3.8.4 Зовнішнє тертя при великих швидкостях ковзання

При великих швидкостях ковзання (1/10 і більше швидкості звуку) коефіцієнт тертя падає зі збільшенням швидкості до значень, які становлять 0,02–0,03. Причому це спостерігається як при малих, так і при великих навантаженнях. На ділянках фактичного доторкування тіл, які труться може мати місце підплавлення металу поверхонь, які труться.

3.8.5 Вплив температури навколишнього середовища на коефіцієнт тертя

У зв’язку зі створенням різних машин, працюючих в екстремальних температурних умовах (високі до 2000 ˚С і низькі до – 250˚С), за останні роки проявляється зацікавленість до оцінки фрикційних характеристик твердих тіл при таких температурах.

Коефіцієнт тертя з зростанням температури переходить через мінімум. Причиною цього є подвійна природа тертя. Падіння значень обумовлено зменшенням опору зсуву молекулярних зв’язків, які обумовлені його термофлуктуаційною природою, тобто . Це падіння уповільнюється зменшенням фактичного тиску, зменшенням твердості або модуля пружності матеріалу. Зростання обумовлюється ростом механічної складової сили тертя

,

Температура завдає істотного впливу на зміну структури твердого тіла, а також на деформування й руйнування поверхневих шарів. Слід враховувати, що біля поверхні твердих тіл метал містить деформований шар (до 100˚А) із викривленою кристалітною граткою, пронизаною плівками хімічних з’єднань. В залежності від температури і природи змащування можливе утворення різних сполук, що різко змінюють фрикційні характеристики поверхневого шару.

3.8.6 Тертя кочення

Якщо колесо рухається по нерухомій основі так, що при повороті його на кут φ вісь колеса зміщується відносно основи на величину Rφ, то такий вид руху називають кочення без просковзування або чистим коченням. При чистому коченні точка колеса, стична до основи, нерухома відносно останнього і швидкості всіх інших точок колеса такі, як би воно в даний момент часу поверталося відносно точки O₁ із кутовою швидкістю ω, де .

Рис. 40. Тіло, яке котиться по площині (розрахункова схема).

Вісь, яка переходить через точку O₁, перпендикулярно площині кочення колеса, називають миттєвою віссю обертання. Насправді при коченні контакт здійснюється не по лінії миттєвої осі обертання, а по деякій поверхні, яка утворюється в результаті деформації контактуючих тіл. Якщо колесо навантажене силою N, лінія дії якої ОО₁, то для того, щоб заставити колесо котитись з постійною швидкістю, необхідно тим чи іншим засобом прикласти до колеса обертальний момент. Для цього на колесо достатньо подіяти силою F₀, лінія дії якої проходила б на деякій відстані (відмінній від нуля) від миттєвої осі обертання. Момент цієї сили відносно точки О₁, буде численно дорівнювати опору кочення. Коефіцієнт тертя кочення k визначається, як співвідношення рухомого моменту до нормального навантаження N, тобто

.

Видно, що коефіцієнт тертя кочення, на відміну від коефіцієнту тертя ковзання, є розмірною величиною з розмірністю довжини.

Поряд з цією характеристикою використовується безрозмірна величина f – коефіцієнт опору кочення. Він чисельно дорівнює відношенню роботи, яка здійснюється рухомою силою F₀ на одиничному шляху, до нормального навантаження:

.

При повороті колеса на кут Δφ робота, здійснена рухомою силою , а шлях, пройдений колесом, складає. Із визначення коефіцієнта опору кочення

.