Понятие о трении. Виды трения

Трение — сопротивление, возникающее при движении одного шероховатого тела по поверхности другого. При скольжении тел воз­никает трение скольжения, при качении — трение качения. Природа сопротивлений движению в разных случаях различна.

Трение скольжения

Причина — механическое зацепление выступов. Сила сопроти­вления движению при скольжении называется силой трения сколь­жения (рис. 13.3а).

Законы трения скольжения:

1. Сила трения скольжения прямо пропорциональна силе нор­мального давления:

где R — сила нормального давления, направлена перпендикулярно опорной поверхности;

f — коэффициент трения скольжения.

В случае движения тела по наклонной плоскости (рис. 13.36)

где а — угол наклона плоскости к горизонту.

Сила трения всегда направлена в сторону, обратную напра­влению движения.

2. Сила трения меняется от нуля до некоторого максимального
значения, называемого силой трения покоя (статическое трение):

Ff_Q — статическая сила трения (сила трения покоя).

3. Сила трения при движении меньше силы трения покоя. Сила
трения при движении называется динамической силой трения (Ff):

Поскольку сила нормального давления, зависящая от веса и на­правления опорной поверхности, не меняется, то различают стати­ческий и динамический коэффициенты трения:

Коэффициент трения скольжения зависит от следующих фак­торов:

— от материала: материалы делятся на фрикционные (с боль­шим коэффициентом трения) и антифрикционные (с малым коэффи­циентом трения), например f = 0,1 : 0,15 (при скольжении стали по стали всухую), f = 0,2 : 0,3 (при скольжении стали по текстолиту);

— от наличия смазки, например f = 0,04 : 0,05 (при скольжении стали по стали со смазкой);

— от скорости взаимного перемещения.

Трение качения

Сопротивление при качении связано с взаимной деформацией грунта и колеса и значительно меньше трения скольжения.

Обычно считают грунт мягче колеса, тогда в основном дефор­мируется грунт, и в каждый момент колесо должно перекатываться через выступ грунта. Для равномерного качения колеса необходимо прикладывать силу FДВ (рис. 13.4).

Условие качения колеса состоит в том, что движущийся момент должен быть не меньше момента сопротивле­ния:

где к — максимальное значение пле­ча (половина колеи) принимается за коэффициент трения качения, размерность — сантиметры.

Ориентировочные значения к (опре­деляются экспериментально): сталь по стали — к = 0,005 см; рези­новая шина по шоссе — к = 0,24 см.