Коэффициент трения между поверхностями различных материалов

Наименование трущихся материалов		Коэффициент трения, f
Коэффициенты трения скольжения
Сталь по стали Сталь по чугуну Металл по линолеуму Металл по дереву Металл по бетону Резина по твердому грунту Резина по линолеуму Резина по дереву Резина по чугуну Дерево по дереву Кожа по чугуну Кожа по дереву		0,15 0,3 0,2...0,4 0,6 0,2...0,5 0,4...0,6 0,4...0,6 0,5...0,8 0,8 0,4...0,6 0,3...0,5 0,4...0,6
Коэффициенты трения качения
Стального колеса по:		0,05 0,1 0,15...0,2 0,12...0,15
	рельсу кафельной плитке линолеуму дереву

Предельное значение скоростного напора, не вызывающее смещения предмета (при Q_г = 0), определяется по формуле

(5.4)

Когда смещающая сила значительно превосходит си­лу трения (F_см>>F_тр), незакрепленные предметы могут отбрасывать­ся на значительные расстояния, дополнительно разрушаясь при этом.

Условия угона (перемещения) элементов, которые расположены на колесах, катках (мостовые краны, автома­шины, железнодорожные вагоны и другие незакрепленные элемен­ты), аналогичны условию смещения: в формуле (5.4) вместо коэффициента трения скольжения берется коэффициент трения качения.

5.4.2. Опрокидывание оборудования

Высокие элементы оборудования (башенные краны, вертикальные станки, высокие приборы, опоры ЛЭП и т. п.) при действии скоростного напора могут опрокидываться (сваливаться) и сильно разрушаться.

Смещающая сила F_см, действуя на плече Z, будет создавать опроки­дывающий момент, а вес оборудования G на плече в/2 и реакция крепле­ния Q на плече l – стабилизирующий момент (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Силы и реакции, действующие на предмет при опрокидывании

Условием опрокидывания оборудования является превышение опрокидывающего момента над стабилизирующим, т.е. для закреплен­ного оборудования

, (5.5)

для незакрепленного

. (5.6)

Считаем, что точка приложения силы F_см находится прямо в центре тяжести площади миделя S предмета. Реакция крепления Q определяет­ся как суммарное усилие болтов, работающих на разрыв.

Скоростной напор Р_ск, вызывающий опрокидывание оборудования (при Q = 0), определяется по формуле

. (5.7)

5.4.3. Примеры расчета

Исходные данные: ширина станка а = 900 мм; длина в= 1000 мм; высота h = 1800 мм; масса m = 800 кг. Скорость ветра V = 35 м/с, плотность атмосферного воздуха  = 1,22 кг/м³

Пример 1. Определить последствия воздействия ветра на незакрепленный станок, находящийся на бетонном основании.

Решение: 1. По табл. 5.6 определяем среднее значение коэффициента трения скольжения чугунного основания станка по бетону f=0,35, а по табл. 5.5 – коэффициент аэродинами­ческого сопротивления С_х=1,3.

2. Определяем предельное значение скоростного на­пора, не приводящее к смещению станка, по формуле (5.4):

3. Определяем предельное значение ско­ростного напора, при котором станок еще не опрокидывается, по формуле (5.7):

Па = 2,07 кПа,

принимая высоту приложения силы Z = h/2, площадь миделя S = аh.

4. Определяем значение скоростного напора ветра:

.

5. Вывод: при данных параметрах ветра смещения и опрокидывания станка не произойдет.

Пример 2. Определить аэродинамическую силу, необходимую для перемещения же­лезнодорожного вагона весом 10 кН, высотой 4 м и шириной 2 м вдоль рельс, и сделать вывод.

Решение: Р_ск  fG/(C_хS)= 0,0510/(1,38) = 0,048 кПа.

Вывод: произойдет угон железнодорожного вагона.