Коэффициент трения

Схема действия сил при трении скольжения: W - сила прижатия (например, сила тяжести), N - нормальная сила реакции опоры, F - приложенная сила, что заставляет тело скользить по поверхности, F f - сила трения скольжения.

Коэффициент трения - это величина, характеризующая силу трения и обычно обозначается μ, k или f. В зависимости от вида трения отличают и соответствующий коэффициент трения.

Коэффициент трения - характеристика, которая применяется при выполнении технических расчетов, характеризующих фрикционные взаимодействия двух тел. В зависимости от вида перемещения одного тела по другому различают: коэффициент трения при сдвиге - скольжения и коэффициент трения при качении. В свою очередь, при скольжении в зависимости от величины тангенциальной силы различают коэффициент неполного трения скольжения, коэффициент трения покоя и коэффициент трения скольжения. Все эти коэффициенты трения могут изменяться в широких пределах в зависимости от шероховатости и волнистости поверхностей, характера пленок, покрывающих поверхности.


1. Трения скольжения

Коэффициент трения скольжения - отношение силы трения F_f к реакции N, направленной по нормали к поверхности соприкосновения, которая возникает при приложении нагрузки.

Первые научные рассуждения на тему трение твердых тел были обнаружены в записях Леонардо да Винчи. У них много правильных утверждений, подкрепленных расчетами, например, указано на пропорциональность сопротивления трения нагрузке на поверхности тел, трущихся и на то, что тела с шероховатой поверхностью имеют большее сопротивление трения. Таким образом, закон, согласно которому сила трения прямо пропорциональна нагрузке, т.е.

F_f = \ mu \ cdot N

был открыт Леонардо да Винчи, который считал, что коэффициент трения обычно равна 0,25.

В 1699 году оригинальные работы на тему трения в ежегодниках Французской королевской академии наук опубликовал Г. Амонтон. Он снова открыл забытый закон трения Леонардо да Винчи: сила трения пропорциональна нагрузке на трущиеся поверхности, не зависит от размеров тел, а коэффициент трения не изменяется и является равным 0,3.

Впервые понятие о коэффициенте трения применил Леонардо да Винчи, позднее Г. Амонтон, предложив формулу

\ Mu = \ frac {F_f} {N}
Коэффициент трения качения f ; Rp - Асимметричная реакция поверхности качения; N - Прижимная сила; F_t - Сила трения качения

Иногда эту формулу ошибочно называют законом Кулона. Кулон предложил совершенно другую формулу

f = k + \ frac {{{\ Alpha} _ {0}}} {N},

где k - коэффициент, зависящий от свойств поверхностей тел; {{\ Alpha} _ {0}} - Коэффициент сцепления этих поверхностей.

Под поверхностью трения понимают номинальную поверхность твердого тела, на которой осуществляется взаимодействие твердых тел при внешнем трении. Определение сил и коэффициентов трения имеет большой практический и теоретический интерес. Известно, например, что значение коэффициента трения с увеличением гладкости поверхности уменьшается, но при очень высокой степени гладкости начинает резко расти. С увеличением гладкости уменьшается значение когезийного компонента ( когезия - сцепление молекул ( атомов, ионов) в физическом теле. Это обусловлено межмолекулярным взаимодействием и (или) химической связью), так как уменьшается количество неровностей, деформируются или срезаются, но постепенно начинают расти фактическая площадь контакта и коэффициент трения.


2. Трения качения

Для трения качения коэффициент трения качения равен отношению момента трения качения M t в притисковои силы N. Этот коэффициент имеет размерность в единицах длины ( метр).

f = \ frac {M_t} {N}

Источники

Теория механизмов и машин / А. С. Кореняко; Под ред. М. К. Афанасьева.-К. : Высшая школа. Главное изд-во, 1987. - 206с.