Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 2

ИЗУЧЕНИЕ СИЛЫ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ

Цель работы: определить коэффициент трения скольжения; определить зависимость значения силы трения от различных значений силы нормального давления.

Приборы и принадлежности: брусок; поверхность трения; набор грузов, динамометр.

Теоретические сведения

Триботехника – наука о контактном взаимодействии твёрдых тел при их относительном движении, охватывающая весь комплекс вопросов трения, изнашивания и смазки машин.

Под трением понимают широкий круг явлений, вызываемых взаимодействием соприкасающихся поверхностей твердых тел при относительном перемещении, а также внутренним движением в твердых, жидких и газообразных средах при их деформации.

Сила сопротивления, появляющаяся на границе раздела двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении или попытке перемещения, называется силой трения. Поверхностью трения является поверхность тела, участвующая в трении.

В зависимости от состояния поверхностей твердых тел различают трение сухое, граничное и жидкостное.

Сухое трение – трение двух твердых тел, если на их поверхностях нет какого-нибудь смазывающего материала.

Граничное трение – трение двух твердых тел при наличии на поверхностях слоя жидкости, имеющей свойства, отличающиеся от объемных.

Жидкостное трение – трение, возникающее при тангенциальном смещении поверхностей, между которыми существует относительно толстый слой жидкости с объемными свойствами.

1

Максимальное значение силы трения, когда еще не наблюдается скольжение одного тела относительно другого, называется силой трения покоя. После того,

как начнется относительное перемещение тел, между ними действует так называемая сила трения скольжения, по величине несколько меньшая, чем сила трения покоя. Для инженерных расчетов можно считать силу трения покоя равной силе трения скольжения.

Если составляющая приложенной к телу силы, лежащая в плоскости соприкосновения двух тел не вызывает скольжение, то возникающую силу трения обычно называют неполной силой трения.

При качении одного тела по другому появляется так называемая сила трения качения (в данном курсе не рассматриваем).

Сила трения скольжения пропорциональна силе нормального давления одного тела на другое и приложена к поверхности соприкосновения тел. В

соответствии с III законом Ньютона сила нормального давления равна силе реакции опоры N, при этом при скольжении тела

тр =

где µ – коэффициент трения скольжения, безразмерная табличная величина,

характерная для каждой пары трущихся тел. Коэффициент трения скольжения может меняться в зависимости от свойств трущихся объектов и в первом приближении не зависит от силы N и скорости скольжения.

Силы трения зависят от таких групп факторов:

–свойств поверхностных слоев контактирующих деталей;

–режима трения;

–формы контактирующих поверхностей.

В технике трение является инициатором деформационных, динамических,

тепловых, акустических, электрических, адгезионных и других процессов,

определяющих ресурс работоспособности узлов трения машин, их энергетику и эффективность.

2

Способы уменьшения cилы трения:

1)смазка, т.е. замена сухого трения на жидкое (коньки, сани ….). Смазка ослабляет Fтр.в среднем в 10 раз;

2)подшипники, т.е. замена трения-скольжения на трение качения, причём

Fтр.качения ~ 1/ R , где R – радиус шариков (роликов) подшипников;

3)воздушная подушка (замена сухого трения на газовое трение);

4)оптимизация размеров шероховатости трущихся поверхностей.

Ход выполнения работы

1.Взвесьте брусок P =_____ H.

2.Взвесьте брусок с одним, двумя и тремя грузами соответственно. Результаты измерений запишите в таблицу.

3.Измерьте силу трения бруска F =_____ H. Прикрепив к бруску динамометр, как можно более равномерно тяните его вдоль поверхности.

4.Измерьте силу трения бруска с одним, двумя и тремя грузами соответственно. Результаты измерений запишите в таблицу.

5. Определите коэффициент трения по формуле

= ср.

3

6. Определите абсолютную погрешность измерения веса и их среднее значение. Результаты занесите в таблицу.

∆абс.1 = | 1 − |

4. Определите абсолютную погрешность измерения силы трения и их среднее значение. Результаты занесите в таблицу.

∆абс.1 = | 1 − |

5. Определите максимальную относительную погрешность измерений веса и силы трения.

7. Постройте по результатам измерений график зависимости силы трения от силы давления (N = P). Определите среднее значение коэффициента трения μср. по графику.

Контрольные вопросы:

1.Какие виды трения существуют?

2.В чем заключается неполная сила трения?

3.Какими способами можно уменьшить силу трения?

4.Как рассчитать коэффициент трения скольжения?

5.Как зависит значения силы трения от значения силы нормального давления?

4