Коэффициент сцепления резины с металлом

Обновлено: 04.07.2024

Сила трения качения описывается как: Fтр=kтр(Fn/r) , где kтр- коэффициент трения а Fn - прижимающая сила, а r - радиус колеса. Размерность коэффициента трения качения, естественно, [длина]. Ниже приводится таблица полезных диапазонов коэффициентов трения качения для различных пар материалов в см.

Коэффициенты трения скольжения для различных материалов

Трущиеся поверхности k
Бронза по бронзе 0,2
Бронза по стали 0,18
Дерево сухое по дереву 0,25 — 0,5
Деревянные полозья по снегу и льду 0,035
то же, но полозья обиты стальной полосой 0,02
Дуб по дубу вдоль волокон 0,48
тоже поперек волокон одного тела и вдоль волокон другого 0,34
Канат пеньковый мокрый по дубу 0,33
Канат пеньковый сухой по дубу 0,53
Кожаный ремень влажный по металлу 0,36
Кожаный ремень влажный по дубу 0,27 — 0,38
Кожаный ремень сухой по металлу 0,56
Колесо со стальным бандажом по стальному рельсу 0,16
Лед по льду 0,028
Медь по чугуну 0,27
Металл влажный по дубу 0,24-0,26
Металл сухой по дубу 0,5-0,6
Подшипник скольжения при смазке 0,02-0,08
Резина (шины) по твердому грунту 0,4-0,6
Резина (шины) по чугуну 0,83
Смазанный жиром кожаный ремень по металлу 0,23
Сталь (или чугун) по феродо* и райбесту* 0,25-0,45
Сталь по железу 0,19
Сталь по льду (коньки) 0,02-0,03
Сталь по стали 0,18
Сталь по чугуну 0,16
Фторопласт по нержавеющей стали 0,064-0,080
Фторопласт-4 по фторопласту 0,052-0,086
Чугун по бронзе 0,21
Чугун по чугуну 0,16
Примечание. Звездочкой отмечены материалы, применяемые в тормозных и фрикционных устройствах.

Таблица коэффициентов трения покоя (коэффициентов сцепления) для различных пар материалов.

Материал

Ксц

Химически чистые металл по металлу

Сплавы, по стали

Стальные поверхности высокой твердости при смазке:

Неметаллические материалы

Коэффициенты трения качения.

Сила трения качения описывается как:

Fтр=kтр(Fn/r) , где kтр- коэффициент трения а Fn - прижимающая сила, а r - радиус колеса.

Размерность коэффициента трения качения, естественно, [длина].

Ниже приводится таблица полезных диапазонов коэффициентов трения качения для различных пар материалов в см.

Коэффициенты трения качения.
Стальное колесо по стали 0,001-0,05
Дереянное колесо по дереву 0,05-0,08
Стальное колесо по дереву 0,15-0,25
Пневматичекая шина по асфальту 0,006-0,02
Деревянное колесо по стали 0,03-0,04
Шарикоподшипник (подшипник качения) 0,001-0,004
Роликоподшипник (тоже качения) 0,0025-0,01
Шарик твердой стали по стали 0,0005-0,001

Сила трения скольжения — силы, возникающие между соприкасающимися телами при их относительном движении. Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазка), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения и не зависит от площади соприкосновения. (Это можно объяснить тем, что никакое тело не является абсолютно ровным. Поэтому истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. Кроме того, увеличивая площадь, мы уменьшаем удельное давление тел друг на друга.) Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается чаще всего латинской буквой «k» или греческой буквой «μ». Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то «k» можно считать постоянным.

В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле:

=k cdot N!" />
, где

По физике взаимодействия трение принято разделять на:

  • Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя.
  • Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком)
  • Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
  • Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
  • Граничное, когда в области контакта могут содержатся слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики.

При механических процессах всегда происходит в большей или меньшей степени преобразование механического движения в другие формы движения материи (чаще всего в тепловую форму движения). В последнем случае взаимодействия между телами носят названия сил трения.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда происходит нагревание взаимодействующих тел.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении. Силы трения возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения.

Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

В реальных движениях всегда возникают силы трения большей или меньшей величины. Поэтому при составлении уравнений движения, строго говоря, мы должны в число действующих на тело сил всегда вводить силу трения F тр.

Тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения.

Для измерения силы трения, действующей на тело, достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Коэффициенты трения покоя и трения качения

Сопротивление качению и промышленные колёса


Процесс трения (фрикционное взаимодействие) играет важную роль в промышленном мире и повседневной жизни. Сила трения оказывает сопротивление скольжению, вращению, качению, полёту объекта из-за его контакта с другим объектом. Она может быть полезной (к примеру, когда нужно задействовать тормоза, чтобы остановить автомобиль), или вредной (при попытке ехать с ногой на педали тормоза). Эта статья расскажет о важном аспекте промышленных колёс – о сопротивлении качению.

Сопротивление качению – притормаживающее действие, которое оказывает поверхность пола на шинку (контактный слой) катящегося колеса. Оно является мерой энергии, потерянной на определённом расстоянии.

Рассмотрим катящееся по плоской поверхности колесо. Его шинка деформируется, что вызывает некоторое сопротивление движению качения. Плоская поверхность также может деформироваться, особенно если она мягкая. Хорошие примеры сильно сопротивляющихся вращению поверхностей – грязь или песок. Катить тележку по асфальту значительно легче, чем по песку.

Факторы, влияющие на рассеивание энергии катящегося промышленного колеса:

  • трение контактирующих поверхностей;
  • упругие свойства материалов;
  • грубость поверхностей.

Трение качения и трение скольжения

Коэффициент трения качения не следует путать с коэффициентом трения скольжения. Коэффициент трения скольжения выражает отношение силы трения между телами и силы, прижимающей тела друг к другу. Данный коэффициент зависит от типа используемых материалов. К примеру, сталь на льду имеет низкий коэффициент трения, а резина на асфальте имеет высокий коэффициент трения.

Рисунок 2 поясняет понятие трения скольжения. Представьте силу, которую нужно применить, чтобы протянуть тяжёлый ящик по полу. Статическое трение требует применения определённой силы, чтобы сдвинуть ящик с места. С началом движения, возникает динамическое трение, требующее постоянного приложения определенной силы для поддержания движения. В этом примере, человек, толкающий ящик, прикладывает силу Fapp, ящик весит N, а пол создает силу трения f, которая сопротивляется движению.

Причина, по которой мы используем колёса для перемещения материалов в том, что они позволяют тратить значительно меньше силы. Представьте, что приходится волочь холодильник или пианино! Более того, подумайте, насколько легче было бы передвинуть вышеупомянутый ящик, если бы применялись колёса.

Сила, требуемая для передвижения оборудования на колёсах, велика только при старте. Ее часто называют «первоначальной или «стартовой» силой. Как только получено нужное ускорение, для продолжения движения необходима гораздо меньшая сила, которую называют «перманентной» или «катящей». Как правило «стартовая» сила превышает ее в 2-2.5 раза.

Расчёт силы трения качения

Помочь узнать сопротивление качению промышленных колёс помогает коэффициент трения качения. Его значение для различных материалов получено эмпирическим путем и может варьироваться в зависимости от скорости вращения колеса, нагрузки на колесо, материала опорной поверхности.

В таблице ниже приведены коэффициенты трения качения наиболее распространенных материалов, из которых изготавливают промышленные колеса. Неудивительно, что самый мягкий, легко деформирующийся материал (резина) обладает самым высоким коэффициентом трения качения, а самый твёрдый материал (кованая сталь) – самым низким.

Коэффициент трения скольжения металлов и сплавов

Приведены осреднённые значения динамического коэффициента сухого трения (без смазки) и значения коэффициента трения скольжения со смазкой в сравнении для различных металлов и сплавов. Уточнённое значение коэффициента трения скольжения зависит от шероховатостей их контактных поверхностей, наличия на них окисной плёнки, влажности воздуха, действующей в контакте нагрузки, скорости скольжения и температуры окружающей среды. Значения коэффициентов трения скольжения также зависят от волнистости и неплоскостности рабочих поверхностей, типа смазки, толщины смазочного слоя, её физических и химических свойств и температуры в зоне контакта.

Динамический коэффициент трения (скольжения)

Коэффициент сухого трения (без смазки)

Чугун - Бронза 0.22

Чугун - Свинец 0.43

Чугун - Чугун 1.10

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.23

Чугун - Магний 0.25

Медь - Низкоуглеродистая сталь 0.53

Магний - Магний 0.60

Никель - Никель 0.70 - 1.1

Сталь (твёрдая) - Баббит 0.33 - 0.35

Сталь (твёрдая) - Сталь (твёрдая) 0.42

Малоуглеродистая сталь - Бронза 0.34

Малоуглеродистая сталь - Медь 0.36

Мягкая сталь - Мягкая сталь 0.57

Коэффициент трения со смазкой

Чугун - Бронза 0.07 - 0.08

Чугун - Свинец 0.13 - 0.36

Чугун - Чугун 0.06 - 0.1

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.17

Чугун - Магний 0.133

Медь - Низкоуглеродистая сталь 0.18

Магний - Магний 0.08

Никель - Никель 0.28

Сталь (твёрдая) - Баббит 0.05 - 0.16

Сталь (твёрдая) - Сталь (твёрдая) 0.03 - 0.12

Малоуглеродистая сталь - Бронза 0.17

Малоуглеродистая сталь - Медь 0.09 - 0.19

Мягкая сталь - Мягкая сталь 0.09 - 0.19

НИОКР в машиностроении

Инновационное импортозамещение

г. Коломна, Московская область
Россия, 140400

Содержание

  • Наша группа инженеров
  • Услуги
  • Результаты
  • Инженерные расчёты онлайн
  • Информация для инженеров
  • Статьи

Услуги и опытная продукция

  • Опытно-конструкторские работы
  • Инженерные расчёты и моделирование
  • Экспертиза и анализ
  • Расчёт, конструирование и модернизация торцевых уплотнений, изготовление опытных образцов
  • Обход патентов конкурентов
  • Погодозависимая автоматика отопления и горячего водоснабжения
  • Микропроцессорные устройств мониторинга и диагностики

© Copyright Шепелёв А.В & Шепелёв В.А. | Информация настоящего сайта защищена Гражданским кодексом РФ, а также другими международными законами. Копирование и/или использование любой части информации с настоящего сайта без указания прямой ссылки на него и без согласия авторов не допускается. Информация, опубликованная на настоящем интернет-ресурсе, не является публичной офертой, предоставлена по принципу "как есть", без каких-либо гарантий. Уточнённые инженерные расчеты и консультации, а также опытно-конструкторские работы, выполняются на договорных условиях.

Коэффициент трения покоя металлов и сплавов

Приведены осреднённые значения статического коэффициента сухого трения (без смазки) и значения коэффициента трения покоя со смазкой в сравнении для различных металлов и сплавов. Уточнённые значения коэффициента трения покоя зависят от шероховатостей контактных поверхностей, наличия на них окисной плёнки, влажности воздуха, нагрузки и времени нахождения в покое под нагрузкой. Значения коэффициентов трения со смазкой также зависят от её типа, толщины смазочного слоя, физических и химических свойств применяемой смазки и рабочей температуры.

Статический коэффициент трения (страгивания)

Алюминий - Алюминий 1.05 - 1.35

Бронза - Сталь 0.30

Кадмий - Кадмий 0.50

Кадмий - Хром 0.41

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.40

Хром - Хром 0.41

Медь - Медь 1.00

Серебро - Серебро 1.40

Сталь - Сталь 0.50 - 0.80

Цинк - Цинк 0.60

Сталь - Латунь 0.35

Сталь - Алюминий 0.38

Алюминий - Алюминий 0.3

Бронза - Сталь 0.19

Кадмий - Кадмий 0.05

Кадмий - Хром 0.34

Чугун - Чугун 0.07

Чугун - Низкоуглеродистая сталь 0.21

Хром - Хром 0.34

Медь - Медь 0.08

Серебро - Серебро 0.55

Сталь - Сталь 0.16

Цинк - Цинк 0.04

Сталь - Латунь 0.19

Сталь - Алюминий 0.18

Читайте также: