ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
Трение внешнее, механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении. Сила сопротивления Fmp, направленная противоположно относительно перемещению данного тела, называется силой трения, действующей на это тело. Трение внешнее — диссипативный процесс, сопровождающийся выделением тепла, электризацией тел, их разрушением и т.д. Различают Трение внешнее скольжения и качения. Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения. Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих тел относительно другого, препятствующий качению.
Характеристика трения скольжения — коэффициент трения скольжения f - безразмерная величина, равная отношению силы трения к нормальной нагрузке; характеристикой трения качения является коэффициент трения каченияf - величина, имеющая размерность длины, представляет собой отношение момента трения качения к нормальной нагрузке. Внешние условия (нагрузка, скорость, шероховатость, температура, смазка) влияют на величину Трения внешнего не меньше, чем природа трущихся тел, меняя его в несколько раз
Различают 4 вида трения: сухое, граничное, гидродинамическое (жидкостное) и смешанное (одновременно имеются элементы сухого, граничного и гидродинамического трения).
В первом случае контактируют несмазываемые поверхности, покрытые окисными пленками и тончайшими слоями молекул газов и воды, адсорбированными из окружающей среды. В этом случае сила трения складывается из адгезионной и когезионной составляющих. Сухое и граничное трения сходны по своей природе и имеют общие закономерности. Причиной служит то обстоятельство, что при граничном трении мономолекулярные слои смазки прочно связаны с твердой поверхностью, обладают твердообразными свойствами и как бы служат продолжением твердой фазы. Поэтому, как и при сухом трении, фактически имеет место контакт двух твердых поверхностей. Отличие проявляется в разных значениях коэффициента трения.
Во втором случае, помимо перечисленных пленок, присутствуют молекулы смазочных материалов в виде тонкого слоя толщиной в несколько молекул, которые прочно связаны с поверхностью. Характерным в этом случае является снижение как той, так и другой составляющей.
В третьем случае слой жидкой смазки полностью разделяет сопряженные поверхности. Адгезионная составляющая уменьшается до нуля.
Определение сил и коэффициентов внешнего трения. При упругих деформациях в зонах касания взаимодействие твердых тел может осуществляться при ненасыщенном и насыщенном контакте. При упругом ненасыщенном контакте расстояния между отдельными зонами контактирования достаточно велики, так что влиянием зон друг на друга можно пренебречь. Общая сила трения при скольжении абсолютно жесткого тела, обладающего шероховатой поверхностью, относительно более мягкого тела, обладающего абсолютно ровной поверхностью, будет равна
Следует заметить, что при различных условиях экспериментальные зависимости коэффициента трения от нагрузки, скорости и температуры могут быть возрастающими, убывающими, неизменными и с экстренумами. Параметры трения - износ и коэффициент трения зависят от структуры поверхностного слоя и кинетики его деградации, которые, в свою очередь, определяются внешними условиями. Поэтому и существует необходимость изучения структуры и триботехнических свойств материалов в каждом конкретном случае, применительно к тому или иному узлу трения.
На рис. 4.7 показаны поверхности, образованные значениями коэффициента трения меди и сплава 36НХТЮ, в зависимости от скорости скольжения и нагрузки. Коэффициент трения меди изменяется по кривой с максимумом в зависимости от нагрузки при всех скоростях. Для сплава 36НХТЮ коэффициент трения при малых скоростях практически не зависит от прикладываемого усилия. Возрастание нагрузки при больших скоростях приводит к падению коэффициента трения. Это свидетельствует о том, что вклад в силу трения, обусловленный пластическим течением поверхностного слоя, уменьшается. Такое возможно при уменьшении вязкости материала, связанном с увеличением возбуждения при трении. По-видимому, при этом имеет значение процесс фрагментации поверхностных слоев, который приводит к возрастанию подвижности составляющих структуру элементов.
