное значение сопротивления смещению принято называть силой трения покоя, а ее отношение к нормальной силе — коэффициентом трения покоя, или коэффициентом статического трения.

Появляющаяся при движении поверхностей сила трения отличается от силы трогания с места. Отношение сил трения к нормальной силе получило название коэффициента трения скольжения или, иначе, коэффициентом кинетического трения.

Суммируя данные многочисленных опытов, посвященных установлению законов трения, можно заключить:

  • • коэффициент трения зависит от материалов трущихся поверхностей, их состояния и обработки;
  • • коэффициент статического трения растет с увеличением времени контакта трущихся поверхностей, но всегда больше коэффициента кинетического трения;
  • • коэффициент статического трения увеличивается с ростом скорости нарастания сдвигающей силы Р;
  • • коэффициент трения зависит от нормального давления;
  • • коэффициент кинетического трения зависит от скорости.

В качестве первого приближения силу трения можно выразить следующей формулой:

где Л — постоянная, зависящая от «цепкости» поверхностей;/— коэффициент трения движения, принимаемый постоянным для данных материалов при данной скорости; N — нормальная сила.

Во многих технических расчетах силой А пренебрегают и пользуются связью между силой трения и нормальной силой, известной под названием закона Кулона:

Влияние удельного давления на коэффициент трения выяснялось в ряде опытов, не всегда согласующихся между собой по полученным результатам. Однако можно указать, что для большинства материалов коэффициент трения с ростом удельного давления увеличивается.

Многие опыты, прямые и косвенные, приводят к заключению, что коэффициент трения для большинства материалов в зависимости от скорости изменяются так, как это показано в общем виде на рис. 4.22, т.е. с увеличением скорости/сначала снижается, а затем повышается.

Для конкретных технических расчетов необходимо пользоваться статическими значениями коэффициентов трения и все расчеты надо считать ориентировочными, потому что трудно предусмотреть те условия, в которых будут работать в действительности элементы кинематических пар. Поэтому, несмотря на то, что трение зависит от скорости давления и от давления, коэффициент трения для данных материалов поверхностей и их состояния принимается равным и постоянным, а сила трения подсчитывается приближенно по формуле (4.10).

Изменение коэффициента трения от скорости

Рис. 4.22. Изменение коэффициента трения от скорости

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >