Что такое трение в двигателе

Трение в механизмах. Законы, виды трения

Трением называется сопротивление относительному перемещению соприкасающихся и взаимодействующих тел, возникающее в зоне их контакта.

Вектор силы трения, лежит в касательной плоскости к трущимся поверхностям и направлен против скорости относительного движения.

Сила трения покоя имеет место до начала движения при действии сдвигающей силы. Величина неполной силы трения покоя равна приложенной сдвигающей силе; величина полной силы трения равна предельному значению сдвигающей силы, при котором может начаться относительное движение тел.

Сила трения движения возникает при относительном движении тел. Ее величина не зависит от движущей силы, превышение которой над силой трения вызывает ускорение движения тела.

Величины силы трения движения и предельной силы трения покоя при скольжении зависят от следующих факторов:

а) нормальной силы;
б) удельного давления на трущихся поверхностях;
в) скорости относительного движения;
г) материалов трущихся тел;
д) гладкости трущихся поверхностей;
е) смазки и загрязнения трущихся поверхностей.

Величина силы трения качения кроме перечисленных факторов зависит еще от радиусов кривизны поверхностей в месте их соприкосновения.

Разновидности трения

Если необходимо сдвинуть с места тяжелый шкаф, сделать это одному человеку достаточно проблематично. Необходимо увеличить «сдвигающую» силу. При этом будет возрастать и сила трения покоя. Ее направление противоположно движению передвигаемого шкафа.

В тот момент, когда сила тяги приобретает величину большую, чем трение покоя, шкаф меняет свое местоположение. В этот момент появляется другая сила трения. Ускорение, которым обладает трение движения, определяет характер перемещения. Если она преобладает над силой тяги, в таком случае сложно будет вести речь о быстром передвижении.

Иногда на автомобильных дорогах возникают ситуации, при которых несколько человек пытаются передвигать заглохшее транспортное средство. Во время толкания автомобиля они используют силу трения качения. Во время перекатывания тела по поверхности дороги возникает ускорение.

Коэффициент трения в этом случае зависит от рисунка на шинах, состояния дорожного полотна, погодных условий.

Если по поверхности будет передвигаться круглый шарик, трение имеет незначительную величину. Данное явление широко используют в повседневной жизни. Массивную мебель оснащают специальными колесиками, позволяющими (в случае необходимости) передвигать ее с одного участка помещения на другой.

Читать еще: Электролитические конденсаторы для работы двигателя

Кинетическое трение

Когда вы толкнули книгу на столе и она переместилась на определенное расстояние, то она испытала трение, воздействующее на движущиеся объекты. Эта сила известна как сила кинетического трения. Она воздействует на одну поверхность другой, когда две поверхности натирают друг друга, потому что движутся одна или обе поверхности. Если вы положите дополнительные книги поверх первой книги, чтобы увеличить нормальную силу, сила кинетического трения будет увеличиваться.

Вам будет интересно: Физико-механические свойства горных пород. Виды и классификация горных пород

Существует следующая формула: Fтрения= μFn. Сила кинетического трения равна произведению коэффициента кинетического трения и нормальной силы. Существует линейная зависимость между этими двумя силами. Коэффициент кинетического трения связывает силу трения с нормальной силой. Раз это сила, единицей для ее измерения является Ньютон.

Трение

При движении прилегающих тел относительно друг друга, образуется трение, вызывающее механическое сопротивление, которое действует в направлении, противоположном направлению движения « ν » (Рис. «Моменты инерции» ).

Сила сопротивления, известная как сила трения F_r1, пропорциональна нормальной силе F_N. Статическое трение существует до тех пор, пока внешняя сила меньше силы трения, а тело остается в покое. При преодолении статического трения тело приходит в движение, и сила трения скольжения подчиняется закону Кулона: F_R = μF_N

Трение в клиновом соединении

С учетом трения, прилагаемая к клину сила (рис. «Трение в клиновом соединении» ) определяется по формуле:

Нормальная сила F N равна:

Трение каната в блоке

При относительном движении каната по шкиву возникает трение скольжения (рис. «Трение каната в блоке» ), например, ленточный тормоз, блок). Если канат и шкив относительно друг друга находятся в неподвижном состоянии, имеет место трение покоя (например, ременной привод, ленточный тормоз, блок в состоянии покоя). Соответственно, следует применять коэффициент трения скольжения « μ» или коэффициент статического трения «μ_H».

В соответствии с формулой Эйлера, соотношение сил в блоке равно: F₂ = F₁e μβ

Читать еще: Что такое хамелеон двигателя

Сила трения равна: FR = F₂ – F₁ , а момент трения определяется по формуле: MR = FR_r .

Коэффициент трения

Коэффициент трения всегда характеризует свойства системы, а не только свойства материала. Значения коэффициента трения, среди других параметров системы, зависят от характеристик, взаимодействующих между, собой материалов (см. табл. «Эталонные значения коэффициентов статического трения и трения скольжения» ), температуры, состояния контактируемых поверхностей, скорости скольжения, факторов окружающей среды (например, воды или углекислого газа, которые могут адсорбироваться на поверхности) и присутствия промежуточного материала (смазки). По этой причине коэффициент трения всегда колеблется в определенных пределах, и точное его установление возможно только экспериментальным путем.

Коэффициент статического трения, как правило, больше коэффициента трения скольжения. В особых случаях, трение коэффициент может быть больше единицы (например, при очень гладких поверхностях, когда силы сцепления становятся преобладающими, или при использовании гоночных шин, наделенных эффектом адгезии).

Трение покоя

Если вы решите сдвинуть с места грузовик, вряд ли у вас это получится. Не то, чтобы мы в вас не верим — просто это невозможно сделать из-за того, что масса человека во много раз меньше массы грузовика, да еще и сила трения мешает это сделать. Мир жесток, что тут поделать.

В случае, когда сила трения есть, но тело не двигается с места, мы имеем дело с силой трения покоя.

Сила трения покоя равна силе тяги. Например, если вы пытаетесь сдвинуть с места санки, действуя на них с силой тяги 10 Н, то сила трения будет равна 10 Н.

Сила трения покоя

Fтр = Fтяги

Fтр — сила трения скольжения [Н]

Fтяги — сила тяги[Н]

Задача

Найти силу трения покоя для тела, на которое действуют сила тяги в 4 Н.

Решение:

Тело покоится, значит

Fтр = Fтяги = 4 Н

Ответ: сила трения равна 4 Н.

Машина трения: назначение, конструкция

Машина трения – это установка, позволяющая воспроизвести триботехническое взаимодействие двух или более образцов.

По результатам исследования делают выводы о совместимости материалов пары трения и их износостойкости, прогнозы о надежности и долговечности работы механизмов.

Читать еще: Что означает класс двигателя

Основными элементами машины трения являются:

Испытательный блок – главный узел установки, в котором осуществляется взаимодействие материалов. Образцы вставляются в держатели, обеспечивающие их точную и надежную фиксацию
Приводной механизм – устройство, придающее движение одному или нескольким испытуемым элементам. Он состоит из электродвигателя и передаточного механизма
Блок нагружения – узел, создающий постоянную или переменную нагрузку на образцы
Камера – закрытое пространство, в котором возможно создание специальных условий для проведения испытаний, таких как температура, воздействие абразива, вакуум, влажность, трение в жидкостной среде и так далее. Упрощенные модели машин трения не имеют камеры
Пульт управления с измерительными инструментами – блок, с помощью которого запускается процесс исследования, осуществляется регулирование нагрузки, скорости вращения образцов и других параметров. Измерительные инструменты непрерывно фиксируют изменения показателей функционирования образцов для составления графиков зависимостей

Процесс испытаний на машине трения регламентируется ГОСТами и другими нормативными актами. Исследования должны проводиться в лабораторных условиях согласно данным документам. Некоторые компании, имеющие все необходимое для проведения триботехнических экспериментов оборудование, оказывают помощь предприятиям в исследовании их деталей и механизмов на трение. Так, на базе компании «Моденжи» в городе Брянске расположен Инженерный центр, специалисты которого оказывают услуги по проведению профессиональных триботехнических испытаний.