Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Трение — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием. Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.
Трение главным образом имеет электронную природу при условии, что вещество находится в нормальном состоянии. В сверхпроводящем состоянии вдалеке от критической температуры основным «источником» трения являются фононы, а коэффициент трения может уменьшиться в несколько раз.
Сила трения — это сила, возникающая в месте соприкосновения тел и препятствующая их относительному движению. Причины возникновения силы трения:
1) Шероховатость соприкасающихся поверхностей.
2) Взаимное притяжение молекул этих поверхностей.
Сила трения прямо пропорциональна весу тела (P) и силе нормальной реакции (N) и зависит от того, насколько сильно тела прижаты друг к другу.
При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:
В физике взаимодействия трение принято разделять на:
В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики.
Основной характеристикой трения является коэффициент трения , который определяется материалами, из которых изготовлены поверхности взаимодействующих тел.
В простейших случаях сила трения и нормальная нагрузка (или сила нормальной реакции) связаны неравенством
обращающимся в равенство только при наличии относительного движения. Это соотношение называется законом Амонтона — Кулона.
Пример коэффициентов трения покоя и скольжения для некоторых пар материалов:
|
Пары материалов |
покоя |
скольжения |
|
Сталь-Сталь |
0,8 |
0,15–0,18 |
|
Резина-Сухой асфальт |
0,95–1,0 |
0,50–0,75 |
|
Лед-лед |
0,05–0,1 |
0,028 |
|
Резина-Лед |
0,3 |
0,15–0,25 |
|
Стекло-стекло |
0,9 |
0,7 |
Для большинства пар материалов значение коэффициента трения не превышает 1 и находится в диапазоне 0,1 — 0,5. Если коэффициент трения превышает 1 , это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии и формула расчета коэффициента трения меняется на:
В большинстве традиционных механизмов (ДВС, автомобили, зубчатые шестерни и пр.) трение играет отрицательную роль, уменьшая КПД механизма. Для уменьшения силы трения используются различные натуральные и синтетические масла и смазки. В современных механизмах для этой цели используется также напыление покрытий (тонких плёнок) на детали. С миниатюризацией механизмов и созданием микроэлектромеханических систем (МЭМС) и наноэлектромеханических систем (НЭМС) величина трения по сравнению с действующими в механизме силами увеличивается и становится весьма значительной , и при этом не может быть уменьшена с помощью обычных смазок, что вызывает значительный теоретический и практический интерес инженеров и учёных к данной области. Для решения проблемы трения создаются новые методы его снижения в рамках трибологии и науки о поверхности.
Наличие трения обеспечивает возможность перемещаться по поверхности. Так, при ходьбе именно за счёт трения происходит сцепление подошвы с полом, в результате чего происходит отталкивание от пола и движение вперёд. Точно так же обеспечивается сцепление колёс автомобиля (мотоцикла) с поверхностью дороги. В частности, для увеличения улучшения этого сцепления разрабатываются новые формы и специальные типы резины для покрышек, а на гоночные болиды устанавливаются антикрылья, сильнее прижимающие машину к трассе.
Используемые формулы.
|
Материал |
Коэффициент трения |
|
|
Сухие и чистые поверхности |
Смазанные или жирные поверхности |
|
|
Бронза |
- |
0.16 |
|
Спеченная бронза |
- |
0.13 |
|
Фосфористая бронза |
0.35 |
- |
|
Алюминиевая бронза |
0.45 |
- |
|
Графит |
0.1 |
0.1 |
|
Дерево |
0.2-0.6 |
- |
|
Карбид вольфрама |
0.4-0.6 |
0.1-0.2 |
|
Латунь |
0.35 |
0.19 |
|
Медь |
0,36 |
0,18 |
|
Свинцовистая медь |
0.22 |
- |
|
Никель |
0.64 |
0.18 |
|
Плексиглаз (оргстекло) |
0.4-0.5 |
0.4-0.5 |
|
Полистирол |
0.3-0.35 |
0.3-0.35 |
|
Полиэтилен |
0.2 |
0.2 |
|
Сталь |
0.8 |
0.16 |
|
Стекло |
0.5-0.7 |
0.2-0.3 |
|
Твердое углеродное покрытие (пленка) |
0.14 |
0.11-0.14 |
|
Фторопласт-4 |
0.04 |
0.04 |
|
Чугун |
0.4 |
0.21 |
Сталь – Сталь
|
№ |
P |
M |
||||
|
1 |
10 |
1,15 |
260 |
2,3 |
191,6 |
0,74 |
|
2 |
20 |
1,65 |
520 |
3,3 |
275 |
0,53 |
|
3 |
30 |
2,2 |
780 |
4,4 |
366,6 |
0,47 |
|
4 |
40 |
2,85 |
1040 |
5,7 |
7,75 |
0,45 |
Коэффициент трения - уменьшается.
Сталь – фрикционные материалы
|
№ |
P |
M |
||||
|
1 |
10 |
0,3 |
260 |
0,6 |
50 |
0,2 |
|
2 |
20 |
0,65 |
520 |
1,2 |
100 |
0,2 |
|
3 |
30 |
0,9 |
780 |
1,8 |
150 |
0,2 |
|
4 |
40 |
1,15 |
1040 |
2,3 |
191,6 |
0,19 |
Пара трения - нормально работает.
Сталь – бронза
|
№ |
P |
M |
||||
|
1 |
10 |
0,6 |
260 |
1,2 |
100 |
0,38 |
|
2 |
20 |
1,8 |
520 |
3,6 |
300 |
0,58 |
|
3 |
25 |
2,5 |
650 |
5 |
416,6 |
0,64 |
|
4 |
30 |
3 |
780 |
6 |
500 |
0,64 |
Перенос бронзы - на стальной образец.