ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фрикционные автоколебания и устойчивость скольжения из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " Фрикционные автоколебания. В природе и технике часто возникают автоколебания, вызванные трением. Они приводят к появлению скрипов, которые сопрововдают движение при контактировании поверхностей трения (шелест листвы, скрип колес трамвая на поворотах, шарканье обуви при ходьбе, движение смычка по струнам и др.). В ряде случаев фрикционные автоколебания приводят к нарушению нормальной работы машин, их поломке или ускоренному изнашиванию поверхностей трения. Они возникают при включении автомобильных и тракторных сцеплений, при торможении объектов, в силовых передачах локомотивов при взаимодействии колесной пары с рельсом. Они препятствуют равномерному движению суппортов металлорежущих станков, соприкасающихся частей измерительных приборов, следящих устройств и других узлов машин. [c.114] Для возникновения фрикционных автоколебаний необходимы условия, присущие автоколебательным системам. Этим условиям соответствует наличие в системе источника энергии неколебательного характера, колебательной системы, клапанного механизма, подающего порциями энергию в колебательную систему, и обратной связи. [c.114] При движении тела влево оно по инерции проходит то положение, в котором пружина не нагружена продолжая движение в том же направлении, тело сжимает левую пружину, растягивая правую, а затем, достигнув крайнего левого положения, под действием пружин начинает двигаться с ускорением вправо, т.е. в ту же сторону, что и лента. В какой-то момент времени скорости тела и ленты сравниваются и они начинают двигаться вместе до следующего срыва, затем процесс повторяется. В рассмотренном случае движение системы при фрикционных автоколебаниях включает этапы относительного скольжения и относительного покоя поверхностей трения тела и ленты. [c.115] В соответствии с общей классификацией элементов автоколебательных систем в этой модели источником энергии является двигатель, приводящий ленту в движение колебательная система включает массу тела и пружины. Роль клапанного устройства, подающего порциями энергию в колебательную систему, выполняют контактирующие поверхности, имеющие нелинейную зависимость силы трения от скорости скольжения. Указанная зависимость определяет либо движение тела с лентой, либо его проскальзывание относительно ленты. Обратной связью в этой системе являются пружины, которые в определенном положении (при определенном значении упругой силы) срывают тело и оно начинает скользить. [c.115] Как показано выще, нелинейная силовая характеристика трения на контактирующих поверхностях, управляющая фрикционными автоколебаниями системы, зависит от многих факторов. [c.115] Для того чтобы динамическая система начала соверщать колебания, она должна иметь ненулевые начальные условия или силовое внешнее воздействие причем колебания будут тем значительнее, чем резче меняется внешняя сила или неблагоприятнее сочетание начальных условий. [c.115] Вследствие многообразия различных условий, приводящих к возникновению фрикционных автоколебаний, появились различные теории их возникновения. Как показано в работах [16, 18, 19], эти теории не исключают одна другую. Так, Н.Л. Кайдановский и С.Э. Хайкин причину возникновения фрикционных автоколебаний усматривали в наличии падающей нелинейной зависимости силы трения относительной скорости скольжения (см. рис. [c.115] Недостатком многих исследований было то, что силу трения во многих работах приравнивали силе Т в упругой связи с приводом, в то время как при резком изменении скоростей движения ползуна возникают инерционные силы, вносящие существенные погрешности в определение сил трения. [c.116] Геккер [4, 16] провел расчет фрикционных автоколебаний в динамической системе, представленной на рис. 4.26. При этом были приняты следующие исходные данные сила трения покоя превышает силу трения скольжения Fj. демпфирование в системе отсутствует (Ь = 0) сила трения = onst при скольжении. [c.116] В результате этого упрощенного расчета (6 = О и Fj = onst), выкладки которого опущены, удалось получить весьма важные данные. [c.117] Сопоставив графики ускорений ползуна X, полученные экспериментальным (см. рис. 4.27, б) и расчетным (см. рис. 4.28, а) путем, устанавливаем, что на реальном объекте срыв ползуна начинается не мгновенно, а постепенно, так как постепенно нарушаются связи на. фрикционном контакте. В расчетах ускорения изменяются скачком. В остальном по характеру графики ускорений при экспериментах и расчетах весьма близки. Расчетные и экспериментальные фафики ускорений в момент остановки ползуна можно считать идентичными. [c.117] Кудинов [18] предложил рассматривать фрикционные автоколебания как результат связанных колебаний тела в нормальном г и тангенциальном х направлениях к поверхности трения. Количественная теория, основанная на этих соображениях, была разработана им для режима смешанного трения, т.е. при весьма малом количестве смазочного материала между поверхностями трения. [c.118] Здесь состояние устойчивого скольжения соответствует положению равновесия в одностепенной динамической модели при фиксированной скорости V и заданном уровне всплытия г/а. [c.118] Динамическая модель устойчива в той области значений ее параметров, в которой одновременно удовлетворяются все неравенства (4.93). [c.119] Из выражений (4.99) следует, что между колебаниями в нормальном и касательном направлениях к поверхностям трения существует для каждой гармоники свой сдвиг фаз. Факт существования сдвига бигармонических колебаний и сдвига фаз между ними был подтвержден различными исследованиями и, в частности, при испытании авиационных тормозов на стенде [19, 20]. [c.120] Анализ графиков, представленных на рис. [c.120] Вернуться к основной статье