Объясните роль смазки какое трение называют сухим

Виды трения. Износ при сухом трении, граничном, полужидкостном и жидкостном. Роль смазки

Трение — сопротивление, возникающее при взаимном перемещении сопри­касающихся поверхностей тел.

В зависимости от кинематических признаков относительного перемещения тел чаще всего встречаются два вида трения: трение скольжения и трение качения.

В зависимости от состояния трущихся поверхностей различают: трение без смазки — трение двух твердых тел при отсутствии на поверхности трения введенного смазочного материала всех видов;

граничное трение — тре­ние двух твердых тел при наличии на поверхности трения слоя жидкости, обладающего свойствами, отличающи­мися от объемных;

жидкостное трение — явление сопротивления относительному перемещению, возникающее между двумя телами, разделенными слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.

Изнашивание — процесс постепенного изменения размеров тела при тре­нии, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) его остаточной деформации.

Износ — результат изнашивания, проявляющегося в виде отделения или остаточной деформации материала.

Наименьший износ трущихся пар наблюдается при жидкостном_трении.

С точки зрения гидродинамической теории смазки процесс жидкостного трения состоит в следующем. При вращении вала смазка, приобретая определенную скорость, постепенно отжимает цапфу по ходу вращения и, подклиниваясь под нее, приподни­мает цапфу. В результате цапфа будет постепенно смещаться влево и вверх, как бы всплывать.

При движении смазки отдельные ее слои перемещаются с различными ско­ростями по отношению друг к другу, поэтому возникает жидкостное трение.

Закон жидкостного трения можно представить следующей формулой:

где F — сопротивление трения, кгс;m— абсолютная вязкость смазки, кгс-о/м 2 ; Q — площадь трущихся поверхностей, м 2 ; v — относительная скорость сколь­жения, м/с; h — толщина слоя смазки, м.

При увеличении значений m, и п цапфа всплывает. Это подтверждается тем, что жидкостное трение надежно обеспечивается в скоростных машинах (напри­мер, в турбинах и быстроходных станках).

Для нормальной работы деталей главное значение имеют величина первоначального зазора и качество смазки. Осуществить постоянство условий для обеспечения жидкостного трения невозможно, так как при запуске машины цапфа переходит из нижнего положения в верхнее при полужидкостном трении, что приводит к изнашиванию сопряженной пары.

Процесс деформации поверх­ностей, возникновения и разрушения фрикционных связей сопровождается переходом механической энергии в тепловую и развитием в местах контакта высокой температуры, изменяющей механические свойства поверхностных слоев.

Молеку­лярное взаимодействие обусловлено взаимным притяжением двух твердых тел,

Рис. 2.7. Виды нарушения фрикционных связей:упругое оттеснение материала (1); пластическое оттеснение материала (2); срез более мягкого материала (3).

Нарушения последних двух видов связаны с молекулярным взаимодей­ствием и включают: схватывание пленок на поверхности твердых тел и их раз­рушение (4) и схватывание поверхностей с глубинным вырыванием (5).

т. е. их адгезией, а механическое взаимодействие — взаимным внедрением элементов сжатых поверхностей. При перемещении элементов происходят изменения поверхностного слоя, вы-зйанные деформацией, напряжением, а также тепловым и химическим дей­ствием окружающей среды.

В процессе межмолекулярного взаимодействия решающее значение имеют адгезионные свойства твердых тел и пленок на них (окисных, смазки,_адсорби-_^ рованных от различных газов). Эти пленки, вступая в адгезионное взаимодеиствие, защищают поверхности твердых тел от схватывания.

Смазки, вводимые между поверхностями трения, снижают силы молекуляр­ного. В результате создается резкий перепад механических свойств материала по глубине, обеспечивающий чисто поверхностное трение.

Нагрев контактов и пластическое течение металла при трении облегчают процесс диффузии веществ окружающей среды в металл. При относительно стабильной высокой температуре в поверхностном слое образуются химические соединения, которые способствуют его интенсивному разрушению.

Большое влияние на прочность оказывают дефекты в твердых телах. Эти дефекты являются концентраторами напряжений и могут быть связаны как с несовершенством структуры твердых тел, так и с их повреждениями в резуль­тате механических и химических воздействий, тепловых напряжений и др.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник

Объясните, как смазка влияет на силу трения

Просмотров: 2046 | Добавил: damian (29.06.2018) (Изменено: 29.06.2018)

Обсуждение вопроса:

Трение называют сухим, если поверхности обрабатываемого материала и инструмента находятся во взаимном контакте, свободны от третьих веществ и происходит относительное перемещение этих поверхностей в касательной к ним плоскости. На практике сухим трением называют трение несмазанных тел.

Трение называют жидкостным, если между трущимися поверхностями имеется слой смазки, выводящий из механического зацепления шероховатости этих поверхностей.

Смазка образует промежуточный слой между деформируемым телом и инструментом, полностью или частично изолирующий их друг от друга.

Смазка — это действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшаются износ, повреждения поверхности и (или) сила трения.

В масленой прослойке (а масло есть жидкость со своими свойствами) между трущимися поверхностями возникает жидкостное трение. Притяжение молекул масла небольшое и из-за этого слои масла сдвигаются относительно друг друга без большого сопротивления. Этим и объясняется эффект скольжения.

Источник

Сухое трение.

Внешнее трение твердого тела по твердому телу называется сухим трением.

Величина трения зависит от состояния поверхности соприкос­новения и скорости относительного перемещения тел.

В возникновении сил трения существенную роль играют силы молекулярного притяжения, действующие между молекулами со­прикасающихся тел, и механические силы, которые возникают в за­цеплениях отдельных выступов, всегда имеющихся даже на хорошо отшлифованных поверхностях. Действительное соприкосновение тел происходит при этом на отдельных участках, общая площадь которых значительно меньше видимой площади соприкосновения. На этих участках даже малые нагрузки создают высокие местные давления, вызывающие деформации поверхностного слоя и взаим­ное — внедрение отдельных микрочастей тел.

Таким образом, сила сухого трения обусловлена следующими основными факторами: упругой и пластической деформациями неровностей при сцеплении и действием молекулярных сил. Строгой теории сил трения до сих пор не существует.

Различают два вида сухого трения: трение скольжения и трение качения. Первое возникает при движении груза по плоскости, оси колеса во втулке, гвоздя, вбиваемого в доску; второе — при дви­жении колеса автомобиля, велосипеда по поверхности Земли, шариков шарикоподшипника в оправе. (Трение качения мы рассмотрим в главе о вращательном движении твердых тел.)

Поместим на горизонтальную поверхность стола брусок, при­крепим к его торцу нить и перекинем ее через блок (рис.3).

Рис.3

К ви­сящему концу нити будем прикладывать последовательно возрастаю­щие нагрузки. Брусок останется в покое при любых нагрузках, меньших по весу некоторого значения G_макс . Следовательно, на брусок, пока он покоится, действует в направлении, противополож­ном приложенной силе, сила трения: Сила трения, действующая между соприкасающимися телами в состоянии покоя, называетсясилой трения покоя. Она равна по величине и противоположна по направлению силе, понуждающей тело к движению, и меняется по величине при ее из­менении. Существование сил трения покоя, видимо, связано с проявлением сил межмолекулярного взаимодействия и с наличием еще до начала скольжения малых обрати­мых деформаций неровностей по­верхности.

При достижении внешней силой предельного значения силы трения покоя F_макс возникает скольжение тел. Законы трения скольжения были сформулированы французским ученым Амонтоном (1699 г.) и не­зависимо от него Кулоном (1781 г.). Величина максимальной силы трения покоя пропорциональна силе реакции R_n, действующей нормально к поверхностям сопри­косновения тел:

(2)

где — коэффициент трения покоя, зависящий только от свойств поверхностей соприкасающихся тел. Выражение (2) называютзаконом Амонтона.

Значение коэффициента трения проще всего найти методом пре­дельного угла,. Для этого измеряют угол .наклона плоскости, при котором начинается скольжение тела, лежащего на ней (рис. 4).

Рис.4

Тело и плоскость изготовляют из материалов, для которых хотят найти значение . В момент начала скольжения тела по плоскости сила трения равна тангенциальной (направленной параллельно плоскости) составляющей силы тяжести: . Реакция плоскости:, гдеm —масса тела.

Отсюда в соответствии с формулой (2)

(3)

т. е. коэффициент трения покоя численно равен тангенсу предель­ного угла ().

Строго говоря, коэффициент трения покоя непостоянен, он меняется в зависимости от давления между телами, от температуры и т. п. Поэтому закон Амонтона можно рассматривать лишь как приближенный. Если сила, действующая на тело, больше предельного значения силы трения покоя F>F_макс , то тело приобретает ускорение и сила трения покоя переходит в силу трения скольжения. В некоторых специальных случаях (трение металлических тел с очищенной поверхностью и т. п.) сила трения скольжения для сравнительно небольшого интервала скоростей примерно равна предельной силе трения покоя и не зависит от скорости движения. График зависи­мости силы трения F_тр от скорости v для этого случая дан на рисун­ке 5. Эта зависимость называется законом Кулона. Для относитель­ной скорости, равной нулю (v=0), сила трения F_тр не однозначна и может принимать любые значения от +F_макс до —F_макс. Следова­тельно, для кулоновских сил трения коэффициент трения опреде­ляет величину не только максимальной силы трения покоя, но и величину силы трения скольжения.

Рис.5 Рис.6

В общем же случае сила трения скольжения зависит от относительной скорости тел. Характер этой зависимости изображен на рисунке 6. При скорости v=0 сила трения может принимать любые значения, по абсолютной величине меньшие или равные F_макс, Для некоторого весьма малого интервала значений скорости сила трения приближенно постоянна, а затем уменьшается, достигает минимума и начинает возрастать.

Измерение сил трения скольжения производят с помощью при­боров, называемых трибометрами. Принцип действия трибометра: одно из испытуемых тел А (рис.1) приводится в движение относительно второго Б, к телу Б (контртело) прикрепляется динамометр, который измеряет тангенциальную силу, необходимую для удержания контртела в покое.

Источник

Сухое трение. Вязкое трение.

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

При движении твердого тела в жидкости или газе возникает силa вязкого трения. Сила вязкого трения значительно меньше силы сухого трения. Она также направлена в сторону, противоположную относительной скорости тела. При вязком трении нет трения покоя.

При достаточно малых скоростях величина силы вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения υ тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h.

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости.

Сила вязкого трения сильно зависит от скорости тела. При малых скоростях F _тр

υ, при больших скоростях F тр

υ 2 . При этом коэффициенты пропорциональности в этих соотношениях зависят от формы тела.

При стремлении двигать одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила сопротивления их относительному движению — скольжению, называемая силой трения. Основные закономерности этого явления можно сформулировать в виде законов:

1. При стремлении сдвинуть одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила трения — сцепления, величина которой может принимать любые значения от нуля до , называемой предельной силой трения.

Сила трения направлена в строну, противоположную той, куда действующая сила стремится сдвинуть тело.

2. Величина предельной силы трения равна произведению статического коэффициента трения на нормальное давление или нормальную реакцию:

— статический коэффициент трения, зависит от материала, температуры, влажности, смазки и т.д.

3. Величина предельной силы трения практически не зависит от размеров соприкасающихся при трении поверхностей.

Эти три закона полностью описывают явление.

Объединяя первый и второй законы получим, что при равновесии сила трения покоя или

При движении сила трения направлена в сторону, противоположную движению, и равна произведению динамического коэффициента трения на нормальное давление:

Динамический коэффициент трения кроме всего прочего зависит и от скорости движения одного тела по поверхности другого.

6.2.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник