Мета роботи: Визначити сили тертя в залежності від навантаження

11.1 Короткі теоретичні відомості

Тертя спокою – тертя двох тіл при мікрозміщеннях, до переходу до відносного руху.

Тертя руху – тертя двох тіл, що перебувають у відносному русі.

Тертя ковзання – тертя руху двох твердих тіл, при якому швидкості тіл у місцях різні по величині й напрямку, або по величині, або по напрямку.

Тертя катання – тертя руху двох твердих тіл, при якому їх швидкості в місцях торкання однакові по величині й напрямку.

Сила тертя – сила опору при відносному переміщенні одного тіла на поверхні іншого під дією зовнішньої сили.

Найбільша сила тертя спокою – сила тертя спокою, будь-яке перевищення якої веде до виникнення руху

Поверхня тертя – поверхня тіла, що приймає участь в терті.

Зовнішнє тертя поділяють на тертя ковзання та тертя кочення. При зовнішньому терті ковзання взаємодія твердих тіл обумовлена процесами, що відбуваються в тонких (до 10 мкм) поверхневих шарах цих тіл. Вона може відбуватись при відсутності змащувального матеріалу (сухе тертя) або при наявності його в зоні контакту в кількості, що виключає виникнення гідродинамічних ефектів (тертя при граничному змащенні).

При зовнішньому терті завжди відбувається деформування тонких поверхневих шарів тіл, що взаємодіють. Кількісною мірою зовнішнього тертя є сила зовнішнього тертя (F_тр). Дуже часто силу тертя порівнюють з зовнішньою силою, що прикладають до контактуючих твердих тіл викликаючи їх ковзання. Ця сила дорівнює силі тертя, але має протилежний напрямок.

Експериментально визначено, що при зсуві сила тертя зростає і при збільшенні зміщення одного твердого тіла відносно іншого до деякого значення залишається незмінною і незалежною від переміщення. Або зменьшується до деякого значення, також незалежно від переміщення. Відносне мікрозміщення (d) двох твердих тіл при терті виникає в межах переходу від стану спокою до відносного руху.

Сила тертя меньша сили тертя спокою і залежить від зсуву, та називається неповною силою тертя спокою. Відношення сили тертя до нормальної сили відносно поверхні тертя зовнішньої сили (або нормальної складової цієї сили) називається коефіцієнтом тертя.

Ще наприкінці 15 століття Леонардо да Вінчі запропонував формулу:

F_тр=f×N, (12.1)

де F – сила тертя;

N – сила реакції опори;

f – коефіцієнт тертя (f_{сталь по сталі} = 0,20, f_{сталь по льоду} = 0,015).

Кулон у 18 столітті запропонував формулу:

F_тр= А+f×N, (12.2)

де А – сила схоплення або молекулярна складова.

Таким чином тертя – це процес, який має молекулярно-механічну природу.

Визначення сил та коефіцієнтів тертя має великий практичний та теоретичний інтерес. В процесі тертя відбувається перетворення роботи зовнішніх сил найбільшим чином в теплоту, а силові взаємодії викликають руйнацію поверхневих шарів деталей нерухомих з'єднань, тобто їх зношування. Велике значення сили тертя мають в забезпеченні роботи машин та безпеки руху. Використовуючи загальні положення теорії взаємодії твердих тіл при зовнішньому терті, можливо при мінімальних витратах отримувати суттєвий ефект.

Схема для визначення сили тертя представлена на рисунку 12.1

Рисунок 12.1 – Схема для визначення сили тертя

12.2 Обладнання та матеріали