тертя зовнішнє

Тертя зовнішнє. механічне опір, що виникає в площині торкання двох дотичних тіл при їх відносному переміщенні. Сила опору F, спрямована протилежно щодо переміщення даного тіла, називається силою тертя, що діє на це тіло. Тертя зовнішнє - дисипативний процес. що супроводжується виділенням тепла, електризацією тіл, їх руйнуванням і т.д.

Значення сили тертя в залежності від відносного зсуву тіл, що труться при зсуві, перехідному в ковзання.

Розрізняють Тертя зовнішнє ковзання і кочення. Характеристика першого - коефіцієнт тертя ковзання fc - безрозмірна величина. рівна відношенню сили тертя до нормального навантаження; характеристика другого - коефіцієнт тертя кочення fk являє собою відношення моменту тертя кочення до нормального навантаження. Зовнішні умови (навантаження, швидкість. Шорсткість, температура, мастило) впливають на величину Тертя зовнішнє не менше, ніж природа тіл, що труться, змінюючи його в кілька разів.

Тертя ковзання. Якщо складова прикладеної до тіла сили, що лежить в площині зіткнення двох тіл, недостатня для того, щоб викликати ковзання даного тіла відносно іншого, то виникає сила тертя називається неповною силою тертя (ділянка OA на рис.); вона викликана малими (

1 мкм) частково оборотними переміщеннями в зоні контакту, величина яких пропорційна доданої силі і змінюється зі збільшенням останньої від 0 до деякого максимального значення (точка А на рис.), Званого силою тертя спокою; ці переміщення називаються попередніми зсувами. Після того як прикладена сила перевищить критичне значення. попереднє зміщення переходить в ковзання, причому сила Тертя зовнішнє дещо зменшується (точка A1) і перестає залежати від переміщення (сила тертя руху).

Внаслідок волнистости і шорсткості кожної з поверхонь. дотик двох твердих тіл відбувається лише в окремих «плямах», зосереджених на гребенях виступів. Розміри плям залежать від природи тіл і умов Тертя зовнішнє Більш жорсткі виступи впроваджуються в деформируемое контртіло, утворюючи поодинокі плями реального контакту, на яких виникають сили прилипання (адгезня, хімічні зв'язки, взаємна дифузія і ін.). В результаті підробітки плями торкання бувають «витягнуті» в напрямку руху. Діаметр еквівалентного за площею плями торкання складає від 1 до 50 мкм в залежності від природи поверхні, виду обробки і режиму Тертя зовнішнє При ковзанні ці плями нахиляються під деяким кутом до напрямку руху, матеріал розсується в сторони і підминається ковзної нерівністю, а плями прилипання, що утворюються з поверхневих плівок, що покривають тверде тіло. називаються містками, безперервно руйнуються (зрізаються) і формуються знову. У цих плямах реалізуються напруги лише в кілька разів менші теоретичної міцності матеріалу. Опір відтискування матеріалу при зсуві залежить від безрозмірною характеристики h / R - відносини глибини h впровадження одиничної нерівності, модельованої сферичним сегментом. до його радіусу R. Це відношення визначає механічну складову сили Тертя зовнішнє

Здебільшого описане формозміна пружно і розсіювання енергії обумовлено втратами на гістерезис. У плямах торкання виникають сили міжмолекулярної взаємодії, втрати на подолання якого оцінюються безрозмірною характеристикою t / s s. де t - сдвиговое опір молекулярної зв'язку, s s - межа плинності основи. Молекулярне сдвиговое опір t = t 0 + b Pr. де t 0 - міцність містка при відсутності стискаючого навантаження. Pr - фактичний тиск на плямі торкання, b - коефіцієнт зміцнення містка. Кожна пляма торкання (так звана фрикційна зв'язок) існує лише обмежений час, так як виступ виходить із взаємодії. Тривалість життя фрикційної зв'язку - важлива характеристика, оскільки визначає температуру, що розвивається при Тертя зовнішнє, зносостійкість і ін. Таким чином, процес Тертя зовнішнє є двоїстий процес - з одного боку він пов'язаний з диссипацией енергії, обумовленої подоланням молекулярних зв'язків, з іншого - з формозміна поверхневого шару матеріалу упровадилися нерівностями.

Загальний коефіцієнт Т. в. визначається сумою механічної та молекулярної складових,

де К - коефіцієнт, пов'язаний з розташуванням виступів по висоті, a г - коефіцієнт гістерезисних втрат. З рівняння випливає, що коефіцієнт Тертя зовнішнє залежно від тиску при постійній шорсткості або від шорсткості при постійному тиску переходить через мінімум. При заробляння пар тертя встановлюється шорсткість, відповідна мінімуму коефіцієнта Тертя зовнішнє Для ефективної роботи пари тертя істотно, щоб поверхневий шар твердого тіла мав меншу сдвиговое опір, ніж глубжележащие шари. Це досягається застосуванням різних рідких мастил. В цьому випадку труться тіла розділені шаром рідини або газу, в якому проявляються об'ємні властивості цих середовищ і вступають в силу закони рідинного тертя, які характеризуються відсутністю тертя спокою. Іноді необхідно мати ослабленим поверхневий шар самого тіла; це досягається застосуванням поверхнево-активних речовин (присадки до мастил), покриттів з м'яких металів, полімерів або створенням захисних плівок зі зниженим опором зсуву.

Залежно від характеру деформування поверхневого шару розрізняють Тертя зовнішнє при пружному і пластичному контактування і при мікрорізання. У певних умовах, які залежать від навантаження і механічних властивостей кожної пари тертя, Тертя зовнішнє переходить у внутрішнє тертя. для якого характерна відсутність стрибка швидкості при переході від одного тіла до іншого. Навантаження, при якій Тертя зовнішнє порушується для даної пари тертя, називається порогом зовнішнього тертя.

Тертя кочення. Значення сили тертя кочення дуже малі в порівнянні з силами тертя ковзання. Тертя кочення обумовлено: а) втратами на пружний гістерезис. пов'язаний із стисненням матеріалу під навантаженням перед котиться тілом; б) витратами роботи на передеформірованіе матеріалу при формуванні валика перед котиться тілом; в) подоланням містків зчеплення. При досить протяжних розмірах плями торкання в зоні контакту виникає прослизання, що приводить до вже розглянутого вище тертю ковзання. При великих швидкостях кочення, порівнянних зі швидкістю поширення деформації в тілі, опір перекатуванню різко збільшується, і тоді вигідніше переходити до тертя ковзання.

Управління тертям шляхом підбору пар тертя, конструкцій вузлів і правильної їх експлуатації - тема нової технічної науки, званої триботехнике.

Літ. Дерягин Б. В .. Що таке тертя. 2 изд. М. 1963; Крагельський І. В. Тертя і знос, 2 видавництва. М., 1968; Дьячков А. К. Тертя, знос і мастило в машинах, М. 1958; Тертя полімерів. М. 1972; Боуден Ф. і Тейбор Д. Тертя і мастило твердих тіл, пер. з англ. М. 1968. Наступні

І. В. Крагельський.

Так само Ви можете дізнатися про.