тертя ковзання

Кут тертя і конус тертя

Тертя ковзання - зовнішнє тертя руху, під час якого швидкості тіл в точках дотику відрізняються за величиною і (або) напрямом [1] і діє на тіло в напрямку, протилежному напрямку ковзання.

Негативними наслідками тертя ковзання в механізмах є не тільки зменшення ККД. але і знос механізмів.

1. Загальні положення

Основною причиною тертя ковзання є те, що поверхні тіл, які стикаються є шорсткими; внаслідок цього при переміщенні одного тіла по поверхні іншого потрібна сила для подолання опору мікроскопічних нерівностей цих поверхонь. Крім шорсткості поверхонь на явища тертя певний вплив мають і сили міжмолекулярної взаємодії між двома тілами.

Сила тертя виникає в тій чи іншій мірі між всякими реальними поверхнями, якими б гладкими вони не були. Якщо два тіла взаємодіють один з одним в умовах тертя, то реакцію R, що діє з боку одного тіла на інше тіло, яке ковзає по ньому можна розкласти на дві складові: N, спрямовану по загальній нормалі до поверхні тел дотичних і F r. лежить в дотичній площині. Сила F r називається силою тертя ковзання - вона перешкоджає ковзанню тіла по поверхні іншого тіла.

Якщо до тіла прикласти дві активні сили - силу тяжіння P і силу тяги або штовхаючи силу F, то відносне переміщення тіла починається тільки при деякому значенні сили F> F r max. При цьому, сила тертя, яка з'являється при відносному спокої тіла, називається силою тертя спокою. сила тертя, яка діє при ковзанні тіла, відноситься до тертя руху.

Максимальна сила тертя спокою F r max є пропорційною нормального тиску N тіла на площину (закон Амонтон - Кулона):

де - Безрозмірна величина, яка називається коефіцієнтом тертя спокою або статичним коефіцієнтом тертя.

Сила тертя при русі менше сили тертя спокою і коефіцієнт тертя руху (динамічний коефіцієнт тертя) менше, ніж статичний коефіцієнт тертя:

2. Кут тертя

Часто під час інженерних розрахунків не роблять різниці між статичним і динамічним коефіцієнтами тертя і їх значення визначають для відповідних матеріалів за таблицями тангенсов кута φ 0, утвореного реакцією R шорсткою поверхні з нормаллю N до поверхні, так як μ = tg φ.

Кут φ 0 називається кутом тертя.

3. Конус тертя

Розглянемо тіло, що знаходиться в стані граничної рівноваги на шорсткою поверхні. Залежно від дії заданих сил напрямок граничної реакції F 0 може змінюватися. Геометричне місце всіх можливих напрямків реакції F 0 в граничних умовах утворює конусну поверхню - конус тертя. Наведемо всі активні сили, що діють на тіло, в одну рівнодіюча R, яка утворює кут α з нормаллю до поверхні. Така сила робить подвійну дію - її нормальна складова визначає реакцію поверхні N і, як наслідок, граничну силу тертя. Дотична складова сили R намагається цю силу подолати. При збільшенні сили R будуть пропорційно зростати обидві складові. Так стан спокою або руху тіла не залежить від модуля сили R і визначається тільки кутом її застосування α.

При рівновазі тіла. І для того, щоб тіло почало рухатися, необхідно і достатньо, щоб рівнодіюча активних сил R перебувала поза конусом тертя.

Примітки

1. ДСТУ 2823-94 Зносостійкість виробів тертя, зношування і мастила. Терміни та визначення.

Цей текст може містити помилки.