Трение качения.

Сопротивление движению при качении обусловлено эффектом молекулярного сцепления на площадке катящегося контакта, несовершенной упругостью реальных материалов и трением при относительном проскальзывании поверхностей в пределах нагруженного контакта, обусловленным разницей в кривизне обкатываемых тел и упругими микро перемещениями в пределах контактной площадки.

Рис. 4.3. Схема распределения сил, действующих на цилиндр:

а - без нагрузки; б) под нагрузкой в покое; в) под нагрузкой в движении.

В высшей кинематической паре, образованной звеньями 1 и 2 (рис.4.3,а) в статическом состоянии под нагрузкой Q возникает вследствие деформации площадки контакта CD, по которой действуют давления, распределённые по определённому закону (рис. 4ю3, б) При этом равнодействующая их N=Q проходит через точку A.

Опыты показывают, что для качения звена 1 к нему необходимо приложить движущий момент М_Д (рис.4.3,в). Это обусловлено тем, что при перекатывании звена 1 удельные давления перемещаются в направлении перекатывания на некоторое расстояние k вследствие чего возникает момент сопротивления перекатывания . При равномерном качении сумма моментов всех сил, действующих на звено 1, будет равна нулю:

Если звено 1 перекатывается под действием силы P, то в зоне касания катка с опорной плоскостью возникает сила трения скольжения F_n, направленная противоположно силе P,предельное значение которое (сила трения покоя) согласно формуле (4.6)

В этом случае для равномерного качения необходимо соблюсти условия М_д=Ph=Qk и

, т. е. , откуда. При чистом скольжении необходимои, откуда. Одновременное качение и скольжение возможно при

Коэффициент трения качения.

Как видно из формулы (4.10), сопротивление качения характеризуется коэффициент трения качения k, который имеет разновидность длины. Значение k определяют опытным путём: для пары сталь-сталь k=0.003…0.0005 см, для пары закалённая сталь - закалённая сталь k=0.001 см.

Потери на трение качения значительно меньше, чем на трение скольжения. Поэтому во многих механизмах, а особенно в приборах, где силы трения являются главными сопротивлениями, конструкции выполняются так, чтобы трение скольжения заменить трение качения.

Глава 5. Синтез зубчатых механизмов

5.1. Основная теорема и основной закон зацепления

Рис. 5.1. К определению форм профиля двух взаимоогибаемых кривых: а - схема механизма с высшей парой; б – план скоростей.

Пусть передача вращения между двумя осями и(рис. 5.1,а) с угловыми скоростямииосуществляется посредством двух взаимоогибаемых кривыхи, принадлежащих звеньям 1 и 2. Проведём в точке соприкосновенияC кривых инормальn – n и касательную t – t к этим кривым.