Patent RU-67261-U1 (RU)
Title: Установка для исследования трения скольжения
IPC: G01N3/50
Filed: 2007-04-02
Granted: 2007-10-10
Abstract: Полезная модель относится к устройствам для исследования трения скольжения и включает основание, привод, ременную передачу, пружину и шкалу для измерения сил трения. Образцы пар трения размещены на поворотной планшайбе в специальной обойме. При этом возможна быстрая замена образцов пар трения. Для фиксации максимального значения силы трения покоя предусмотрена отдельная стрелка. Восстановим в памяти постулаты трения по [4]. Трение внешнее - механическое взаимодействие тел в местах их соприкосновения, препятствующее относительному движению тел в плоскости их соприкосновения. Трение между взаимно неподвижными телами при предварительном их смещении называется трением покоя, а между движущимися - трением движения.  
     Сила трения - мера упомянутого взаимодействия. Трение покоя характеризуется отсутствием относительного движения двух соприкасающихся тел при действии на них касательных сил F≤F o =f o N, где F o  - наибольшая сила трения покоя, N - сила нормального давления одного тела на другое, f o  - коэффициент трения покоя (для стали по пластмассе f o ≈0,14; для резины по чугуну f o ≈0,57÷0,83; для кожи по чугуну f o ≈0,56). Трением движения называется трение скольжения, если одна и та же тоска одного тела соприкасается со следующими одна за другой точками другого тела. Трением движения называется трение качения, если каждая из точек одного тела приходит в соприкосновение только с одной из точек другого тела, а ось мгновенного относительного вращения тел проходит через точку соприкосновения. 
     Трение в зависимости от характера соприкосновения может быть сухим - когда поверхности трущихся тел покрыты твердыми пленками, граничным - когда поверхности покрыты тонким слоем жидкости (≈0,1 мкм), жидкостным - когда поверхности разделены слоем смазки, при котором неровности тел не соприкасаются. Силу трения скольжения (Фиг.1 схема а) определяют как F c =fN, где f - коэффициент трения скольжения (обычно). Величина f зависит от материала трущихся тел 1 и 2, смазки и других параметров. Ориентировочно для сухого трения стали по чугуну f=0,10÷0,16, для жидкостного трения металлической пары f=0,002÷0,006; металла по пластмассе f=0,004÷0,008. Реакция одного тела на другое равна геометрической сумме сил N и F c . Она отклоняется от составляющей N на угол трения ρ. Так как F c =Ntgρ, то f=tgρ, откуда ρ=arctgf. Во  
     вращательной паре (Фиг.1 схема б) реакция тоже отклоняется на угол ρ. При этом создается момент трения - момент пары сил: силы давления Q и реакции R 21 Т o =R 21 h, где h - плечо силы R 21  или радиус круга трения (сила R 21  как бы касается условного круга радиусом h). 
     Сила сухого трения качения шара (Фиг.1 схема в) или кругового цилиндра по плоскости определяют по закону Кулона: F к =f к N/r, где f к  - коэффициент трения качения (обычно f к <f), имеющий размерность  
     длины и характеризующий отклонение нормальной составляющей реакции R от оси катящего тела; r - радиус катящегося тела. Для стального колеса, катящегося по рельсу, f к =0,005 см, для ролика или шарика, катящегося по закаленной дорожке подшипника качения, f к =0,0005÷0,001 см. Тело может двигаться под действием момента Т=f к N либо силы F=f к N/l, где l - плечо действия силы F (Фиг.1 схема г). В частном случае, когда цилиндр зажат двумя плоскостями (Фиг.1 схема д) F=f к N/2r. 
     Трение движения в механизмах играет отрицательную роль: вызывает износ и сопровождается потерями энергии на нагрев. Трение покоя играет положительную роль: оно препятствует самопроизвольному скольжению одного тела относительно другого тела в клиновых механизмах, дает возможность телу катиться, а также передавать движение от одного тела другому. 
     Трение внутреннее - процессы внутри тел при их деформации, приводящие к необратимому рассеянию механической энергии. Трение внутреннее в жидкостях называется вязкостью.