Трение в поступательной кинематической паре

Лабораторная работа №3.

Тема: определение коефициента трения СКОЛЬЖЕНИЯ

Цель работы:

1. Проверить значения коефициентов трения покоя для различных видов материалов, состояния поверхностей, площадей контакта и веса образцов.

2. Определить максимальный угол трения.

3. Обработать полученные результаты, сравнить с табличными значениями, сделать вывод.

Теоретические сведения:

Силы трения возникают между поверхностями твердых тел при их взаимном движении, между частицами жидкости и газов при их внутренних взаимодействиях и при их взаимодействиях с поверхностями твердых тел.

Способность контактирующих поверхностей звеньев сопротивляться их относительному движению называется внешним трением. Трение обусловлено неидеальным состоянием контактирующих поверхностей (микронеровности, загрязнения, окисные пленки и т.п.) и силами межмолекулярного сцепления. Трение в кинематических парах характеризуется силами трения и моментами сил трения. Силой трения называется касательная составляющая реакции в кинематической паре (составляющая направленная по касательной к контактирующим поверхностям), которая всегда направлена против вектора скорости относительного движения звеньев.

Различают следующие виды трения:

- трение покоя проявляется в момент, когда два тела находящиеся в состоянии относительного покоя начинают относительное движение (касательную составляющую возникающую в зоне контакта до возникновения относительного движения, в условиях когда она меньше силы трения покоя, будем называть силой сцепления; максимальная величина силы сцепления равна силе трения покоя);

- трение скольжения появляется в кинематической паре при наличии относительного движения звеньев; для большинства материалов трение скольжения меньше трения покоя;

Сила трения покоя зависит от состояния контактных поверхностей звеньев, а сила трения скольжения - также и от скорости скольжения. Определение зависимости трения скольжения от скорости возможно только в некоторых наиболее простых случаях.

Трение в поступательной кинематической паре

При перемещении одного тела (звена механизма) относительно находящегося с ним в контакте другого тела (звена) в месте их контакта возникает сила, сопротивляющаяся перемещению, – сила трения F (рис. 1.1).

Величину коэффициента трения в поступательной кинематической паре можно определить с помощью так называемого закона Кулона, в соответствии с которым величина силы трения F прямо пропорциональна нормальной силе N между соприкасающимися звеньями. Векторная сумма сил и равна полной силе реакций в кинематической паре: (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема сил в поступательной кинематической паре

Отношение называют коэффициентом трения скольжения в поступательной кинематической паре, а угол – углом трения скольжения.

Полная реакция отклоняется на угол трения в сторону, противоположную скорости (см. рис. 1.1).

Величину коэффициента трения скольжения f можно определить экспериментально или по справочникам (величина f зависит от шероховатости, материалов, трущихся поверхностей, наличия смазки, ее качества, температуры и т.д.).

В случае идеально гладких поверхностей эта реакция направлена вдоль общей нормали к поверхностям контакта. По величине нормальная реакция равняется силе веса тела, когда опорная поверхность тела горизонтальна (рис. 1.2,а), или (рис. 1.2,б) при .

Рис. 1.2