Файл: Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин учеб. пособие для студентов вузов.pdf

Природа сухого и жидкостного трения, а также трения каче­ ния различна, поэтому отличаются и методы определения тех сопротивлении, которые появляются при относительном движении элементов кинематических пар.

Сухое трение при скольжении. Явление, известное под назва­ нием трения скольжения, весьма сложное и представляет собой соче­ тание ряда физических, механических и химических явлений. Из большого числа опытов, иногда противоречащих друг другу,, можно установить ряд приближенных законов, позволяющих расчетным путем определять необходимые для вычислений силы трения.

Элементарное представление о явлениях, происходящих при скольжении сухих поверхностей, можно составить рассмотрением следующей картины.

Если поверхности тел А и В (рис. 18.1, а) находятся под дейст­ вием нормальной силы N, то давление на поверхностях соприкосно­ вения распределяется неравномерно даже при самой совершенной их обработке. С улучшением обработки поверхностей увеличивается число контактных точек. При отсутствии сдвигающей силы Р го­ ризонтальные составляющие реактивных давлений в отдельных точ­ ках, появляющихся под действием силы N, взаимно уравновеши­

перемещается равномерно. При неравномерном движении сила Р и сопротивление на поверхностях определяют ускорение движуще­ гося тела.

В зависимости от величины прикладываемой силы Р будет либо скольжение тел, либо относительные перемещения ограничатся весьма малыми пластическими и упругими деформациями поверх­ ностного слоя. С увеличением тангенциальной силы Р при том же значении нормальной силы смещение поверхностей, определяемое деформацией поверхностного слоя, увеличивается до известного предела, после которого начинается скольжение.

Если сила Р не достигла значения, при котором начинается сколь­ жение поверхностей, то смещение уменьшается при уменьшении Р. Однако поверхности не возвращаются в начальное положение вследствие появления остаточных деформаций. Доказательством этого служат опыты А. В. Верховского [11], проведенные с целью выяснения природы сухого трения.

На рис. 18.2 изображена кривая изменения тангенциальной силы Р, прикладываемой к телу при неизменной нормальной силе N, в зависимости от относительного смещения поверхностей. По опыт­ ным кривым можно судить о характере относительного перемещения

398

ностей имеют характер «зацепления», которые почти не нарушаются,

коэффициентом трения покоя или коэффициентом статического трения.

Появляющаяся при движении поверхностей сила трения отли­

ния.

Суммируя данные опытов, посвященных установлению законов трения, можно заключить следующее:

а) коэффициент трения зависит от материалов трущихся поверх­ ностей, их состояния и обработки;

б) коэффициент статического трения растет с увеличением времени контакта трущихся поверхностей, но всегда больше коэф­ фициента кинетического трения;

399

Во многих технических расчетах силой А пренебрегают и поль­ зуются связью между силой трения и нормальной силой, известной

Влияние удельного давления на коэффициент трения и. выясня­ лось в ряде опытов, не всегда согласующихся между собой по полу­ ченным результатам. Однако можно указать, что для большинства материалов коэффициент трения с ростом удельного давления уве­ личивается.

Многие опыты, прямые и косвенные, приводят к заключению, что коэффициент трения для большинства материалов в зависимости от скорости изменяется так,_ как это показано в общем виде на рис. 18.3, т. е. с увеличением скорости \х сначала снижается, затем повышается.

Для конкретных технических расчетов необходимо пользоваться статистическими значениями коэффициентов трения и все расчеты надо считать ориентировочными, потому что трудно предусмотреть те условия, в которых будут работать в действительности элементы кинематических пар. Поэтому, несмотря на то, что трение зависит от скорости и от давления, коэффициент трения для данных материа­ лов поверхностей и их состояния принимается постоянным, а сила трения подсчитавается приближенно по формуле (18.2).

§ 18.2. УГОЛ И КОНУС ТРЕНИЯ

Силу Q, действующую на тело А и составляющую угол а с нор­ малью к плоскости, на которой покоится тело, можно разложить на нормальную N и тангенциальную Р составляющие. Действием нормальной составляющей тело А прижимается к плоскости, в ре-

400

зультате чего на плоскости появляется сила сцепления, препят­ ствующая скольжению (рис. 18.4, а) под действием касательной составляющей Р. В том случае, когда Р не превышает предельного значения F0 касательной составляющей полной реакции R пло­ скости, или, иначе, силы статического трения, сила Р уравновеши­ вается силой сцепления F, при этом Р — F < F0, и тело А на пло­ скости будет находиться в покое. Если Р > F0, тело на плоскости

Рf

диться в состоянии покоя или движения. Предельное положение реакции R плоскости, равной геометрической сумме RN и F0, опре­ деляется углом р ее отклонения от нормали. Если направляющая действующей силы Q проходит внутри угла р, то сдвигающая сила Р меньше F0 и поэтому тело А находится в покое. Для случая а = р линия действия силы Q и предельное направление реакции R сов­

р предельного отклонения реакции от нормали получил название — угол трения.

Между углом р и коэффициентом трения и. существует определен­ ная связь.

Из силового треугольника (рис. 18.4, а)

Рис. 18.4. Кон^с трения

401