Лекция №4 (2ч) Основные теории и закономерности трения

Трение всегда сопровождается переходом механической энергии в другие ее виды. Это приводит к нагреванию, электризации, окислению трущихся тел и к другим изменениям в зоне контакта. Эти переходы оказывают существенное влияние на закономерности трения.

Терминология

По кинематическим признакам различают трение скольжения и качения.

Трение скольжения имеет место, когда скорости движения соприкасающихся тел в точках касания различны.

Трение качения происходит, когда скорости перемещения соприкасающихся твердых тел в точках касания одинаковы по значению и направлению.

Оба вида трения проявляются совместно, если качение сопровождается проскальзыванием.

В ГОСТе 276 774 — 88 есть термин «трение покоя», звучащий странно, т.к. понятие «трение» предполагает взаимное перемещение тел.

Трение покоя — трение двух тел при микроперемещениях, предшествующих переходу к относительному движению.

Зависимость силы, необходимый для перемещения твердого тела, находящегося на поверхности другого твердого тела, от пути скольжения приведена на рис. 4.1. Сила трения покоя F_n больше силы трения при скольжении F_c. Приложение силы F_i < F_n вызывает перемещение S_i тел. Оно обусловлено деформацией поверхностных слоев контактирующих тел.

Предварительное смещение — относительное перемещение двух твердых тел при трении в пределах перехода от состояния покоя к относительному движению. Оно мало по величине (порядка 0,1−5мкм) и частично обратимо, т. е. при уменьшении сдвигающего усилия S тоже уменьшается.

Рис 4.1 Зависимость силы трения от перемещения. Пояснения в тексте

Явление смещения существенно влияет на жесткость металлорежущих станков.

В XVIII веке были установлены два закона трения: закон Амонтона F= fN и закон Кулона F= fN + A, где F — сила трения, f — коэффициент трения, N — нормальная нагрузка, А — сила трения, не зависящая от N.

Закон Кулона применим в случаях, когда при трении возникают значительные силы межмолекулярного взаимодействия контактирующих тел и закон Амонтона не соблюдается. Так, при сдавливании образцов пластичных материалов (свинец, олово) велики площадь фактического касания и, соответственно, силы адгезии. Последние заметно влияют на трение при перемещении порошков по поверхности твердых тел. В формуле Кулона межмолекулярное взаимодействие контактирующих тел учитывается с помощью эмпирического коэффициента А.