Коэффициент трения сталь по стали без смазки

Обновлено: 13.05.2024

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:

F_тр=k_тр(F_n/r) , где k_тр- коэффициент трения а F_n - 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.

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

Трение покоя, скольжения и качения. Коэффициент трения стали по стали

Каждый человек, который так или иначе связан с техникой, знает, что собой представляет сила трения. В нашей жизни она может играть как положительную, так и отрицательную роль. Данную статью посвятим вопросу определения коэффициента трения стали по стали.

Виды трения

До того как рассмотреть вопрос определения коэффициента трения стали по стали, следует ближе познакомиться с трением между твердыми телами. Рассмотрим подробнее:

Если привести в соприкосновение два твердых тела, то для осуществления смещения их друг относительно друга потребуется приложить некоторую силу. Она должна быть больше трения покоя, которое движению препятствует.
Как только тела начинают взаимное перемещение, их поверхности трутся друг о друга. Соответствующая сила, сопротивляющаяся движению, связана с трением скольжения.
Третий вид - это трение качения. Исходя из названия видно, оно возникает, когда тела катятся друг по другу, например, колесо велосипеда по асфальту.

Все три вида трения действуют в области контакта твердых поверхностей. Соответствующие силы всегда стремятся замедлить любое движение.

Польза сил трения связана с тем, что они обеспечивают возможность самого движения и изменения его характеристик. Вред же, как правило, связан с энергетическими потерями во время перемещения и с износом трущихся материалов.

Трение покоя и скольжения: коэффициент трения стали по стали

Пришло время рассмотреть формулы. Для расчета сил трения скольжения и покоя используют следующее выражение в физике:

Здесь µ и N - коэффициент силы трения и реакция опоры, соответственно. Поясним это. Величина µ для рассматриваемых видов трения главным образом зависит от шероховатости контактирующих поверхностей. Чем больше микроскопических неровностей содержат поверхности, тем больше ее значение.

Оно также определяется трущимися материалами. В случае стальных поверхностей большой вклад в характеристику этого коэффициента вносят металлические связи между атомами железа. Это связано с плотным соприкосновением стальных листов. Этот факт объясняет, почему полировка металлической поверхности может не только не уменьшить, но даже увеличить величину µ.

Для большинства видов стали значение µ для трения скольжения лежит в пределах 0,12-0,15, а для трения покоя эти пределы составляют 0,15-0,16. Смазка поверхностей приводит к снижению показателя (до 0,1 и меньше).

Трение качения и его коэффициент

Формула для определения силы трения качения имеет такую же форму, как для рассмотренных ранее видов. Запишем ее еще раз:

Коэффициент качения C_R зависит от твердости и упругих характеристик катящегося тела, а также от радиуса колеса (шарика, ролика).

Коэффициент трения стали по стали C_R важно учитывать при движении поезда. Его металлические колеса катятся по рельсам из такого же материала. Табличные данные говорят, что C_R для колес поезда лежит в пределах 0,0002-0,001.

Отметим, что сталь - это достаточно твердый материал, поэтому величина упругой деформации во время качения для него невелика. Последнее обуславливает малые значения C_R. Приведенные табличные данные говорят о том, что сила трения качения стали по стали в 100 и более раз меньше, чем аналогичная сила при скольжении металлических пластин друг по другу.

Задача на определение коэффициента трения

Стальной брус массой 1 кг прикрепили к динамометру и начали равномерно тянуть по стальному горизонтальному листу. Необходимо определить коэффициент трения при таком скольжении, если динамометр при равномерном движении бруса показывал значение силы 1,2 ньютона.

Для определения величины µ воспользуемся выражением для силы F_t, имеем:

Поскольку эксперимент проводится на горизонтальной поверхности, то реакция опоры N будет равна весу бруска. В итоге получаем конечную формулу для µ:

Осталось подставить данные и вычислить значение коэффициента скольжения стали по стали: µ = 0,12.

Читайте также: