Трение качения. Коэффициент трения качения.

Абсолютно твердых тел, как и абсолютно гладких поверхностей, в природе не существует. Поэтому круглое тело (цилиндр, колесо), деформируясь, вдавливается в опорную поверхность. При качении цилиндр вдавливается в опорную плоскость и контактирует с ней по некоторой поверхности, которая в плоскости рисунка образует дугу CD, сдвинутую относительно вертикального диаметра цилиндра в направлении качения (рис. а). Полная реакция R опорной поверхности на цилиндр как сумма системы распределенных сил, вызванных деформацией поверхности, препятствует качению последнего. Это сопротивление, возникающее при качении одного тела по поверхности другого, условно называют трением качения.

Определение значений и направлений распределенных сил представляет сложную задачу механики деформируемого твердого тела. В инженерных расчетах нас интересует момент сопротивления качению (рис. б). Схематизируя явление, будем рассматривать качение по недеформируемой поверхности, а полную реакцию R (см. рис. а) представлять в виде двух составляющих, приложенных в точке В, смещенной от точки А в сторону возможного качения на некоторую величину 6 (рис. в). Сила F — сила трения скольжения, а сила N — нормальная реакция, равная по модулю силе нормального давления. Из условия равновесия цилиндра (см. рис. в) будем иметь: Произведение называется моментом сопротивления качению, или моментом трения качения. Если сила Q мала, то смещение силы N от вертикального диаметра цилиндра также незначительно; с увеличением Q это смещение возрастает. Наконец, при Qmax цилиндр достигнет предельного состояния равновесия и нормальная реакция N будет отстоять от вертикального диаметра на предельном расстоянии , которое называется коэффициентом трения качения. Выражают обычно в сантиметрах. Коэффициент зависит от свойств материалов и состояния поверхностей соприкасающихся тел, определяют его опытным путем.