Зубчатые передачи http://rai53.ru/ лабораторные

Силы трения скольжения

Силы трения. Силы трения возникают при перемещении соприкасающихся тел или их частей друг относительно друга. Трение, возникающее при относительном перемещении двух соприкасающихся тел, называется внешним. Трение, возникающее между частями одного и того же тела (жидкости, газа) или при движении твердого тела относительно жидкой или газообразной среды, называется внутренним (жидким или вязким).

По кинематическому признаку различают внешнее трение скольжения и качения. По наличию промежуточной прослойки между телами различают внешнее трение сухое (твердая прослойка - пленка окисла, других химических соединений; полимерные, минеральные покрытия) и внешнее трение граничное (пленки жидкой или консистентной смазки толщиной от 1 мкм и менее).

Внешние условия (нагрузка, скорость, шероховатость, температура, смазка) влияют на величину внешнего трения не меньше, чем природа трущихся тел, меняя его в несколько раз. Рассмотрим трение скольжения. Если составляющая приложенной к телу силы, лежащая в плоскости соприкосновения двух тел, недостаточна для того, чтобы вызвать скольжение данного тела относительно другого, то возникающая сила трения называется неполной силой трения (см. Рис. 3.3 – участок ). Неполная сила трения (сила трения покоя) вызвана малыми (~ 1 мкм) частично обратимыми перемещениями в зоне контакта, величина которых пропорциональна приложенной силе и изменяется с увеличением последней от 0 до некоторого максимального значения (см. Рис. 3.3 – точка  или Рис. 3.4 – значение ). Максимальное частично обратимое перемещение называется предварительным смещением. Максимальная сила трения покоя ( - на Рис. 3.4), а также сила трения скольжения не зависят от площади соприкасающихся трущихся поверхностей тел и пропорциональна величине силы нормального давления , прижимающей трущиеся поверхности (закон Амонтона - Кулона):

, (3.23)

где  - коэффициент трения (покоя или скольжения).

 Безразмерный коэффициент  зависит от природы и состояния трущихся поверхностей. В случае скольжения  является функцией скорости (см. Рис. 3.4). Вследствие волнистости и шероховатости каждой их поверхностей, касание 2-х тел происходит лишь в отдельных «пятнах», сосредоточенных на вершинах выступов. Размеры пятен зависят от природы тел и условий трения. Диаметр «пятна» касания составляет от 1 до 50 мкм. При скольжении эти «пятна» наклоняются под некоторым углом к направлению движения, материал раздвигается в стороны и подминается скользящей поверхностью. Общий коэффициент трения определяется суммой механической и молекулярной (наличие межмолекулярного трения) составляющих:

, (3.24)

где  - глубина внедрения единичной неровности, моделированной сферическим сегментом;  - радиус этого сегмента;  - фактическое давление на «пятне» касания;   - коэффициент гистерезисных потерь; - коэффициент, зависящий от распределения неровностей по высоте;  - молекулярная сдвиговая прочность единичного «пятна» касания (т.н. – фрикционная связь) при отсутствии сжимающей нагрузки;  - коэффициент упрочнения. Наличие трения покоя (для сухого трения) приводит к возникновению 2-х явлений: застоя и заноса. Явление остановки и задержки тела в отклоненном от среднего положении, в котором действующая на него внешняя сила не равна нулю, называется явлением застоя.  Исчезновение силы трения покоя в направлении, перпендикулярном скорости, называется явлением заноса.

Используя уравнение Клапейрона-Клаузиуса и табличные данные (см. Табл. 1), найти удельную теплоту  испарения воды при температуре . В расчетах использовать значения давления насыщенных водяных паров , соответствующие двум последовательным целым значениям температуры (см. Табл. 1)  и , для которых выполняется: . По данным Табл. 1 построить график зависимости  (где  - абсолютная температура), на котором указать упомянутые значения давления и температуры. Согласно данным Табл. 2 построить график зависимости  и по нему найти экспериментальное значение  удельной теплоты испарения воды при температуре . Сравнить значения  и .
На главную