Тема 5. Трение.

1. Трение скольжения.

Трением скольжения называется сопротивление, препятствующее скольжению тел при их относительном покое или при скольжении одного тела по поверхности другого. Оно возникает вследствие шероховатости поверхностей и молекулярного сцепления между частицами прижатых кдруг другу тел. Сила трения зависит от материала трущихся тел, их температуры, смазки, скорости скольжения и т.д.

Рассмотрим трение между поверхностью и телом, лежащим на ней. На тело будут действовать сила тяжести G и сила реакции R. Приложим к телу сдвигающую силу Р ибудем

ее постепенно увеличивать. Пока сила Р невелика, тело будет находиться в покое, т.к. сила Р уравновешивается силойтрения

F. При некоторой силе Р тело стронется с места. В этот момент силатрениядостигнетmaxзначенияиееназываютпредельной

силой трения (Fпр). В дальнейшем сила трения немного уменьшится и тело начнет двигаться.

Экспериментально установлены законы трения:

1. Сила трения скольжения действует в общей касательной плоскости к поверхностям соприкасающихся тел и имеет направление, противоположное сдвигающей или перемещающейсиле.

2. Предельная сила трения пропорциональна коэффициенту трения и нормальному давлению тел друг на друга: Fтр = f_ск * Rn.

3. Сила трения не зависит от площади соприкасающихсятел.

Коэффициент трения зависит от материала тел, их состояния поверхностей, смазки и т.д. Определяется по справочникам. Например, сталь по стали – f_ск=0,15, дерево по дереву –f_ск=0,4-0,5 и т.д.

2. Трение качения.

Трением качения называется сопротивление, возникающее при качении одного тела по другому. Оно возникает из-за деформации тел в зоне их контакта. Зависит от материала тел и сил, действующих на них. Рассмотрим два случая качения колесашасси:

А) Свободное качение колеса шасси с постояннойскоростью.

К колесу приложены силы: со стороны стойки шасси вертикальная сила Р, горизонтальная сила Т, перемещающая колесо и со стороны ВПП неравномерно распределенная по поверхности контакта результирующая сила реакции R. Из-за деформации пневматика R смещена вперед на величину k, котораяопределяет

сопротивление качения. Разложим R на 2 составляющие: нормальную и касательную к поверхности ВПП. Т.к. колесо движется равномерно, то система сил находится в равновесии. Из уравнений равновесия:

Pix = T – R_t = 0, Piy = Rn - P = 0, Mo(Pi) = R_t*r₁ – Rn*k = 0 получим:

T = R_t, Rn = P, R_t*r₁ = Rn*k или Rt=Rn*k/r1 ,

где r1 – радиус обжатого пневматика, Rt – сила сопротивления качению, k – величина, измеряемая в единицах длины, называется коэффициентом трения качения. Оно зависит от твердости материалов соприкасающихся тел. Например, дерево по дереву k=0,05-0,08 см, сталь по стали k=0,005 см, шариковый подшипник k=0,001 см.

Величину f_кач=k/r1 называют приведённым коэффициентом трения качения (для шарикоподшипника f_кач=0,003).

Б) Качение заторможенного колеса шасси.

В этом случае на колесо кроме сил P, T, Rn, Rt действует тормозной момент Мт, направленный в сторону, противоположную вращению колеса. Кроме того, точка приложения силы реакции R смещается назад от оси колеса. Из уравнений равновесия:

Pix = T – R_t = 0, Piy = R_n - P = 0, Mo(Pi) = R_t*r₁ – R_n*k - Мт = 0

получим: R_t = T, R_n = P и Мт = R_t*r₁ + Rn*k или Rt=(Mt-Rn*k)/r1

Т.к. T, P и r₁ есть постоянные величины, то изпоследнеговыражения следует, что с увеличением Мт будет увеличиваться и сила трениякачения

дотехпор,поканедостигнетсвоегопредельногозначения,котороевавиацииназывается силой сцепления: Fсц=fсц*Rn,гдеfсц–коэффициентсцепления.Придальнейшем увеличенииМтколесобудеткатитьсяспроскальзыванием(сюзом)изатемвообщеперестанет вращаться. Для эффективного торможения надо, чтобы силасцеплениябыла немного меньше своего предельного значения.Коэффициент

сцепления зависит от состояния ВПП и при его низких значениях (fсц< 0,3) взлет и посадка с-та запрещены. Так, для бетонной ВПП fсцравен: сухой – 0,6-0,8, мокрой – 0,3-0,4, покрытой слякотью – 0,2-0,3. Аэродромная тележка АТ-ЭМ используется для измерения коэффициента сцепления на ИВПП, при этом используется электромеханическоеподтормаживание двух измерительныхколес.