Тела твердые — Внешнее трение

Сложность процессов, происходящих при контактных взаимодействиях твердых тел в условиях внешнего трения н приводящих к разрушению поверхностей трения, обусловила многочисленные методики для оценки свойств материалов узлов трения. Это привело к созданию обширного класса испытательных машин и стендов. [c.190]

Слои поверхностные твердых тел — Взаимодействие при внешнем трении и их изнашивание 6 [c.279]

Различают трение внешнее и внутреннее. Под внешним трением понимают трение между поверхностями различных тел, под внутренним — сопротивление взаимному перемещению частиц самого тела, т. е. внешнее трение принципиально отличается от внутреннего. Общим является то, что оба процесса связаны с потерей энергии. В зависимости от геометрии и характера относительного перемещения трущихся тел различают следующие основные виды внешнего трения — трение скольжения и трение качения. Внутреннее трение жидкостей значительно меньше внешнего трения твердых тел. Поэтому целью использования смазочных материалов является замена внешнего трения несмазанных поверхностей значительно меньшим внутренним трением смазочного материала. Внутреннее трение жидких смазочных материалов выражается вязкостью, являющейся физической константой для масел. В случае смазок, как уже отмечалось, вязкость их не является физической константой и при одном и том же составе смазки зависит от условий определения. [c.118]

Масла являются основными смазочными материалами машин. Они позволяют заменять внешнее трение твердых тел, неизбежно сопровождаемое изнашиванием, внутренним трением жидкости. При этом коэффициент трения может быть снижен в 100 и более раз. Жидкие смазочные материалы нельзя заменять пластичными или твердыми, если в зоне трения выделяется значительное количество теплоты, которая должна быть отведена. [c.143]

При исследовании физических основ явления трения различают трение внешнее и внутреннее. Внешнее трение — сопротивление относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательным к ним и сопровождаемое диссипацией энергии. Внутреннее трение — процессы, происходящие в твердых, жидких и газообразных телах при их деформации и приводящие к необратимому рассеянию механической энергии. [c.225]

Пусть человек стоит на абсолютно гладкой горизонтальной плоскости вблизи скрепленного с этой плоскостью тела. Так как на чел века не действуют внешние силы в горизонтальном направлении, то внутренними силами он не может вывести из равновесия в этом направлении свой центр масс. Но человек может оттолкнуться рукой от препятствия, т. е. внутренними силами вызвать внешнюю силу реакций препятствия и таким образом вызвать движение своего центра масс в горизонтальном направлении. Все, что движется по Земле, летает в воздухе, плавает по воде, совершает это с помощью внутренних сил, создавая внешние силы трения на твердых поверхностях внешних тел, отталкиваясь от воздуха или воды. [c.292]

Внешнее трение твердых тел сопровождается деформированием и разрушением выступов микронеровностей соприкасающихся поверхностей с отделением частиц их материала. При этом происходит необратимое изменение формы, размеров и свойств трущихся поверхностей, т. е. их износ. При трении весьма гладких поверхностей с малым давлением на них величина сил трения зависит главным образом от сил молекулярного взаимодействия, при этом нагрев и износ поверхностей почти отсутствуют. [c.77]

Влияние трения. На рис. 8.19 представлена упругая система с одной степенью свободы, в которой, однако, кроме внешней нагрузки и силы упругости действует также и сила трения. Эта сила может быть либо внешней, либо внутренней. В первом случае она является результатом трения движущегося твердого тела о неподвижную внешнюю среду. Во втором случае она возникает в самом теле в процессе его деформирования. [c.226]

Лучше изучены и значительно проще закономерности и природа внутреннего трения в жидкостях и газообразных телах, чем внешнее трение, возникающее при контакте твердых тел. Поэтому научные и инженерно-технические работники больше осведомлены в области внутреннего, чем внешнего трения. Правильных представлений о природе внешнего трения часто нет даже у тех специалистов, которые по роду своей деятельности постоянно сталкиваются с этой проблемой, не говоря уже о широких кругах читателей. [c.3]

Строго говоря, внешнее трение наблюдается только для твердых тел без смазочной прослойки, так как только в этом случае имеется непосредственный контакт двух тел и относительное перемещение обоих тел в области контакта (скольжение или качение). [c.11]

Однако очень часто трение двух твердых тел, например двух взаимно перемещающихся деталей машины, только кажется внешним при обычных, сравнительно грубых методах наблюдения. В действительности два твердых тела очень часто, а в практике это стараются осуществить почти всегда, разделены слоем некоторой вязкой жидкости (смазки) определенной толщины. Таким образом, при более тщательном рассмотрении то, что кажется нам внешним трением, по существу должно быть отнесено к внутреннему трению, к тому случаю трения, который был нами рассмотрен выше. Впервые эту общую весьма плодотворную и глубокую мысль о том, что внешнее трение твердых тел, в особенности в машинах при наличии смазочных веществ, сводится к внутреннему трению, высказал выдающийся инженер и ученый [c.90]

Оба фактора — сравнительно грубая шероховатость и силы молекулярного притяжения — способны только вызвать дополнительное увели пение силы трения, часто сопровождающееся нарушением закона Амон-тона, но не объяснить трение идеально гладких поверхностей и приложимость самого закона Амонтона. Для обоих этих факторов, второстепенное значение которых для объяснения внешнего трения мы показали, характерно то общее, что оба фактора по существу не связаны с атомно-молекулярным строением твердых тел и не учитывают его характера. Для шероховатости это очевидно. Для молекулярных сил справедливость сделанного замечания будет показана ниже. [c.142]

Таким образом, механизм развития энергии беспорядочного теплового движения молекул при трении в своей основе одинаков при внутреннем и при внешнем трении. Различие обоих случаев, по-видимому, связано с тем, что при внешнем трении твердых тел переход из одного по.тожения равновесия в другое совершают одновременно группы молекул, связанных между собой силами молекулярного сцепления, тогда как при внутреннем трении в жидкостях переход этот совершается отдельными атомами не одновременно и в основном независимо друг от друга. [c.146]

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]

До сих пор мы рассматривали внешнее трение как результат взаимного скольжения двух соприкасающихся твердых тел. Может ли быть трение в тех случаях, когда при движении соприкасающихся тел отсутствует скольжение соприкасающихся участков их поверхностей Первый пример, 1 оторый как будто позволяет дать положительный ответ на этот вопрос, — это трение верчения, например трение о пол опоры вертящегося волчка или трение стрелки компаса, вращающейся вокруг острия, служащего его точкой опоры. [c.223]

Для обеспечения внешнего трения необходимо, чтобы единичные неровности, имеющиеся на поверхности более твердого тела, обтекались более мягким материалом, по которому они скользят. Моделью такой неровности может быть принят единичный сферический сегмент. При скольжении его по пластически деформируемому полупространству впереди образуется валик, а сзади канавка. Сопротивление обусловлено объемным деформированием тонкого поверхностного слоя и преодолением адгезионных связей, возникающих между пленками, покрывающими твердые тела. Установлено, что обтекание материалом неровности переходит в накопление этого материала перед неровностью при выполнении следующего неравенства [c.193]

Тела твердые — Внешнее трение 190 [c.527]

Адгезионно-деформационная или молекулярно-механическая теория трения твердых тел (внешнего трения) дает представление о природе износа, главных действующих факторах, и показывает возможность описания основных закономерностей трения. Согласно этой теории процесс трения сопровождается комплексом явлений взаимодействием контактирующих поверхностей, физико-химическим изменением поверхностных слоев трущихся пар, разрушением (износом) поверхностей. В связи с существенной дискретностью фрикционного контакта, различием температурного и напряженного состояния в отдельных точках контакта, [c.160]

Для обеспечения внешнего трения необходимо, чтобы единичные неровности, имеющиеся на поверхности более твердого тела, обтекались материалом, по которому они скользят. Моделью такой неровности может быть принят единичный сферический сегмент. При скольжении его по пластически деформируемому полупространству впереди образуется валик, а сзади канавка. Сопротивление обусловлено объемным деформированием тонкого поверхностного слоя и преодолением адгезионных связей, возникающих между пленками, покрывающими твердые тела. [c.280]

Различают внутреннее трение, которое наблюдается в текучих средах, и внешнее — трение между двумя твердыми телами. В последнем случае на контактирующих поверхностях не должно быть пленки жидкости. Механизм внешнего трения еще не изучен в достаточной мере. Прежние представления о том, что причиной трения являются взаимное зацепление шероховатостей, выступов на контактирующих поверхностях,— слишком грубые и ограниченные. Ошибочно думать, что трение идеально отполированных поверхностей равно нулю. [c.26]

Опыт показывает, что в потоках вязких жидкостей или газов около поверхности твердого тела или у границы двух потоков жидкости, движущихся с разными скоростями, действие сил вязкости в разных областях течения проявляется неодинаково. Оно проявляется заметно там, где возникают большие поперечные градиенты скорости и, как следствие, касательные напряжения велики. По мере увеличения расстояния от стенки действие сил вязкости ослабевает и становится исчезающе малым на сравнительно небольшом удалении, В обычных условиях течения скорость частиц жидкости относительно обтекаемой поверхности и на самой поверхности равна нулю с увеличением расстояния от стенки она быстро увеличивается, приближаясь к скорости внешнего потока О), где поперечные градиенты скорости практически равны нулю, а касательные напряжения, возникающие вследствие трения, пренебрежимо малы. Течение в области, удаленной от поверхности, можно считать совпадающим с потенциальным течением идеальной жидкости и применять к нему закономерности теории идеальной жидкости. Эту область называют потенциальным или внешним потоком. Тонкий слой жидкости, прилегающий к поверхности обтекаемого тела и заторможенный вследствие трения, называют динамическим пограничным слоем. В пределах пограничного слоя касательное напряжение от трения очень велико даже при малой вязкости жидкости, поскольку очень велик градиент скорости в направлении, перпендикулярном поверхности тела. Во внешнем потоке инерционные силы преобладают над силами вязкости, поэтому уравнения Навье—Стокса переходят в уравнения движения идеальной жидкости. [c.18]

Внешним трением называется явление возникновения в месте контакта двух твердых тел касательных сил, препятствующих их относительному перемещению. [c.201]

Внутреннее трение в твердых телах проявляется как способность необратимо поглощать энергию, полученную телом в результате внешнего воздействия, например превращать в теплоту сообщаемую механическую энергию. [c.81]

Основные законы внешнего трения твердых тел [c.255]

Сложность процессов, протекающих в зоне контакта твердых тел, способствовала возникновению различных гипотез и теорий внешнего трения. Известны молекулярная, механическая, молекулярно-механическая, электрическая и другие теории трения. Наиболее глубокое развитие получила молекулярно-механическая теория внешнего трения, предложенная советским ученым И. В. Крагельским и независимо от него английским физиком Ф. Боуденом. Эта теория базируется на представлении о двойственной природе трения и дискретном характере контакта между реальными поверхностями твердых тел. Неровности на поверхности любого твердого тела обусловливают контакт на отдельных элементарных площадках (пятнах) касания. Общая площадь фактического контакта 5ф складывается из суммы площадей от- [c.256]

По современным представлениям 31, 70, 90] в1 Ешпее трение имеет молекулярно-.механическую природу. Сила сопротивления относительному скольжению складывается из сопротивления, обусловленного деформированием тонкого поверхностного слоя, внедрившимися микронеровностями н сопротивление.м, возникающим вследствие межмолекулярных взаимодейстзий з достаточно сближенных участках твердых тел. Таким образом, внешнее трение сопровождается инте11снвпым деформированием поверхностных слоев, менее жесткого нз взаимодействующих тел. Однако не всякий процесс деформирования поверхностных слоев можно считать внешним трением. Под внешним трение.м будем понимать такой процесс деформирования поверхностных слоев, когда не нарушается сплошность материала этих слоев, а деформациями его нижележащих слоев можно пренебречь. Э1И условия выполняются, когда [c.27]

Ориентировочно в 40-х годах XX века практически одновременно англичанами Ф.П. Боуденом, А.Дж. Муром, Д. Тейбором и И.В. Крагельским в России были предложены два взгляда на механизм трения твердых тел, согласно которому внешнее трение твердых тел имеет двойственную природу. Ф.П. Боуден и другие считали, что сила трения обусловлена в основном двумя причинами [2] с одной стороны, срезанием адгезионных связей, образующихся в зонах фактического касания твердых тел (адгезионную составляющую силы трения), а с другой - пропахиванием материала поверхности менее жесткого из взаимодействующих тел (деформационную составляющую силы трения). В Англии эту теорию стали называть адгезионно-деформационной. [c.90]

Рассмотрим движение твердого тела, закрепленного на неподвижной оси, вокруг которой оно может свободно вращаться (рис. 193) точка О — след этой оси. К одной из точек тела А приложена внешняя сила F. Кроме внешней силы F, на тело действуют и силы со стороны связей (реакции связей) — в пашем случае давление подш1шников, в которых закреплена ось тела. Мо это давление нормально к оси, если силы трения отсутствуют. Поэтому если мы выберем ось Гфа1цения за ось моментов, то момент сил реакции относительно этой оси будет равен нулю. Момент относительно оси враще- Рис. 193, ния дает только внешняя сила F. Разбив [c.403]

Так х ак при пластических деформациях в кристаллических телах образуются плоскости скольжения, то соххротивление таким деформациям обнаруживает черты сходства с закономерностями внешнего трения. Наоборот, трение твердых тел, разделенных жидкой прослойкой, по своему механизму должно быть отнесено к внутреннему. [c.21]

При скольжении двух твердых тел, разделенных смазочной прослойкой, мы имеем дело с кажуш имся внешним трением, механизм которого не отличается от механизма внутреннего трения в смазочной прослойке. [c.22]

При отсутствии смазочной прослойки (роль последней может играть не только специально введенная жидкая прослойка, по и случайные загрязнения, пленки влаги и т. п.) два твердых тела оказываются в непосредственном контакте при любой скорости относительного скольнюния. Такой режим трения называется сухим трением. Его закономерности отличны от закономерностей жидкостного трения или режима совершенной смазки. Это различие в основном объясняется следующим при внутреннем трении скорость частиц тела меняется непрерывно, без скачков и ее изменение характеризуется градиентом скорости при сухом, или истинно внешнем, трении при переходе от одного тела к другому в месте их взаимного контакта наблюдается скачок скорости, характеризующий скорость скольжения одного тела относительно другого. Поэтому все случаи трения, когда два твердых тела находятся во взаимном контакте, как, например, трение при наличии смазки при весьма малых ско- [c.104]

Больше того. Для характера наблюдаемых закономерностей важен даже не факт взаимного контакта трущихся тел, а наличие скачка скорости, хотя бы внутри смазочного слоя, если последний находится между обоими телами, разделяя их. Мы увидим далее, что такое поведение достаточно тонкого смазочного слоя, сближающее его свойство со свойствами пластичного твердого тела, возможно и в том случае, когда сд1а.зочная жидкость в большей толще, в объеме ведет себя, как подобает жидкости, не обнаруживая никаких скачков скорости при переходе от слоя к слою. Закономерности сухого, или внешнего, трения переходят в закономерности жидкостного трения при определенной, хотя и весьма малой толщине смазочной прослойки, зависящей от рода смазочной жидкости (см. стр. 187—188). [c.105]

Все эти примеры ясно показывают, что мир без трения покоя — есть мир воображаемый, не существующий, резко отличный от реального мира, с бесчисленными проявлениями трения покоя. Мы видели выше, что при внутреннем трении и явлениях сопротивления движению твердых тел, на нем основанных, сила трения пропорцио- Нальна скорости движения, уничтон аясь вместе с ней. Поэтому наличие статического трения указывает безошибочно на явления истинно внешнего трения, явления существенно иной природы, нежели явления внутреннего трения эти два вида трения должны подчиняться различным закономерностям. [c.109]

Внешнее трение твердых тел, согласно современным представлениям, имеет двойственную (молекулярно-ме-хаиическую или адгезионно-деформационную) природу. Считается, что контактирование твердых тел вследствие волнистости и шероховатости их поверхности происходит в отдельных зонах фактического касания. Суммарную площадь этих зон называют фактической, или реальной, площадью касания А г твердых тел. Под фактической площадью касания понимают зоны, в пределах которых межатомные и межмолекулярные силы притяжения и отталкивания равны. Фактическая площадь касания в пределах нагрузок, широко используемых в инженерной практике, невелика около 0,001 — 0,0001 номинальной кажущейся площади касания Лд. Вследствие этого Б зонах контакта возникают значительные напряжения, нередко приводящие к появлению в них пластических деформаций. Сила, сжимающая контактирующие тела, через фактическую площадь касания передается неровностям, вызывая их деформацию. Деформируясь, отдельные неровности образуют контурную площадь касания Ас. Деформация неровностей, как правило, упругая. Таким образом, при контактировании твердых тел следует различать номинальную 1 и образованные вследствие приложения нагрузки контурную 2 и фактическую 3 площади касания. Соответственно отношения нормальной нагрузки к этим [c.190]

При определении коэффициента внешнего трения необходимо исходить из напряженного состояния в зонах фактического касания. В общем случае вследствие распределения вершин микронеровностей по высоте микроиеров-ности в зависимости от глубины внедрения могут деформировать материал поверхности менее жесткого тела упруго, упругоиластнчески или пластически. Границы между каждым из Ердов деформирования определяют, решая соответствующие контактные задачи теорий упругости и пластичности. Однако в ряде случаев (например, при трении резин, а также металлов при небольших контурных давлениях) в зонах касания возникают упругие деформации. Как показывает анализ, при внедрениях, соответствующих пластическим деформациям, в зонах касания поверхностей с наиболее распространенными Б инженерной практике параметрами шероховатостей основные силовые взаимодействия приходятся ia микронеровности, деформирующие материал поверхностного слоя менее жесткого тела пластически. Поэтому в настоящее время принято оценивать взаимодействие твердых тел при упругих и пластических деформациях в зонах касания. Теория взаимодействия твердых тел ири упругопластических деформациях пока ещё не разработана. [c.192]

Однако этот метод недостаточно точен вследствие случайности выбора участков поверхности. Кроме того, игла профилометра-профилографа, как пра- вило, скользит не по вершинам микронеровностей, а по их боковым поверхностям, а малый радиус кривизны иглы огрубляет профилограмму. Этих недостатков лишен расчетно-экспериментальный метод. В этом методе пользуются расчетными зависимостями коэффициентов внешнего трения нокоя / и расстояний h между поверхностями детали и контр-образца от контурного давления рс и искомых параметров шероховатости в условиях пластического не[1асыщенного и нась(щенного контактов. Из всех физико-механических характеристик контактирующих тел, используемых при определении параметров шероховатости- поверхно-стн, необходимо знать лишь твердость НВ менее твердого образца и обеспечить заведомо меньшую HjepoxoBaTO Tb его поверхности по сравнению с более твердым образцом. [c.224]

Различают внутреннее трение (вязкость), т. е. противодействие относительному перемещению частиц внутри твердого тела при его упругом или пластическом деформировании или в газах и н идкостях, и внешнее трение, т. е. сопротивление перемещению двух соирикасающих твердых тел (деталей) вдоль иоверхностп иеремещепия. Последнее разделяют на трение качения и трение скольжения. [c.212]

Трение при несовершенной упругости (рис. 3). В 1939 г. было высказано мнение [6], что сила трения твердых тел обусловлена реологическими свойствами последних. В дальнейшем это положение получило развитие в работах отечественных и зарубежных ученых [19]. К наиболее интересным исследованиям в этом направлении относятся работы А. Ю. Ишлинского и И. В. Крагельского [7], В. С. Щедрова [8], Д. М. Толстого [9], Барвела и Рабиновича [10]. С помогцьго уравнения вязко-упругой среды Максвелла—Ишлинского получила теоретическое объяснение обобщенная экспериментальная зависимость силы внешнего трения от постоянной скорости [11] (рис. 3). [c.178]

Первая печатная работа Петрова по гидродинамической теории смазки Трение в машинах и влияние не него смазываюш ей жидкости (1883) была удостоена Ломоносовской премии Академии наук. За ней последовала работа О трении хорошо смазанных твердых тел и о главных результатах опытов над внутренним и внешним трением некоторых смазывающих жидкостей (1884). Для проверки предложенной теории Петров произвел разнообразные опыты. [c.271]

Электрические явления сопровождают все виды внешнего трения, так как процесс образования адгезионной связи между соприкасающимися поверхностями разнородных твердых тел приводит к образованию в контакте двойного электрического слоя. В ИП электрические явления играют определенную роль. В начальной стадии ИП имеет место избирательное (электрохимическое) растворение в результате работы микроэлементов медного сплава, ускоренного механодинамическим действием трения. В результате на поверхности образуется слой меди — сервовитная пленка, которая пассивирует поверхность медного сплава. Начинает одновременно работать элемент медь — сталь. На поверхностях трения возникают два одноименно заряженных слоя. Это обстоятельство имеет кардинальное следствие — возникает кулоново отталкивание этих слоев, снижающее адгезионное взаимодействие. Вступает в работу третий элемент, его действие заключается во втягивании в зазор положительно заряженных частиц. Напряженность поля и возникающая ЭДС могут достигнуть десятков миллионов вольт на 1 см, и в зазор будут втягиваться не только золи, но и частицы коллоидных размеров, т. е. возникает электрофорез [31]. [c.32]

Этот критерий в то время давал некоторые основания для создания материалов, которые обеспечивали бы благодаря положительному градиенту механических свойств по глубине чисто внешнее трение без переноса материала с одной поверхности трения на другую. Однако открытие ИП при трении опровергло это положение оно оказалось в принципе неверным. При ИП поверхностный слой металла настолько разупрочняется, что превращается в квазижидкое тело при этом происходит перенос материала на твердую стальную поверхность (сжиженная медь переносится на сталь несмотря на положительный градиент механических свойств). Перенос при трении может быть отдельными атомами, их группами, мицеллами и небольшими кусками медной пленки (рис. 12.1). Существенным является упрочняющее действие твердой стальной поверхности на медную пленку в результате возникновения адгезионных сил. В зоне непосредственного контакта квазижидкая медная пленка как бы упрочняется, и при тангенциальном смещении разрыв получается в глубине медной пленки. Внешнее трение переходит во внутреннее. В дальнейшем будет показано, что этот вид трения выгоднее с точки зрения износостойкости деталей и энергетических потерь (см. гл. 18). [c.206]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...