Закон поверхностного трения

Формулы (4.14) и (4.15) представляют приближенный закон поверхностного трения, распространенный в расчетах процессов обработки металлов давлением. Он имеет следующую математическую формулировку [c.204]

При получении закона трения использованы относительные функции, учитывающие влияние вдува в закрученный поток на поверхностное трение в направлении оси х [c.129]

Закон трения и формпараметры течения будут использованы при рассмотрении инженерных методов расчета трения. Но для равномерно распределенного вдува формула, по которой можно непосредственно рассчитать коэффициент поверхностного трения, получена обобщением опытных данных [c.131]

Мы видели, что одним из основных законов внешнего трения твердых тел является существование статического трения. Если мы обратимся к законам трения движения при внешнем трении твердых тел, то основным отличием внешнего трения от внутреннего будет служить существенно иное влияние скорости на оба вида трения. Внутреннее трение, как мы видели (стр. 11—13), пропорционально скорости относительного скольжения двух тел, разделенных смазочной прослойкой (постоянной толщины). При внешнем же трении скорость обычно незначительно влияет на величину силы трения. В тех случаях, где это влияние обнаруживается, оно обычно может быть объяснено изменениями поверхности скольжения, зависящими от скорости скольжения и сопровождающих его процессов. Так, обычно процесс скольжения сопровождается нагреванием поверхности, окислением, разрушением поверхностных слоев, в том числе смазочных (если они есть), механическим повреждением (износом поверхности) и др. Поэтому неудивительно, что изменение скорости движения, меняя интенсивность указанных процессов, способно существенно изменять и сопротивление движению. [c.185]

В дальнейшем фундам, исследования в Э. переместились в квантовую релятивистскую область, В частности, только квантовая Э. объяснила устойчивость вещества, ибо по законам классич. Э. ускоренно движущиеся электроны в ато.мах должны были бы непрерывно растрачивать энергию ка излучение и в конце концов упасть на ядра. Вместе с тем при учёте квантового характера движения нерелятивистских заряж. частиц, составляющих материальные тела, законы классич. Э., описывающие взаимодействие этих частиц посредством классич. полей, позволяют объяснить подавляющую часть происходящих вокруг нас явлений. Сюда относятся не только электрич,, магн. и оптич. свойства твёрдых тел, жидкостей и газов, но и их др. макроскопич. характеристики (упругость, теплопроводность, поверхностное трение, вязкость и т, д.). [c.519]

При обсуждении физического смысла закона стенки важно отметить, что это соотношение само по себе не способно описать закон трения, связывающий касательное напряжение на стенке с другими параметрами потока, особенно чй, q а х. Закон стенки должен собственно рассматриваться как искусственный прием, позволяющий описать поток с турбулентным касательным напряжением, причем особо оговаривается, что на стенке скорость равна нулю, а трение подчиняется ньютоновскому соотношению. В случае ламинарного потока тот же искусственный прием позволяет описать полное поле касательного напряжения и определить профиль скорости, распределение количества движения и величину касательного напряжения на стенке. С другой стороны, в турбулентном пограничном слое поверхностное трение при больших числах Рейнольдса обычно рассчитывается из потери количества движения, т. е. на основании профиля средних скоростей, в котором закон стенки не проявляется в явном виде. В свою очередь распределение касательного напряжения на стенке устанавливает характер средних линий тока в области потока, где закон стенки справедлив. В этой области характер линий тока не зависит непосредственно от толщины области возмущенного потока с крупномасштабной турбулентностью, но косвенно зависит через влияние этой толщины на [c.146]

Допустим, при осадке тела А (рис. 30) зона прилипания занимает участок ЬЬ а зоны скольжения — участки аЬ и а Ь. Тогда можно утверждать, что на последних участках действуют силы трения скольжения, которые в первом приближении пропорциональны давлению согласно закону Амонтона. Что же касается участка ЬЬ, то здесь будут действовать статические (неполные) силы трения, величина которых определяется величиной сдвигающих напряжений на контакте, возникающих при деформации тела. В точке с на оси тела сдвигающие напряжения отсутствуют, поэтому и сила трения здесь равна нулю. По мере удаления от оси стремление к поверхностному сдвигу растет, соответственно возрастают силы трения. В точках Ь и Ь сдвигающие напряжения достигают критического значения, после чего возникает скольжение и силы трения на участках ад и а б начи-нают подчиняться уже законам кинетического трения. [c.42]

Один из основных механизмов сухого поверхностного трения металлических тел состоит именно в пластических деформациях тонкого слоя. Вследствие шероховатости поверхностей, взаимного их сжатия и относительного скольжения даже при малых давлениях происходит непрерывное истирание и образование новых неровностей, т. е. явление пластических деформаций и разрушений выступов с образованием новых впадин . При этом, очевидно, основную роль играет кристаллическая структура тел, определяюш.ая образование новых неровностей в процессе износа. При малых давлениях р заполнение пустот будет малым, число выступов , которые удерживают давление, будет невелико и эти несущие выступы будут удалены друг от друга, т. е. будут действовать независимо. Вследствие давления и скольжения в этих выступах будут происходить пластические деформации, и их несущая способность по отношению к давлению р будет прямо пропорциональна эффективной площади Fp поперечных сечений всех выступов , приходящихся на единицу площади поверхности. Поскольку эффективная площадь сдвига определяющая несущую способность этих выступов по отношению к касательному напряжению т, будет прямо пропорциональна F , то и напряжение трения т будет прямо пропорционально давлению р (закон Кулона) [c.203]

Однако точные законы моделирования еще далеко не выяснены. Начиная с 1935 г. С/(Не) обычно расчленяют на поверхностное трение и сопротивление формы (сопротивление, вызванное наличием следа или вихрей). [c.153]

Положение отрыва определяется условием равенства нулю коэффициента поверхностного трения. Поэтому оно может быть определено путем экстраполяции кривой с/ как функции расстояния в точку, где j = О, но, поскольку в окрестности точки отрыва касательное напряжение у стенки в сильной степени зависит от расстояния, для выражения закона распределения скорости у стенки недостаточно знать только расстояние от стенки, касательное напряжение, вязкость и шероховатость поверхности. Ротта предлагает улучшенную форму закона распределения скорости у стенки [c.157]

Закон трения поверхностное трение из-за шероховатостей на плоскостях бойков (или поверхностях ручьев штампа) создает значительное сопротивление течению металла и приводит к образованию зон затрудненной деформации. Чтобы снизить вредное влияние трения на течение металла, рабочие поверхности штампов тщательно обрабатывают, шлифуют и полируют. [c.231]

Теория турбулентного пограничного слоя в том виде, как она представлена здесь, является в лучшем случае предварительной, поскольку она ограничена некоторыми полуэмпирическими аспектами. Однако эта теория дает выражения для поверхностного трения и теплопередачи, хорошо совпадающие с результатами измерений, и, таким образом, вселяет надежду в тех, кто желает применять ее к задачам, экспериментальные данные для которых еще не получены. Как всегда, такие применения должны делаться с осторожностью, так как теория не может быть полностью выведена из основных законов и зависит от экспериментально определяемых постоянных. Однако в этом отношении предлагаемая теория не отличается от любой другой теории турбулентного пограничного слоя. Построение теории турбулентного пограничного слоя, исходящей из основных законов, остается одной из важных нерешенных задач газовой динамики. [c.277]

Косвенные методы определения поверхностного трения основаны на измерении распределения скорости по толщине пограничного слоя, при этом используется предположение об универсальности закона влияния стенки (1.3). Эти методы могут быть разделены на две группы. Одна из них включает измерение скорости в области вязкого подслоя турбулентного пограничного слоя, а другая - в зоне турбулентного ядра слоя. [c.41]

Возникновение силы трения скольжения обусловлено многими факторами, среди которых существенную роль играют степень шероховатости поверхностей трущихся тел, силы сцепления, возникающие между частицами поверхностных слоев трущихся тел, и твердость трущихся тел. Если соприкасающиеся тела достаточно тверды и хорошо отполированы, то сила трения скольжения резко уменьшается. Но в инженерных расчетах силу трения скольжения всегда приходится принимать во внимание. Обычно при этом исходят из установленных опытным путем общих законов трения скольжения в покое, которые формулируются следующим образом [c.118]

Применим к течению в пограничном слое закон о количестве движения. Этот закон гласит изменение количества движения (масса X скорость) выделенного параллелепипеда в единицу времени в общем случае равно сумме массовых (тяжести) и поверхностных (давления и трения) сил, действующих на параллелепипед. [c.110]

В то же время основной задачей теории изнашивания является установление критериев, с помощью которых можно было бы предсказать скорость (или интенсивность) изнашивания, наступление предельного состояния поверхностных слоев, переходы от одного вида изнашивания к другому. Наиболее общим и перспективным в исследовании и описании процессов изнашивания является термодинамический подход, в основе которого лежат законы сохранения энергии и принцип увеличения энтропии при необратимых процессах (первое и второе начала термодинамики). Целесообразность такого подхода также объясняется тем, что в основе современных теорий прочности твердых тел и строения вещества лежат энергетические концепции, а процесс трения всегда сопровождается диссипацией энергии. При этом совокупность происходящих физико-химических процессов, обусловливающая изменение структуры материала, энтропии трибосистемы и ее изнашивание (разрушение), может быть описана с помощью законов неравновесной термодинамики и термодинамических критериев (энерге- [c.111]

Если вся масса жидкости, поступающей в трубу парогенератора, прогревается до температуры насыщения, то по ходу потока значение коэффициента теплоотдачи (как и при кипении в большом объеме) меняется от значения, устанавливающегося при заданной скорости в однофазной среде, до значения при развитом пузырьковом, кипении насыщенной жидкости. Закономерность изменения коэффициента теплоотдачи ino длине парогенератора а=[ х) для данной жидкости при фиксированном давлении зависит от соотношения между скоростью. парообразования /(гр"), скоростью циркуляции Wo и недогревом жидкости на входе в трубу. А ед. Наиболее простой вид функции а от х наблюдается при высоких давлениях, когда изменение температуры насыщения по ходу потока пренебрежимо мало. При низких давлениях суммар ное сопротивление, обусловленное трением и ускорением смеси, при определенных соотношениях режимных параметров оказывается соизмеримым с абсолютным давлением в системе. При этом температура насыщения по ходу потока заметно. понижается, в связи с чем закон изменения t T, а следовательно, и коэффициента теплоотдачи а по длине трубы может существенно отличаться от зависимостей t T=f(x) и a=f x), устанавливающихся, при высоких давлениях. Обеднение теплоотдающей поверхности активными зародышами паровой фазы при понижении давления также влияет на вид функции ter от х. В этих условиях влияние скорости оказывается более значительным и переход от области конвективного теплообмена в однофазном потоке к области развитого поверхностного кипения происходит на участке трубы большей длины. [c.261]

Наиболее характерное отклонение от законов жидкостной смазки проявляется в том, что смазочное действие становится зависящим не только от вязкости смазочного вещества, но и от содержания в нем поверхностно-активных молекул, способных адсорбироваться на трущихся по-верхностяХ У Присутствие таких молекул даже в очень малых количествах, не способных сколько-нибудь заметно менять вязкость смазки, может значительно снижать коэффициент трения и в то же время — что в практическом отношении часто бывает значительно важнее — резко уменьшать износ или повреждение поверхностей при трении. [c.189]

При помощи термодинамических функций U, S, F описываются процессы превращения энергии при изменении состояния тела (например, при фазовых переходах), при распространении и передаче тепла как от внешних источников, так и выделяющегося под действием сил внутреннего трения, при увеличении или уменьшении поверхности тела и т. д. Поэтому закон соответственных состояний может быть распространен также на процессы превращения энергии, происходящие в теле, в частности на процессы распространения тепла, фазовые превращения и т. п. Из этого следует, что теплоемкости и Ср, теплота испарения жидкости Гм, коэффициенты поверхностного натя- [c.19]

Широкое применение закона Зибеля в теории обработки металлов давлением объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, применение условия Зибеля вместо закона Амонтона во многих случаях позволяет значительно упростить математические операции и получить более простые конечные формулы. Во-вторых, по мнению многих исследователей, закон Зибеля более правильно отражает физическую суть процесса трения, поскольку возникновение сил трения связано с пластической деформацией поверхностного слоя металла. [c.16]

Это выражение соответствует так называемому условию обтекания (непроницаемости), предусматривающему, что частицы деформируемой среды не проникают внутрь инструмента через его поверхность, но и не отрываются от нее, а лишь скользят по поверхности инструмента (рис. 100). Наряду с этим условием в зоне скольжения задается закон трения на контактной поверхности. Поверхностное напряжение р представим в виде суммы нор- [c.238]

Математическое моделирование, закон поверхностного разрушения твердых тел при трении в общем случае должны учитывать физические, химические, механические явления, контактную ситуацию, изменение геометрических характеристик твердых тел во времени, кинематику движения, структуру и состав поверхностных и приповерхностных слоев, образование химических поверхностных соединений, состояние смазочного слоя. Получение уравнений, характеризующих в общем случае процесс поверхностного разрушения при трении, должно базироваться на синтезе эксперимента и математических моделей, учитывающих физико-химические процессы, механику сплошных сред, термодинамику и материаловедческий аспект проблемы. Разрабатываемый теоретико-инвариантный метод расчета поверхностного разрушения твердых тел при трении основывается на уравнениях эластогидродинамической и гидродинамической теории смазки, химической кинетики, контактной задачи теории упругости, кинетической теории прочности и учитывает теплофизику трения, адсорбционные и диффузионные процессы. Цель данных исследований —в получении из анализа и обобщений экспериментальных результатов критериальных уравнений с широкой физической информативностью структурных компонентов, полезных для решения широкого класса практических задач и необходимых для ориентации в направлении постановки последующих экспериментальных работ. Исследования в данной области будут углубляться и расширяться по мере развития знаний о физико-химических процессах, г[ротекающих при трении, получения количественных характеристик и развития математических методов, которые обобщают опытные наблюдения. [c.201]

Экспериментальные данные, относяш,иеся к характеристикам сжимаемого турбулентного пограничного слоя при воздействии на него переноса тепла и массы, очень немногочисленны. В частности, ош,ущается необходимость в дополнительном измерении профилей температуры и скорости. С этой целью были измерены профили полного давления и температуры в пограничном слое пористой плоской пластины при вдуве воздуха и числе Маха 6,7. По результатам измерений были определены различные характеристики пограничного слоя, например профиль скорости, нарастание толш,ины пограничного слоя, поверхностное трение, интенсивность теплоотдачи. Полученные данные использовались для определения закона трения на основании теории длины нути смешения и аналогии Рейнольдса. [c.398]

Гарнер представил уравнение количества движения в том же виде, что и Хоуарт [24]. Приняв для поверхностного трения степенной закон [25], он ввел два параметра [c.164]

Видимо, поэтому в основных курсах гидродинамики предпочтение отдается феноменологическому выводу уравнений Навье — Стокса. Последний имеет простую логическую структуру и опирается главным образом на две аксиомы о короткодействии внутренних сил, которые, следовательно, сводятся к силам поверхностным, и о тензорном законе вязкого трения, обобщающем закон Ньютона. При этом лине11пая связь между касательными напряжениями и скоростями деформаций может рассматриваться как имеющая источник в термодинамике необратимых процессов. В такой постановке, по сути дела, отсутствует модельный элемент, за исключением того, что жидкость есть подвижная сплошная среда, в которой касательные напряжения возникают лишь при наличии скоростей деформаций, т. е. течения. [c.6]

Для произвольных чисел Прандтля применимы способы Н. Кёрла [ ], 1 4 и Г. М. Лиллея [ ]. В обоих способах используется закон вязкости (13.4а) с коэффициентом Ь, определяемым формулой (13.23) и зависящим самое большее еще только от х, следовательно, функция fx (Т) предполагается линейной. Н. Кёрл вычисляя параметры динамического пограничного слоя при повышении давления, предполагает известным профиль температур, но допускает при этом возможность переменной температуры стенки. В работе того же автора указывается способ расчета теплопередачи, если известно распределение касательного напряжения на стенке. Г. М. Лиллей определяет поверхностное трение и коэффициент теплопередачи при переменной темпера- [c.331]

В условиях безградиентного турбулентного пограничного слоя (при dpidx = 0) значения коэффициента поверхностного трения, определенные с помощью косвенных методов первой и второй групп, хорошо согласуются как между собой, так и с опытными данными, полученными прямым весовым способом. Однако при использовании косвенных методов для определения поверхностного трения в пограничном слое с продольным градиентом давления наблюдается явное расслоение опытных точек по этим группам [8]. Это расслоение опытных значений поверхностного трения обусловлено тем, что при dpidx Ф О логарифмический закон распределения скорости (1.5) в турбулентном ядре пограничного слоя, положенный в основу второй группы косвенных методов, не всегда согласуется с опытным распределением скорости [8J. [c.41]

Существует характерная степень расширения в вихревой трубе (или относительная доля охлажденного потока) (рис. 4.11), при которой кинетическая энергия вынужденного вихря становится больше исходной. На режимах вращения вынужденного вихря отстает от закона вращения твердого тела — со = onst. Избыточная кинетическая энергия свободного вихря расходуется на трение о стенки (работа внешних поверхностных сил) и на работу внутренних поверхностных сил. При турбулентном течении пульсационное движение непрерывно извлекает энергию из ос-редненного движения. Эта чдсть энергии обеспечивает работу переноса турбулентных молей в поле радиального фадиента статического давления [121, 122]. Если допустить, что под действием турбулентности перемещаются среднестатистические турбулентные моли с массой dm, совершающие элементарные циклы парокомпрессионных холодильных машин, то можно найти работу, затраченную на их реализацию. Объем турбулентного моля и путь его перемещения невелики по сравнению с контрольным объемом П, поэтому изменение температуры при изобарных процессах теплообмена моля с окружающими его частицами незначительно. Это позволяет, не внося существенной погрешности, заменить цикл Брайтона циклом Карно. Тогда работа по охлаждению выделенного контрольного объема П равна сумме элементарных работ турбулентных молей [c.206]

Взаимодействие микровыступов при трении происходит в течение очень короткого времени (Ю -КН с), за которое к контакту подводит ся болыпое количество энергии. Для таких условий законы классической термодинамики не выполняются материал тонкого поверхностного слоя преобразуется, в результате в зоне соударения неровностей поверхностей образуется магма-плазма. Этот процесс сопровождается эмиссией электронов. [c.86]

Структура метода расчета на износ с учетом физических, химических и механических факторов. Проблема трения, износа, смазки является комплексной и базируется на фундаментальных законах физики, химии, механики сплошных сред, термодинамики, материаловедения. Закон изнашивания твердых тел в общем случае должен учитывать физические, химические, механические явления, протекающие в контакте, а также изменение контактной ситуащ1и (геометрических характеристик контакта, кинематики движения, структуры, состава приповерхностных и поверхностных слоев материалов, химических соединений на поверхностях твер- [c.178]

Рассмотрим равновесие газа и жидкости при образовании капель. В силу вязкостного трения газ захватывает частицы жидкости, деформируя ее поверхность с образованием волн. Если силы поверхностного натяжепия меньше сил, определяемых скоростным напором газа, то с гребней волн отрываются капли, происходит их унос, т. е. нарушение гидродинамической устойчивости газожидкостной системы. Отрыв капель происходит на границе между газом и жидкостью, т. е. в зоне действия сил вязкостного трения — ламинарной зоне, для которой коэффициент трения определяется законом Пуазёйля = Aj/Re. Запишем условие начала образования капли диаметром d, когда ее внутреннее давление от сил поверхностного натяжения уравновешивается скоростным напором [c.84]

Но при помощи термодинамических функций и. 3, Р описываются процессы превращения энергии ири изменении состояния тела, например при фазовых переходах, при распространении и передаче тепла как от внешних источников, так и под действием сил внутреннего трения, ири увеличении или уменьшении поверх-иости тела и т. д. Поэтому закон соответственных состояний может быть распространен и на различные процессы превращения энергии, ироисходящие в теле, в частности на процессы распространения тепла, фазовые превращения и т. и. Из этого следует, что теплоемкости и Ср, теплота испарения жидкости Гм, коэффициенты поверхностного натяжения ст, вязкости р, и теплопроводности А- в жидком и газообразном состояниях должны для термодинамически подобных веществ определяться следующими общими зависимостями [c.20]

Создание высокопроизводительных машин и скоростных транспортных средств, форсированных по мощностям, нагрузкам н другим рабочим характеристикам, неизбежно приводит к увеличению ннтенсивиостн и расширению спектра вибрационных и виброакустических полей. Этому способствует также широкое использование в промышленности и строительстве высокоэффективных вибрационных и виброударных процессов. Вредная вибрация нарушает планируемые конструктором законы движения машин, механизмов и систем управления, порождает неустойчивость процессов и может вызвать отказы и полную расстройку всей системы. Из-за вибрации увеличиваются динамические нагрузки в элементах конструкций, стыках и сопряжениях, снижается несущая способность деталей, инициируются трещины, возникают усталостные разрушения. Действие вибрации может приводить к трансформированию внутренней структуры материалов и поверхностных слоев, изме-йению условий трения и износа на контактных поверхностях деталей машин, нагреву конструкций. [c.9]

При микроскопическом исследовании контакта деталей в условиях высоких нагрузок и температур установлена [56] возможность образования магмы-плазмы (рис. 5.2). Вгшимодействие микроконтактов происходит за очень короткое время (10" . .. 10 с), в течение которого к контакту подводится большая энергия. Для таких условий законы классической термодинамики не выполняются материал тонкого поверхностного слоя преобразуется, в результате в зоне соударения неровностей образуется магма-плазма процесс сопровождается эмиссией электронов. Об экзоэлектронной эмиссии при трении см. работу [151. [c.98]

На протяжении почти всей истории развития науки о трении твердых тел основной тенденцией являлось увеличение твердости материа.тюв триботехнического назначения или их поверхностных слоев. Эта тенденция соответствовала законам трения и эмпирическим закономерностям [83 ]. Увеличение твердости контактирующих поверхностей приводит к уменьшению площади фактического контакта трущихся материалов и снижению макроскопических [шпряжений сопротивления относительному перемещению. Вместе с тем напряжения и энергия, рассеиваемая на отдельных микронеровностях, могут возрастать. Для материалов, близких по типу структурного упорядочения и характеру межатолмных взаи.модействий, возрастание твердости является косвенным, но надежным признаком уменьшения химической и адгезионной активности. Усиление связей между атомами твердого тела затрудняет подстройку его кристаллической решетки, необходимую для установления когерентной границы и образования новых межатомных связей при адгезионном взаимодействии. [c.4]

В большинстве своем принятые в теории Герца допущения касаются именно тех свойств, которые составляют предмет изучения в трибологии. Поэтому возникла необходимость постановки контактных задач для шероховатых поверхностей при линейном и нелинейном законах деформирования поверхностного слоя, с учетом трения и адгезии, а также для вязкоупругих и неоднородных тел, тел с покрытиями [6]. В теории контактного взаимодействия появился новый класс так называемых износоконтактных задач, при постановке которых учитывается изменение формы и/или размеров контактирующих тел в процессе их изнашивания. [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...