ТРЕНИЕ В КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАХ

1. Виды трения

При работе машин и механизмов происходит явление, которое сопровождается рассеиванием механической энергии. Это явление назвали трением. Трение представляет собой сложный комплекс механических, физических, химических процессов, причем те или иные преобладают в зависимости от условий, при которых процесс трения происходит.

При исследовании физических основ явления трения различают трение в н е ш н е е - сопротивление относительному перемещению, возникающее между двумя телами, и в н у т р е н н е е - процессы, происходящие в твердых, жидких и газообразных телах при их деформации.

Кроме этого, различают трение с у х о е (или несмазанных поверхностей), трение ж и д к о с т н о е (или трение смазанных поверхностей) и два промежуточных вида трения: п о л у с у х о е и п о л у ж и д к о с т н о е.

Если поверхности А и В двигать друг относительно друга (рис. 4.1), то выступы их будут деформироваться. Если в точках касания приложить опорные

Рис. 4.1

реакции F, направленные по нормали к элементарным площадкам касания, и разложить их на составляющие, перпендикулярные и параллельные направлению движения, то нормальные будут уравновешиваться заданными нормальными нагрузками, а касательныев сумме создадут некоторую силу сопротивления относительному перемещению

поверхностей А и В. Эта сила сопротивления и называется силой трения. Если выступающие неровности поверхностей А и В непосредственно соприкасаются и между ними промежуточный слой смазки С (рис. 4.2), то такой вид трения называется жидкостным трением. При жидкостном трении силами трения являются силы сопротивления сдвигу отдельных слоев смазки.

Если наиболее выступающие шероховатости не разделяются слоем смазки и соприкасаются, то это полусухое трение. Разница между полусухим и полужидкостным трением в том, какой из основных видов трения преобладает.

По видам относительного движения различают трение скольжения – внешнее трение при относительном скольжении тел и трение качения - внешнее трение при относительном качении тел (сопротивление перекатыванию).

По кинематическому признаку различают виды трения движения: скольжения, качения, верчения, качения с проскальзыванием, трение при виброперемещениях.

Рассмотрим трение скольжения сухих элементов. На элемент 1, нагруженный силой F₂, действует горизонтальная сила F₁, стремящаяся сдвинуть его вдоль неподвижной направляющей 2 (рис. 4.3). Величина силы F₁ постепенно

Рис. 4.2 Рис. 4.3

увеличивается от нуля. Основная зависимость между силой F_т и реакцией Fⁿ установлена Амонтоном-Кулоном: ,

где f – коэффициент трения.

Когда величина сдвигающей силы F₁ достигнет некоторого предельного значения, то элемент 1 начнет движение по элементу 2. Это предельное значение сопротивления смещению называется силой трения покоя (F_о). В момент трогания с места эта сила максимальная. После начала относительного движения элементов сила трения уменьшается, почти не зависит от скорости и называется силой трения движения. В большинстве технических расчетов с достаточной для практических целей точностью можно пользоваться уравнением (4.1). Зависимость силы трения покоя F_о от нормального давления Fⁿ определяется формулой, аналогичной (4.1):

,

где F_о – сила трения покоя при трогании с места;

Fⁿ – нормальное давление;

f_о – коэффициент трения при трогании с места.

Знак « < » соответствует покою, знак « = » – троганию.

Из рис. 4.3 получим .

Угол φ называется углом трения.

По аналогии имеем ,

то есть коэффициент трения равен тангенсу угла трения.