Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Тертя



План:


Введення

Тертя - процес взаємодії твердих тіл при їх відносному русі (зміщення) або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. По-іншому називається фрикційним взаємодією ( англ. friction ). Вивченням процесів тертя займається розділ фізики, який називається механікою фрикційного взаємодії, або трибології.

Тертя головним чином має електронну природу за умови, що речовина знаходиться в нормальному стані. В надпровідному стані далеко від критичної температури основним "джерелом" тертя є фонони, а коефіцієнт тертя може зменшитися в кілька разів [посилання 1].


1. Сила тертя

1.1. Види

При наявності відносного руху двох контактуючих тіл сили тертя, що виникають при їх взаємодії, можна поділити на:

  • Тертя ковзання - сила, що виникає при поступальному переміщенні одного з контактуючих / взаємодіючих тіл відносно іншого і діюча на це тіло в напрямку, протилежному напрямку ковзання.
  • Тертя кочення - момент сил, що виникає при коченні одного з двох контактуючих / взаємодіючих тіл відносно іншого.
  • Тертя спокою - сила, що виникає між двома контактуючими тілами і перешкоджає виникненню відносного руху. Цю силу необхідно подолати для того, щоб навести два контактують тіла в рух один відносно одного. Виникає при мікроперемещеніях (наприклад, при деформації) контактуючих тіл. Вона діє в напрямку, протилежному напрямку можливого відносного руху.

У фізиці взаємодії тертя прийнято розділяти на:

  • сухе, коли взаємодіючі тверді тіла не розділені ніякими додатковими шарами / мастилами (у тому числі і твердими мастильними матеріалами) - дуже рідко зустрічається на практиці випадок. Характерна риса сухого тертя - наявність значної сили тертя спокою;
  • граничне, коли в області контакту можуть міститися шари і ділянки різної природи (окисні плівки, рідина і т. д.) - найбільш поширений випадок при терті ковзання.
  • змішане, коли область контакту містить ділянки сухого і рідинного тертя;
  • рідинне (в'язке), при взаємодії тіл, розділених шаром твердого тіла (порошком графіту), рідини або газу ( мастила) різної товщини - як правило, зустрічається при терті кочення, коли тверді тіла занурені в рідину, величина в'язкого тертя характеризується в'язкістю середовища;
  • еластогідродінаміческое, коли вирішальне значення має внутрішнє тертя в змащувальні матеріали. Виникає при збільшенні відносних швидкостей переміщення.

У зв'язку зі складністю фізико-хімічних процесів, що протікають в зоні фрикційного взаємодії, процеси тертя принципово не піддаються опису за допомогою методів класичної механіки.


2. Закон Амонтоном - Кулона

Не плутати з законом Кулона !

Основною характеристикою тертя є коефіцієнт тертя μ , Який визначається матеріалами, з яких виготовлені поверхні взаємодіючих тіл.

У простих випадках сила тертя F і нормальна навантаження (або сила нормальної реакції) N n o r m a l пов'язані нерівністю

| F | \ leqslant \ mu {N_ {normal}},

звертаються в рівність тільки при наявності відносного руху. Це співвідношення називається законом Амонтоном - Кулона.


2.1. Закон Амонтоном - Кулона з урахуванням адгезії

Для більшості пар матеріалів значення коефіцієнта тертя μ не перевищує 1 і знаходиться в діапазоні 0,1 - 0,5. Якщо коефіцієнт тертя перевищує 1 (Μ> 1) , Це означає, що між контактуючими тілами є сила адгезії N a d h e s i o n і формула розрахунку коефіцієнта тертя змінюється на

\ Mu = \ frac {F} {N_ {normal} + N_ {adhesion}} .

3. Прикладне значення

3.1. Тертя в механізмах і машинах

У більшості традиційних механізмів ( ДВС, автомобілі, зубчасті шестерні і пр.) тертя відіграє негативну роль, зменшуючи ККД механізму. Для зменшення сили тертя використовуються різні натуральні і синтетичні масла і мастила. У сучасних механізмах для цієї мети використовується також напилення покриттів ( тонких плівок) на деталі. З мініатюризацією механізмів і створенням мікроелектромеханічних систем (МЕМС) і наноелектромеханічні систем (НЕМС) величина тертя в порівнянні з діючими в механізмі силами збільшується і стає досить значною (\ Mu \ geqslant 1) , І при цьому не може бути зменшена за допомогою звичайних мастил, що викликає значний теоретичний і практичний інтерес інженерів і науковців до даної області. Для вирішення проблеми тертя створюються нові методи його зниження в рамках трибології і науки про поверхню (англ.).


3.2. Зчеплення з поверхнею

Наявність тертя забезпечує можливість переміщатися по поверхні. Так, при ходьбі саме за рахунок тертя відбувається зчеплення підошви з підлогою, в результаті чого відбувається відштовхування від підлоги і рух вперед. Точно так само забезпечується зчеплення коліс автомобіля з поверхнею дороги. Зокрема, для збільшення величини цього зчеплення розробляються спеціальні типи гуми для покришок, а на гоночні боліди встановлюються антикрила, сильніше притискають машину до траси.


4. Журнали


Література

  • Крагельською І. В., Щедров В. С. Розвиток науки про терті. Сухе тертя. М.: Изд. АН СРСР, 1956.
  • Фролов, К. В. (ред.) Сучасна трибология: Підсумки і перспективи. ЛКИ, 2008.
  • Bowden FP, Tabor D. The Friction and Lubrication of Solids. Oxford University Press, 2001.
  • Persson Bo NJ: Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 2002.
  • Popov VL Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr-und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation, Springer, 2009.
  • Rabinowicz E. Friction and Wear of Materials. Wiley-Interscience, 1995.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Радіаційне тертя
Тертя кочення
Сила тертя ковзання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru