Трение качения.

При перекатывании круглого катка по плоскости в зоне соприкосновения катка и плоскости возникают силы, оказывающие сопротивление его движению. Сопротивление, оказываемое плоскостью при чистом качении катка по ней, называется трением качения, или трением второго рода. Природа этого вида трения иная, чем при природа трения при скольжении. Сопротивление, появляющееся при качении тел друг по другу, определяется главным образом, внутренним трением материала.

Это сопротивление возникает из-за деформации контактирующих звеньев, в основном из-за деформации плоскости. Предполагается, что при качении впереди соприкасающихся элементов движется волна материала, определяющая смещение точки приложения реакции в сторону движения катка (рис. 4.25).

Распределение деформации на площадке касания будет зависеть от величины радиусов кривизны элементов катящихся тел, их упругости и от относительной угловой скорости, имеющей место при качении.

Предполагая, что вертикальная составляющая реакции смещена на величину к от направления прижимающей силы Q (рис. 4.26), определим из условия равновесия равномерно движущегося катка силу Р, которую нужно приложить на заданном расстоянии у от точки касания элементов:

Поскольку N = Q, то

или

где к — коэффициент трения качения.

Коэффициент к — размерная величина, обычно измеряется в сантиметрах или миллиметрах. Таблицы коэффициентов терния качения приводятся в инженерных справочниках.

Из формулы (4.14) следует, что величина силы Р зависит от точки ее приложения. В месте касания можно мыслить себе приложенной силу трения F =fQ, которая в этом случае называется силой сцепления. Если Р < /Q, то каток в точке касания «удерживается» и происходит качение. Наоборот, если величина силыР, определенная из формулы (4.14), больше F, то качение невозможно и каток будет скользить по плоскости.

Таким образом, условием качения будет следующее:

Качение упругого катка по упругому основанию

Рис. 4.25. Качение упругого катка по упругому основанию

Определение коэффициента трения качения

Рис. 4.26. Определение коэффициента трения качения

Во многих случаях силу Р прикладывают в центре катка, тогда

Из формулы (4.16) видно, что с увеличением радиуса катка сила, потребная для перекатывания, уменьшается.

Поскольку на практике работа сопротивлений перекатыванию почти всегда меньше работы сопротивлений трению скольжения, то в технике трением качения широко пользуются, применяя катки, шариковые и роликовые подшипники, роликовые направляющие и т.п.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >