Види тертя

Залежно від характеру відносного переміщення тіл, що стикаються, розрізняють два види тертя: ковзання та кочення. Інколи розглядають ще один вид тертя, так зване тертя вертіння. При терті ковзання одні й ті самі поверхні одного тіла стикаються з різними поверхнями іншого тіла. При терті кочення різні поверхні одного тіла послідовно стикаються з різними поверхнями іншого тіла.

Прикладами тертя ковзання можуть служити тертя лиж по снігу, пили по дереву, різця по металу, підошви взуття по землі, цапфи вала по втулці підшипника тощо. Тертя кочення має місце при перекочуванні коліс автомобіля по. землі або вагона по рейках, у шарикових або роликових підшипниках, фрикційних передачах тощо.

Для зменшення сил тертя використовують різні мастила. Залежно від їх наявності між тертьовими поверхнями розрізняють два основні види тертя: сухе /тертя без мастильних матеріалів/ і рідинне /тертя з мастильними матеріалами/. При сухому терті між тертьовими поверхнями тіл відсутнє будь-яке мастило. При рідинному терті тертьові поверхні тіл повністю відокремлені шаром мастила і тертя твердих частин тіла замінено тертям окремих шарів мастила. Мастило може бути твердим, рідким або газоподібним.

Крім цього, інколи ще розрізняють проміжні види тертя: граничне, напівсухе та напіврідинне. При граничному терті на тертьових поверхнях є тонкі адсорбовані маслянисті плівки. Напівсухе та напіврідинне тертя не мають між собою різкої границі; якщо перевершує сухе тертя /більша частина поверхні контакту тіл не покрита мастилом/, то вважають, що тертя напівсухе, і навпаки, якщо перевершує рідинне тертя, то маємо напіврідинне тертя.

Тертя ковзання

Щ об виявити основні закономірності тертя ковзання, можна зробити ряд дослідів на досить простому приваді /трибометрі/, який схематично зображений на рис 1. На пластину І, розташовану в заглибленні горизонтального стола, ставимо ті­ло 2 вагою , Силу тиску тіла 2на пластину можна змінювати шляхом зміни його ваги /за допомогою установки гир/. Нормальна реакція пластини , До тіла 2 прив'яжемо нитку і, перекинувши її через блок 3, підвісимо_ на її кінці чашку з гирями вагою , Щоб зменшити можливість перевертання тіла, нитку прив’яжемо ближче до його основи. Тіло 2 залишається у стані спокою доти, доки модуль сили не сягне деякого значення, яке цілком визначене для даної пари тертьових поверхонь і даної сили тиску між ними. Це говорить про те, що на тіло 2, крім нормальної реакції ,з боку пластини І діє ще інша реакція ,яка за модулем дорівнює горизонтальній силі і напрямлена в протилежний бік. Реакція, що лежить у дотичній площині, і є сила тертя.

Максимальне-значення сила тертя сягає у той момент, коли тіло почне рухатися.

Із сказаного можна зробити такі висновки:

а/ сила тертя ковзання виникає тільки при наявності зсовуючої сили і

б/ модуль сили тертя ковзання при рівновазі тіла може набувати різних значень, які не перевершують максимальні, тобто . Цю найбільшу силу тертя називають статичною, або силою тертя спокою.

Силу тертя, яка перешкоджає ковзанню тіла під час його руху, називають силою тертя руху, або динамічною силою тертя. Як показують досліди, сила тертя руху менша від статичної сили тертя. З практики відомо, що легше підтримувати початий рух тіла, ніж зрушити тіло з місця.

На підставі численних дослідів Амонтоном і Кулоном встановлені такі /наближені/ закони.

1. Сила тертя за рівних інших умов не залежить від розмірів тертьових поверхонь.

Цей закон можна обґрунтувати з допомогою таких міркувань. Якщо, наприклад, площа тертьових поверхонь збільшується, то збільшується і кількість нерівностей, які зчіплюються, обох поверхонь, але зменшується тиск на одиницю площі, і сила опору руху залишається попередньою. Проте треба пам’ятати, що цей закон наближено справедливий лише до деяких значень тиску тіла на площину, поки тертьові поверхні не дуже малі.

2. Максимальне значення сили тертя спокою прямо пропорційне нормальному тиску /нормальнійреакції/ одного тіла на інше в момент початку їх відносного руху, тобто

^/6.1/

де - коефіцієнт тертя спокою, який можна виразити відношенням

Коефіцієнт тертя спокою є величина безрозмірна.

Сила нормального тиску дорівнює вазі тіла тільки тоді, коли поверхня ковзання - горизонтальна площина, і на тіло не діють інші сили, крім сили ваги тіла /рис. 6.2,а/. Якщо тіло лежить на похилій площині /рис. 6.2,6/, то нормальна реакція _г де - кут нахилу площини. Якщо на тіло, крім сили ваги, діють ще інші сили, то під силою нормального тиску тіла на поверхню треба приймати нормальну скла­дову рівнодіючої всіх прикладених до нього сил

3. Модуль сили тертя в стані рівнова­ги /спокій/ не більший за максимальну силу тертя спокою, тобто

4. Коефіцієнт тертя спокою залежить від матеріалу тіл, що стикаються, і фізичного стану тертьових поверхонь, тобто від величини й характеру шорсткості, наявності мастила, вологості, температури та інших умов. Наближені значення коефіцієнтів тертя-6.1. Детальніші відомості про коефіцієнти тертя можна знайти в різних технічних довідниках

Таблиця 6.1

Наближені значення коефіцієнтів тертя

Матеріали тертьових	Коефіцієнт тертя
поверхонь	спок	зю	руху
	насухо	з мастилом	насухо	з мастилом
1	2	3	4	5
Сталь - сталь	0,15	0,1…0,12	0,15	0,05...0,1
Сталь - м"яка сталь	_		0,2	0,1...0,2
Сталь - чавун	0,3		0,18	0,05...0,15
М"яка сталь - чавун	0,2		0,18	0,05...0,15
Сталь - бронза	0,15	0,1…0,15	0,15	0,1...0,15
М"яка сталь - бронза	0,2		0,18	0,07...0,15
Чавун - чавун		0,18	0,15	0,07...0,1?
Чавун - бронза			0,15...0,2	0,07...0,15
Бронза - бронза		0,1	0,2	0,07...ОД
М"яка сталь - дуб	0,6-	0,12	0,4...0,6	0,1
М"яка сталь - в"яз			0,25	-
Чавун - дуб	0,65		0,3...0,5	0,2
Чавун - в"яз або тополя			0,4	. 0,1
Бронза - Дуб	0,6		0,3	-
Дзрево - дерево	0,4...0	0,1	0,2...0,5	0,07...0,15
Шкіра лицьовим боком -дуб	0,6		0,3...0,5
Шкіра міздрьою - дуб	0,4		0,3...0,4
Шкіра - чавун	0,3…0,5	0,15	0,6	0,15
Гума - чавун			0,8	0,5

5. Сила тертя при русі менша за силу тертя у стані спокою. Досліди показують: щоб вивести тіло із стану спокою, треба за інших рівних умов прикласти більшу силу, ніж для підтримки руху. Сила тертя в русі залежить від швидкості одного тіла відносно іншого і, як правило, зменшується зі збільшенням цієї швидкості, прямуючи до деякої границі.

Модуль сили тертя при русі можна визначити за формулою, аналогічною /6.1/, підставивши в неї замість коефіцієнта тертя спокою - коефіцієнт тертя руху - тобто

/6.4/

Значення коефіцієнта тертя руху наведені у табл. 6.1.

При наближених інженерних розрахунках часто не роблять різниці між коефіцієнтом тертя спокою і руху, а користуються значеннями коефіцієнта тертя руху.