ТРЕНИЕ
внешнее,
мех. сопротивление перемещению тел по пов-сти друг друга. Сила сопротивления,
действующая противоположно направлению перемещения данного тела, наз. силой
Т. Работа сил Т. переходит в тепло. Т., возникающее в момент начала движения
одного тела, контактирующего с другим, наз. Т. покоя, а между движущимися-кинематическим
Т. Различают также Т. скольжения, происходящее по одной и той же пов-сти, и
Т. качения, осуществляемое при непрерывной смене пов-сти Т. Обычно сила Т. качения
много меньше, чем скольжения, что обусловливает меньшие потери на Т. в подшипниках
качения по сравнению с опорами Т. скольжения.
Основные количеств. характеристики
Т.: коэф. Т. скольжения m = F/N, где F-сила трения, N- нагрузка, нормальная к пов-стям Т.; коэф. Т. качения К = FR/N, где
R-радиус катящегося тела; коэф. сцепления Y = F1/N,
где F1 <F-неполная сила Т. Кроме того, важнейшее
значение при Т. имеет износ трущихся пов-стей.
В простейшем случае m
= const. Коэф. Т. покоя, как правило, больше коэф. кинематического Т., так что
усилие трогания с места (пусковой момент) больше сопротивления равномерному
движению. Более точно физ. процессы при сухом Т. отражаются т. наз. двучленным
законом трения Дерягина m = F/(N + p0S),
где p0-дополнит. к N давление, вызванное
силами межмол. взаимод. трущихся тел, a S-пов-сть фактич. контакта трущихся
тел: из-за волнистости и шероховатости пов-стей Т. контакт тел не бывает полным.
Поэтому величина S зависит
от N и скорости скольжения. По значению m различают антифрикционные материалы (m = 0,05-0,15), используемые для создания опор трения, и
фрикционные материалы с m до 0,6 (обычно до 0,35), применяемые в
тормозных и передающих усилие устройствах.
Т. твердых тел обусловлено
действующими между ними силами межмол. взаимод. (сухое Т.); если между твердыми
телами нанесена смазка, то относит. перемещение тел лимитируется вязким сопротивлением
при течении в тонком (смазочном) слое жидкости (жидкостное Т.).
Т. возникает вследствие
действия адгезионных сил, образования хим. связей между трущимися телами, взаимной
диффузии в-ва, а процесс скольжения происходит путем образования и разрушения
"пятен" касания. В этих пятнах развиваются очень большие усилия,
так что в местах контакта возникают локальные "мостики сварки",
а при проскальзывании они разрушаются. Работа Т. затрачивается на создание и
разрушение этих "мостиков", мех. передеформирование (формоизменение)
неровностей на пов-сти трущихся тел и в меньшей мере на электризацию, механохим.
процессы, накопление упругой энергии в объеме тела и др. процессы. Зависимость
сил Т. от скорости и т-ры объясняется активац. теорией, трактующей образование
и разрушение межмол. связей в зоне контакта флуктуациями, частота к-рых зависит
от скорости и т-ры. Сила Т. покоя зависит также от продолжительности контакта
тел.
В технике Т. обусловливает
возможность передачи усилий во фрикционных передачах, а его наличие является
обязат. условием движения колесных и гусеничных машин, т.к. их элементы, контактирующие
с твердой пов-стью, не должны проскальзывать по ней. Однако кинематическое Т.,
как правило, играет вредную роль, поскольку затрачиваемая на его преодоление
работа приводит к износу трущихся деталей, их нежелат. нагреву и снижает кпд
машины. При создании узлов Т. целесообразно, чтобы поверхностный слой имел сдвиговую
прочность ниже, чем в объеме тела. Тогда Т. происходит только в тонком слое.
Для реализации этой идеи в технике применяют разл. приемы модификации пов-сти,
наносят на нее в-ва, имеющие низкую прочность на сдвиг (графит, дисульфид молибдена).
Коэф. Т. определяют экспериментально
на трибометрах -приборах, позволяющих одновременно измерять значения F и
N, а также т-ру в зоне фрикционного контакта.
Т. внутреннее-совокупность
процессов в сплошных телах (твердых, жидких и газообразных), приводящих к необратимому
рассеянию мех. энергии при их деформировании. Иногда внутреннее Т. отождествляют
с внутр. вязкостью. Т.к. характеристики внутреннего Т. специфичны для разл.
мол. групп и структурных элементов, его измерение может служить способом идентификации
особенностей мол. строения (мех. спектроскопия).
Лит.: Крагельский
И. В., Трение и износ, 2 изд., М., 1968.
А. Я. Малкин.
|