6858
Определение коэффициентов трения скольжения
Лабораторная работа
Физика
Определение коэффициентов трения скольжения Цель работы Цель - экспериментальное определение коэффициентов трения скольжения в трущихся парах из разных конструкционных материалов. Используется метод В.A. Желиговского (наклонной линей...
Русский
2013-01-08
66 KB
74 чел.
Цель экспериментальное определение коэффициентов трения скольжения в трущихся парах из разных конструкционных материалов. Используется метод В.A.Желиговского (наклонной линейки), что дает возможность определять коэффициенты трения при сухом трении двух твердых поверхностей, при скольжении с относительно малой скоростью.
2.1. Основные понятия и термины. Внешнее трение твердых тел сложное явление, которое зависит от многих процессов, происходящих на границе тел в зонах фактического контакта и в тонких поверхностных слоях тел при их относительном тангенциальном смещении. Сила внешнего трения скольжения сопротивление относительному перемещению твердых тел, направленное против этого перемещения. В зависимости от состояния поверхностей твердых тел различают трение сухое, граничное и жидкостное.
Сухое трение трение двух твердых тел, если на их поверхостях нет какого-нибудь смазывающего материала.
Граничоне тертя трение двух твердых тел при наличии на поверхностях слоя жидкости, имеющей свойства, отличающиеся от объемных.
Жидкостное трение трение, возникающее при тангенциальном смещении поверхно-стей, между которыми существует относительно толстый слой жидкости с объемными свойствами.
2.2. Взаимодействие твердых тел. Молекулярно-механическая (адгезионно-деформа-ционная) теория трения объясняет процесс трения как силовое взаимодействие микровыступов шероховатых поверхностей в зонах фактического контакта. Последние занимают лишь незначительную часть номинальной поверхности контактирования и на них микровиступы поверхностей деформуются и внедряются друг в друга. Сопротивление этому деформированию определяет деформационную (механическую) составляющую силы трения. Ее можно вычислить, если известны механические характеристики поверхностных слоев, геометрические размери и форма микронеровностей, напряженное состояние материалов в зоне контакта. Молекулярная составляющая определяется взаимодействием молекулярных структур поверхностей (притяжением и отталкиванием). Эту составляющую можно рассчитать на основе полуэмпирических соотношений, полученных экспериментально.
Таким образом, касательные напряжения n , возникающие на границе контакта поверхностей:
n = о + pc , ( 1 )
где о та фрикционные константы, определяющиеся условиями работи пары трения, pc удельное давление на контактных поверхностях.
2.3. Факторы, определяющие силу трения при скольжении.
Силы трения зависят от таких групп факторов:
свойств поверхностных слоев контактирующих деталей;
режима трения;
формы контактирующих поверхностей.
Первая группа факторов, определяющих физико-механическое и микрогеометрическое состояние контактирующих поверхностей: молекулярное строение, структура поверхностного слоя, внутренние напряжения в нем, твердость, упругость и другие механические свойства; микрорельеф, присущий каждой технической поверхности, и т.п.
Взаимодействие поверхностей при трении значительно зависит от характера деформирования микровыступов: оно может быть упругим, упруго-пластическим (чаще всего) или же пластическим.
Вторая группа факторов режим трения: удельное давление, относительная скорость, температура в контактных зонах, наличие или отсутствие на поверхностях трения оксидов или смазывющих материалов, свойства этих третьих веществ.
Схема сил, действующих при перемещении твердого тела 1 относительно твердой поверхности 2, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Силы при трении
скольжения
В трущейся паре может возникнуть самоторможение, когда движение под действием внешней силы P становится невозможным, какою бы большой она ни была, т.е. при этом P < Fт ; условие самоторможения можно записать в виде: g < j т .
Это учет влияния третьей группы факторов: вводят приведенный коэффициент трения соотношение внешних сил движущей P и сжимающей контактирующие поверхности N:
f¢ = P/N. При наличии трения силу P находят через f¢ :
P = Fт = f¢ N , ( 3 )
где Fт приведенная сила трения в кинематической паре.
Значения коэффициентов трения скольжения, полученные в экспериментах с разными материалами при малых скоростях скольженияя приведены ниже, но необходимо помнить про влияние вышеупомянутых групп факторов эти значения отвечают определеннымм условиям эксперимента. Если последние будут другими, изменятся и значения коэффициента f , т.е. к подобным данным надо всегда относиться критически .
Ориентировочные значения коэффициентов трения скольжения:
материалы трущихся пар |
коэффициент трения f |
|
без смазывания |
со смазыванием |
|
сталь по стали |
0,1 0,2 |
0,05 0,1 |
закаленная сталь по закаленной стали |
0,12 0,25 |
0,06 0,12 |
сталь по бронзе |
0,15 0,2 |
0,07 0,1 |
бронза по бронзе |
0,15 0,2 |
0,07 0,1 |
сталь по алюминиевому сплаву |
0,16 0,3 |
0,08 0,2 |
сталь по текстолиту |
0,2 0,3 |
0,12 0,18 |
Коэффициент трения находят из соотношения f = tan j т , а угол трения j т определяют таким образом.
На горизонтальной плоскости стола (рис. 2) находится линейка 1 из матераалу одного из материалов трущейся пары; одним концем она закреплена на головке 2 чертежного пантографа. Угол наклона линейки может изменяться при помощи поворотного устройства головки. К передней плоскости линейки кареткою 4 прижимается образец 3 из другого материала пары трения.
При перемещении линейки вправо вдоль нижнего края стола каретка, которую тянет линейка, также начнет перемещаться. Если угол наклона линейки меньше угла трения j т между линейкой и образцом, каретка вместе с образцом и линейка будуть двигаться в направлении X X как одно целое, не проскальзывая относительно друг друга. Если j т , образец будте скользить по линейке, а траекторией движения каретки будт прямая линия V V , наклоненная к нормали N N на угол j т .
Рис. 2. Схема определнеия коэффициента трения
Для определения коэффициента трения необходимо на листе бумаги, закрепленного на поверхности стола, прочертить прямую N N нормаль к ребру линейки. Передвигая линейку с кареткой, получить траекторию V V движения последней при помощи карандаша, установ-ленного в отверстии каретки. От точки O пересечения этих линий отложить произвольный отрезок OK , провести перпендикуляр KM к нормали N N (направление скольжения образцаа по линейке) и определить коэффициент трения f = tan j т = KM /OK .
Для каждого образца материала определение провести трижды и усреднить результаты. Проанализировать и объяснить полученные данные.
Оформить протокол проведения работы .
5.1. Крагельский И.В., Добычин М.И., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.
5.2. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн./ Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978.
5.3. Юденич В.В. Лабораторные работы по теории механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1962.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
72795. | Проектирование домостроительного комбината мощностью 140 тыс. м3 в год в Воронежской области | 659.5 KB | |
Основным видом продукции являются наружные панели стеновые трехслойные железобетонные. Стеновые панели бетонные железобетонные используются в качестве строительного материала в домостроении. По назначению панели бывают: для надземных гаражей для цокольных этажей или для чердаков. | |||
72797. | Назначение, сущность, основные составляющие и эволюция инновационного менеджмента | 480.5 KB | |
Инновация определяется в нем прежде всего как конечный результат инновационной деятельности как прогрессивное новшество которое проявляется либо в виде продукта либо в виде технологических процессов новых методов организации и управления производством. | |||
72798. | ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ | 961.5 KB | |
Зачастую используется документация не подвергшаяся экспертизе в органах надзорной деятельности что затрудняет и осложняет обеспечение противопожарной защиты на возводимых зданиях и сооружениях. | |||