Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Вол Уер ду Улм-р„дмФ~г Рнс. 10.1!. Механические характернствки вентроаемаого насоса в аиде ааеиснмости момента иа роторе и мощности от угловой скорости ротора лес подробно вопрос о механических характеристиках рассматри- вается в специальных курсах при решении задач, связанных сиаи- более выгодным подбором двигателей к рабочим машинам. Глава 11 ТРЕНИЕ В МЕХАНИЗМАХ $43. Виды трения 1'. Вопрос о природе трения до сих пор изучен недостаточно. Как показывают экспериментальные исследования, трение представляет собой сложный комплекс механических, физических и химических явлений, причем те или иные явления преобладают в зависимости от условий, при которых происходит процесс трения.
тля-р„деус Рас. 10.0. Мехеавческве характеристики аодявой турбавм в ваде аависвмоств момевта аа керенкам ваву в мощности от угловой око. рости вала и угсм Ллмм Гагат л Лв х~~~-д.дщт Рмс. 1О.И. Мехаввческае хараятераствкя прядяльвой маманя в ваде ааансимости момента и мощ. ности от угловоМ скорости 213 $43. Виды трвния В нашу задачу не входит подробное изложение современных теорий трения и методов расчета трущихся элементов машин. Мы остановимся только на изложении элементарных сведений по теории трения, необходимых для решения простейших задач теории механизмов. Обычно различают два основных вида трения1 трение сухов (или трение несмазанных поверхностей) н трение зсидкостнов (или трение смазанных поверхностей). Кроме того, разлнчакп иногда еще два промежуточных вида трения: аолусухое трение и аалужидностное трение. 2'.
Явление сухого трения может быть объяснено схематически следующим образом. Рассматривая под большим увеличением поверхности трущихся тел, можно обнаружить, что эти поверхности Рис. 11.1. Увеличенное взображенве даун трущихся поверхностей Рис. 11.В. Увеличенное нзо.
бражевве двух трущнхся во. верхностей, разделенных слоем смазки не абсолютно гладкие, а шероховатые и покрыты большим количеством неровностей. На рис. 11.1 схематически изображены трущиеся поверхности А и В. Если эти поверхности двигать друг относительно друга, то выступы одной поверхности будут задевать за выступы другой поверхности. Выступы будут деформироваться.
Деформации эти могут быть упругими и неупругими в зависимости от величины нагрузки, приложенной к трущимся поверхностям, скорости относительного движения, различных физических свойств трущихся тел (упругость, характер поверхностей и т. д.). Если в точках касания приложить опорные реакции Р, направленные по нормали к элементарным площадкам соприкасания (рис. 11.1), и разложить их на составляющие, перпендикулярные н параллельные направлению движения, то нормальные составляющие Р" будут уравновешиваться заданными нормальными нагрузками, а касательные составляющие Р' в сумме создадут некоторую силу сопротивления относительному перемещению поверхностей А н В. Эта сила сопротивления и называется силой трения. Если выступающие неровности поверхностей А и В непосредственно соприкасаются друг с другом, тотакой вид трения называется сухим трением, Если же между поверхностями А и В имеется промежуточный слой смазки (рнс.
11.2) и поверхности А Гл. и. тгвнив в ивхлиизмьх и В непосредственно не соприкасаются, то такой вид трения называется жидкостным трением. Поэтому при жидкостном, трении силами трения являются силы сопротивления сдвигу отдельных слоев смазки. Многие нз различных явлений, которые имеют место при жидкостном трении, отсутствуют прн сухом трении, и наоборот. Полусухим трением называют такой вид трения, при котором наиболее выступающие шероховатости не разделяются слоем смазки и приходят в непосредственное соприкосновение. Разница между полусухим и полужидкостным видами трения заключается главным образом в том, какой из основных. видов трения преобладает.
3'. Явления сухого и жидкостного трения по своей природе совершенно различны. Поэтому различны н методы учета сил трения в механизмах. Во фрнкционных, ременных и других передачах наблюдается сухое трение; в смазанных подшипниках, подпятниках н т. д. — жидкостное трение, переходящее иногда в полусухое или даже сухое трение (периоды пуска машины).
Поэтому необходимо изучать оба вида трения. По видам относительного движения различают: трение скольжения — внешнее трение при относительном скольжении соприкасающихся тел и трение качения (сопротивление перекатыванию) — внешнее трение при относительном качении соприкасающихся тел. $44. Трение скольжения несмазанных тел 1'. Рассмотрим основные закономерности, характернзующие явление трения скольжения несмазанных тел.
Пусть тело, вео которою равен С,находится в покое на наклонной плоскости (рнс. 11,3), имеющей угол наклона а к горизонту. Если обозначить нормальную реакцию наклонной плоскости через Р", а силу, возникающую вследствие трения и направленную параллельно плоскости, — через Р„, то для равновесия тела (влиянием опрокидывающего момента пренебрегаем) необходимо, чтобы удовлетворялись равенства Р„С з1п а, Р' *= С соз а. Из этих равенств следует: — '„' = 1ца. (1 1.1) Наблюдения показывают, что равновесие возцожно, пока угол а не превышает некоторого предельного значения у и пока именя место неравенство 1д а ~( 1й <р,. Если обозначить 1я ~у, через 1„ то можно написаты 1й а еь 1и. $44 трение скОльжения несмАЭАнных тел 2!6 Число Ди называется коэффициентом трения покоя, а угол >ров углом трения покоя.
Из равенства (11.1) следует, что величина снлы Рти удовлетворяет неравенству (11.2) Трение, имеющее место при относительном покое соприкасающихся тел, называется трением покоя или статическим трением. Физический смысл неравенства (11.2) можно пояснить следующим образом. Если представить себе, что на тело действует сдвигающая сила, величина которой постепен- >л но увеличивается от нулевого значения, то эта сила будет вызывать постепенно увеличивающуюся деформацию сдвига трущихся поверхностей, но тело не будет а находиться в движении. Когда величина р сдвигающей силы достигнет значения, с„;, х ' равного величине 1иги, то в дальнейшем * о начнется уже движение одного тела отио- ри' "' " н""и"' нию вопроса о трении нв иесительно другого.
клепкой плоскости Неравенство (11.2) устанавливает только максимально возможную величину силы трения покоя, так как сила трения является слагающей пассивной реакции связи и ее сначала неизвестное направление определяется в дальнейшем только -активными силами. Из этого неравенства также следует, что сила трения покоя имеет всегда такую величину, которая необходима для предотвращения сколь>кения тел одного относительно другого, но не может превзойти некоторого предельного значения. Если бы трение отсутствовало, то равновесие было бы возможно при вполне определенных значениях сил или координат, определяющих положение тела.
При трении имеется целая область положений равновесия и бесконечное множество значений активных сил, при которых имеет место равновесие. 2'. Если соприкасающиеся тела находятся в относительном движении, то имеет место не трение покоя, а трение движения нли кинетические трение. В отличие от силы трения покоя, сила трения движения производит определенну>о работу. В конце ХЧП века французским ученым Кулоном было опубликовано сочинение, в котором он на основе собственных наблюдений и исследований других ученых (главным образом Амонтона) сформулировал следующие основные положения: а) сила трения скольжения пропорциональна нормальному давлению; б) трение зависит от материалов и состояния трущихся поверхностей; Гл.
11. ТРЕНИЕ З МЕХАНИЗМАХ не в) трение почти ие зависит от величины относительной ско. рости трущихся тел; г) трение не зависит от величины поверхностей касания трущихся тел; д) трение покоя больше трения движения; е) трение возрастает с увеличением времени предварительного контакта соприкасающихся поверхностей. Анализ положений, выдвинутых Амонтоном и Кулоном, сделанный последующими исследователями, показал, что эти положения могут считаться правильными только в применении к определенным трущимся материалам и только в некоторых пределах изменения скоростей и нагрузок.
Так, например, на основе ряда экспериментов было установлено, что зависимость силы трения от нормального давления выражается следующим равенством1 Рт — — А + )РА. (11.3) В этом равенстве Р, есть сила трения, ~ — коэффициент трения движения, принимаемый для рассматриваемых тел постоянным, Р" — нормальное давлейие и А — некоторая постоянная трения, не зависящая от давления, а зависящая от способносии соприкасающихся поверхностей к предварительной сцепленности. Таким образом, хотя зависимость силы трения от нормального давления линейна, закон изменения силы трения в функции нормального давления выражается в виде прямой, не проходящей через начало координат (рис.
11.4, а). Постоянная величина А характеризует как бы «цепкостьз соприкасающихся поверхностей и показывает необходимость приложения некоторой дополнительной силы для преодоления предварительной сцецленности соприкасающихся поверхностей. Разделив обе части равенства (11.3) на величину Р", получим — — +1. Р, А (11.4) Если принять, согласно положению Амоитона — Кулона, что величина силы трения Р, прямо пропорциональна величине нормального давления, т. е.
Р, = 1Р",)' Р,/Р", то равенство (11.4) можно будет переписать так 1= ++1. (11.5) Графическое изображение зависимости, выраженной соотношением (11.5), показано на рис.!1.4, б. График представляет собой гиперболу. Таким образом, коэффициент трения, вообще говоря, зависит от нормального давления. Ф З4. ТРЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ НЕСМАЗАННЫХ ТЕЛ 2!7 В большинстве технических расчетов обычно пользуются уравнением Амонтона — Кулона в простейшей его форме, пренебрегая цепкостью поверхности, и считают 1п 1Ря (1 1.6) где 1 — некоторое среднее значение коэффициента трения, определяемого из опыта и принимаемого постоянным. Графическое изображение соотношения (11.6) дано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
