Трение в поступательной кинематической паре
При перемещении одного тела (звена механизма) относительно находящегося с ним в контакте другого тела (звена) в месте их контакта возникает сила, сопротивляющаяся перемещению. Эту силу назовем силой трения F (рис.3.15.).
Величину коэффициента трения в поступательной кинематической паре можно определить с помощью так называемого закона Кулона, в соответствии с которым величина силы трения F прямо пропорциональна нормальной силе N между соприкасающимися звеньями. Векторная сумма сил и
равна полной силе реакций в кинематической паре:
(рис.3.15.).
Рис.3.15. Схема сил в поступательной
кинематической паре
Отношение называют коэффициентом трения скольжения в поступательной кинематической паре. При этом угол
называют углом трения скольжения.
Как видно из рисунка, полная реакция отклоняется на угол трения
в сторону, противоположную скорости
.
Величину коэффициента трения скольжения f можно определить различными способами:
а) экспериментально;
б) по справочникам (величина f зависит от шероховатости, материалов, трущихся поверхностей, наличия смазки, ее качества, температуры и т.д.).
Трение во вращательной кинематической паре
Картину внешних нагрузок, действующих на вал при его вращении, можно условно проиллюстрировать приведенной на рис.3.16 схемой. Здесь:
А – точка приложения нормальной реакции
, причем
– равнодействующая всех нормальных сил (эпюра этих сил может иметь различный вид) (рис.3.17.);
–сила трения (равнодействующая всех сил трения, распределенных по поверхности контакта);
– сила давления цапфы вала на опору (корпус подшипника);
Рис.3.16. Схема сил во вращательной кинематической паре
– сила реакции во вращательной кинематической паре,
;
;
– угол трения;
r – радиус цапфы (опорной части) вала;
– радиус круга трения;
– приведенный коэффициент трения.
Как видно из схемы (рис.3.14), во вращательной кинематической паре реакция отстоит от оси вращения на величину радиуса круга трения
. Причем
всегда касательна к кругу трения.
Момент трения .
Величину можно определить:
а) экспериментально (например, используя метод выбега, который описан в «Лабораторном практикуме по теории механизмов и машин») [6]:
б) по следующим эмпирическим формулам с учетом износа подшипника и соответствующего изменения эпюр давления (рис.3.17.):
- для нового подшипника: ;
- для уже работавшего подшипника: ,
где f – коэффициент трения скольжения в поступательной кинематической паре (берется из справочников).
новый подшипник изношенный подшипник
Рис.3.17. Примерные схемы эпюр давления в новом и изношенном подшипниках скольжения