Трение скольжения во вращательной кинематической паре

Пусть опорная часть вала – цапфа, вращающаяся в подшипнике скольжения, прижимается к подшипнику силой (рис. 11). Со стороны подшипника на вал в некоторой точке при этом будет действовать нормальная реакция , являющейся равнодействующей всех элементарных сил давлений, распределенных на поверхности соприкосновения цапфы и подшипника. В этой же точке будет действовать сила трения , направленная по касательной к окружности цапфы против вращения.

Рис.11

Складывая нормальную реакцию и силу трения , получим полную реакцию , которая равна по величине, но направлена противоположно силе . Реакция отклонена от нормали на угол трения . Этот фиктивный (приведенный) угол трения отличается от действительного для материалов вала и подшипника и зависит от закона распределения давления.

Закон распределения давления на соприкасающихся поверхностях принимают:

а) для новых неприработавшихся цапф и подшипников удельное давление является величиной постоянной (рис. 12,а);

б) для приработавшихся цапф и подшипников удельное давление распределяется по закону (рис.12,б).

Учитывая указанные законы распределения давления, фиктивные коэффициенты трения будут равны:

Для не приработавшихся цапф ;

Для приработавшихся цапф .

Фиктивный угол трения равен

= .

Рис.12

Реакция (рис.11) создает относительно оси момент сопротивления (момент трения)

,

направленной противоположно движущему моменту . Величина плеча , как видно из рисунка, равна

= ,

где -радиус опорной части вала.

Так как угол трения очень мал, то

.

Следовательно

= . (15)

Тогда момент сил трения равен

(16)

Итак, полная реакция проходит при учете сил трения не через ось вращения вала, а отстоит от нее на расстоянии , т.е. является касательной к окружности радиусом . Эта окружность называется кругом трения.