|
|
 |
|
Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии
|
Общий каталог эффектов
 | Трение скольжения |
 |
Трение при относительном движении соприкасающихся тел
Описание
Эффект трения скольжения заключается в сопротивлении относительному перемещению контактирующих тел относительно друг друга. Сила сопротивления этому перемещению — сила трения — возникает лишь с началом относительного движения и направлена в сторону, противоположную усилию, вызвавшему перемещение.
Сила трения зависит от силы контакта, определяющей взаимодействи пар трения. В расчетной практике используется коэффициент трения скольжения
где Fтр — сила трения; N — нормальная нагрузка, обеспечивающая контакт тел трения.
Условия взаимодействия тел в зоне контакта при трении зависят от многих факторов и соответственно влияют на значение f.
Трение обусловлено следующими основными видами взаимодействия:
- адгезионное (молекулярное), вызванное образованием молекулярной связи материалов поверхностных слоев тел в зоне контакта;
- механическое, связанное с деформацией микронеровностей и поверхностного слоя под действием механических напряжений контакта.
Трение объясняется последовательным разрывом фрикционных связей, возникающих в зоне контакта между материалом поверхностных слоев тел.
Эффект зависимости сил трения от скорости проявляется всюду, где есть движение. На диапазон изменения скорости и силы нет ограничений.
На практике скорость изменяется от 0 до 102 м/с, сила — до 104 Н, КПД — от 0,1 до 0,5.
Сила (основная) приложена по касательной к соприкасающимся поверхностям тел; сила (дополнительная) приложена перпендикулярно к силе основного воздействия.
Сила трения направлена по касательной к поверхности трущегося тела и всегда действует против направления движения. Проявляется в пространстве соприкосновения тел (точки, линии, поверхности).
Характеристики некоторых материалов, которые используются при конструировании трущихся деталей, приведены в табл. 1.
Коэффициенты трения скольжения
Табл.1
Структурная схема трения скольжения
Рис.1
Ключевые слова
Разделы наук
Используется в научно-технических эффектах
Используется в областях техники и экономики
Используются в научно-технических эффектах совместно с данным эффектом естественнонаучные эффекты
| 5 | | Трение при относительном движении соприкасающихся тел (Трение скольжения) |
| 2 |  | Трение качения. (Трение качения.) |
| 4 | | Эффект передачи момента силы посредством твёрдого тела (Механического рычага эффект) |
| 1 |  | Критерий подобия Кнудсена (Критерий подобия Кнудсена) |
| 1 |  | Аэродинамическое качество (Аэродинамическое качество) |
| 1 | | Критерии подобия. Число Маха (Критерии подобия. Число Маха) |
| 2 |  | Сверхзвуковой пограничный слой при обтекании тела потоком с большим числом М (Сверхзвуковой пограничный слой при обтекании тела потоком с большим числом М) |
| 1 |  | Отрыв пограничного слоя от поверхности (Отрыв пограничного слоя от поверхности) |
| 1 | | Истечение газа со сверхзвуковой скоростью в область, где давление меньше давления в струе (Истечение газа со сверхзвуковой скоростью в область, где давление меньше давления в струе) |
| 2 | | Возникновение резкого увеличения давления, скорости, температуры и уменьшение скорости течения газа в сверхзвуковой области (Точка разветвления струй, критическая скорость потока при обтекании) |
| 1 | | Общие условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому и обратно (Условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому и обратно) |
| 1 | | Распределение давления по профилю крыла (Распределение давления по профилю крыла) |
| 1 |  | Вихревое движение газа (Вихревое движение газа) |
| 2 | | Сопротивление движению тела со стороны обтекающей его жидкости или сопротивление движению жидкости, вызванное влиянием стенок труб, каналов и т.д. (Гидродинамическое сопротивление) |
| 1 | | Струя – форма течения жидкости, при которой жидкость(газ) течёт в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от струи параметрами (скоростью, температурой, плотностью, составом и тому подобное) (Течение в сверхзвуковой струе) |
| 1 | | Распространение ударных волн (Распространение возмущений, содержащих разрывы плотности, давления и скорости распространения, в нелинейных средах) |
| 1 | | Резкое изменение давления в жидкости (Гидравлический удар) |
| 1 | | Ускорение ламинарного воздушного потока при прохождении через плавное сужение (Инжекции эффект) |
| 4 | | Создание момента силы (Создание момента силы ) |
| 1 | | Соударение твердых тел, в результате которого механическая энергия системы не переходит в другие виды (не механические) энергии (Абсолютно упругий удар) |
| 1 |  | Возникновение сопротивления качению в результате деформации контактирующих твердых тел и появление момента силы реакции контакта (Псевдоскольжение упруго-перекатывающихся тел) |
| 1 |  | Упругая деформация кручения твёрдых тел. (Упругая деформация кручения твёрдых тел.) |
| 1 | | Упругие деформации. Дивергенция (Упругие деформации. Дивергенция) |
| 2 | | Упругая деформация изгиба твердых тел (Деформация изгиба) |
| 1 | | Гука закон (Гука закон) |
| 3 |  | Давление при контакте (Давление при контакте) |
| 1 | | Вязкое трение. Закон Ньютона (Вязкое трение. Закон Ньютона) |
| 1 | | Гиперзвуковое течение газа – предельный случай сверхзвукового течения газа, при котором скорость v частиц газа во всей области течения или в её значительной части намного превосходит скорость звука a в газе, так что v >> a или Маха число M = v/a >> 1 (Гиперзвуковое течение газа) |
| 1 |  | Волновое сопротивление тела вращения с криволинейной образующей (Волновое сопротивление тела) |
| 1 | | Центр давления (Центр давления) |
| 2 | | Сохранение момента количества движения изолированной системой взаимодействующих тел (Сохранение момента количества движения) |
| 2 | | Сохранение количества движения изолированной системой взаимодействующих тел (Сохранение количества движения изолированной системой взаимодействующих тел) |
| 1 |  | Установление динамического равновесия при переносе вещества в трущемся контакте (Эффект безысносности) |
Применение эффекта
Наиболее распространенными парами тел. между которыми проявляется эффект трения скольжения, являются: плоскость — плоскость, цилиндр (отверстие) — цилиндр (ось), плоскость — тело вращения.
В технике эффект проявляется везде, где происходит взаимное перемещение двух тел или более. На использовании этого эффекта основана работа всех механических систем. Эффект трения скольжения является основным в таких устройствах, как муфты сцепления, тормоза, вариаторы, фрикционные передачи, механизмы транспортирования, ременные передачи и т.д.
Основные виды разрушения фрикционных связей. h — глубина внедрения единичной микронеровности; R — радиус единичной микронеровности; τср — тангенциальная прочность молекулярной связи (на срез): σт — предел текучести материала основы
Табл.1
Реализации эффекта
Ленточный тормоз (рис. 1) основан на использовании эффекта трения скольжения. Он имеет неподвижную опору 1, тормозной барабан 2, охватывающую его гибкую ленту 3 с тормозной колодкой 4, рычаг 5, связанный со сбегающим концом 6, ленты 8, стяжки 7, шарнирно установленные на неподвижной опоре 1 и связанные пальцами 8 с набегающим концом 9 ленты 3, который выполнен в виде жесткой колодка . Концы 10 стяжек 7 продолжены за пределы колодки 4 и взаимодействуют с наружной поверхностью ленты 3.
Для включения тормоза вследствие приложения внешнего усилия рычаг 5 перемещают вверх, смещая конец 6 ленты 3, что устраняет зазор между барабаном 2 и накладкой 4, и обеспечивает его охват и торможение. Поскольку палец 8 расположен над касательной к средней линии ленты 3, возникает сила, обеспечивающая прижим колодки 4 к барабану 2 и создающая дополнительный тормозной момент.
Данная сила действует как на колодку 4, так и через палец 8 на стяжки 7, в результате чего их концы 10 прижимаются к наружной поверхности 11 ленты 3. Это увеличивает поверхность приложения силы, прижимающей колодку 4 к барабану 2, и снижает давление на колодку 4, уменьшая ее износ.
Ленточный тормоз
Рис.1
Литература
1. Физическая энциклопедия / гл.ред. Прохоров А.М. - М.: Большая российская энциклопедия. 1994.
2. Физика. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. В 3-х книгах. М.: Физматлит, 2004. Кн.1 - Механика
