4 Трение в механизмах и машинах

4.1 Основные определения

Трение очень распространенное явление в технике и играет существенную роль. Статистика утверждает, что 1/3 энергетических ресурсов затрачивается на трение. Во многих машинах (например, во фрикционных механизмах) трение является движущей силой, в остальных - трение препятствует движению, поглощая значительную часть работы движущих сил, и вызывает износ контактных поверхностей, что нарушает кинематические характеристики кинематических пар и снижает производительность машины. Ряд важных задач динамики механизмов и машин необходимо решать с учетом трения, наряду с силами движущими и силами производственных сопротивлений приходится учитывать также и силы трения.

Трение представляет собой сложное физическое явление, которое изучено еще недостаточно. Различают два вида трения: сухое и жидкостное. При сухом трении поверхности двух тел, движущихся одно относительно другого, непосредственно соприкасаются между собой. При жидкостном трении между этими поверхностями находится тонкий слой смазки и силами трения будут силы сопротивления сдвигу слоев смазки. Если при жидкостном трении отдельные участки поверхностей трения приходят в непосредственное соприкосновение, то полусухое или полужидкостное трение.

По видам движения различают: трение скольжения и трение качения. В первом приближении, пренебрегая цепкостью поверхности, можно считать, что сила сухого трения, возникающая при относительном скольжении одного тела по поверхности другого, пропорциональна нормальному давлению N и достигает наибольшего значения, определяемого равенством

, (4.1)

г де называется коэффициентом трения скольжения, а углом трения.

Рисунок 4.1 – Трение в высшей паре

Направлена сила трения всегда в сторону, противоположную относительному движению тел.

Коэффициент трения скольжения для различных материалов изменяется в весьма широких пределах и зависит от характера нагрузок, материала трущихся поверхностей, вида их обработки, условий работы, скорости относительного скольжения и пр.

В машинах работа или мощность двигателя затрачивается на преодоление полезных сопротивлений и трения. Работа или мощность, затрачиваемые на преодоление сил трения, являются потерянными и только оставшаяся часть может быть использована для выполнения требуемого технологического процесса. Поэтому для оценки потерь в данный момент вводится понятие ого коэффициента полезного действия (к. п. д.). Мгновенным к. п. д. механизма называется отношение мгновенной работы или мощности сил полезного сопротивления к мгновенной работе или мощности движущих сил, т. е.