Site Loader

Содержание

Определение коэффициента трения деталей конструктора FISCHERTECHNIK

В ходе изучения естественных наук учащиеся знакомятся с такими понятиями, как энергия, сила, скорость, трение. Во время практических работ они учатся делать измерения, проводить опыты, собирать данные и анализировать полученные результаты.
Предлагаю рассмотреть применение конструктора FISCHERTECHNIK при изучении темы «трение».


На этапе установления взаимосвязей необходимо обсудить само понятие.
Трение – явление, сопровождающее нас с детства, на каждом шагу, а потом ставшее таким привычным и почти незаметным.
С силой трения мы знакомимся еще в сказках: “Колобок” (сила трения качения) и “Репка” (сила трения покоя).
В курсе физики 7 класса получаем научное объяснение силы трения и узнаем способы ее экспериментального измерения.
Согласно определению из учебника физики А.В. Перышкина: «При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называется трением. А силу, характеризующую их взаимодействие, называют силой трения».

Роль силы трения в жизни людей огромна. Мы ездим, удерживаем предметы, да даже носим одежду благодаря этой силе. При этом в некоторых технологических процессах за счет силы трения происходит износ деталей различных механизмов. Для уменьшения соприкосновения тел используют специальные вещества. Но вот, если подобную смазку случайно разлить по полу, то может произойти незапланированное скольжение и, как следствие – травма.
Физическая величина, которая характеризует трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения. В общем случае коэффициент трения зависит от скорости движения тел относительно друг друга.
Коэффициент трения скольжения
величина безразмерная и значение зависит от некоторых факторов: качества обработки поверхностей, трущихся тел, присутствия на них грязи и т.д. Коэффициент трения определяют эмпирически (опытным путем).
Для вовлечения учащихся в исследование, можно определить коэффициент трения подошв обуви человека о различные поверхности. Для этого один из участников опыта встает на доску, а другой наклоняет ее до тех пор, пока стоящий на доске человек не начнет соскальзывать. После измерения высоты подъема доски (h) и длины доски (l) без труда можно определить и коэффициент трения.

Данный эксперимент может всколыхнуть интерес юных ученых к изучению этой темы более подробно.
Если коснуться рассмотрения вопроса о значении трения в природе, то размышлениям и дискуссиям не будет предела!

Французский физик Амонтон Гильом о роли силы трения: “Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько смешных движений приходилось нам проделать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным свойством, благодаря которому мы сохраняем равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда мы едем на велосипеде по скользкой мостовой, или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся его устранить в машинах – и хорошо делают. Однако, это правильно лишь в узкой специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно дает нам возможность ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрется в угол, а перо выскользнет из пальцев”.
Что касается любителей конструировать, то в качестве опытного образца предлагаю взять детали конструктора FISCHERTECHNIK. Согласно истории, основу первого конструктора составляли блоки оригинальной формы, которые с помощью соединения «ласточкин хвост» могли крепиться друг к другу любой из шести поверхностей. Первые детали были выполнены из полиамида и содержали в себе усиливающий конструкцию стальной элемент.

Рис. 1 Фрагмент патента на изобретение блоков конструктора FISCHERTECHNIK 

Современные детали изготовлены из пластика, их то мы и протестируем. Но на этом использование конструктора FISCHERTECHNIK не закончится.
Возможно ли определить коэффициент трения с помощью конструктора FISCHERTECHNIK?
Для развития инженерной мысли рекомендую предложить учащимся придумать конструкцию экспериментальной установки для измерения коэффициента трения скольжения, используя детали конструктора FISCHERTECHNIK из набора «Simple Machines» 533506. Уверена, что даже новички воплотят в жизнь интересные идеи установки, ведь это могут быть и простые варианты, когда из пластин собирается плоскость, которая своим краем упирается на ящик от набора или на построенную из блоков опору.

Как вариант для вдохновения предложу вариант посложнее.
Экспериментальная установка «Горка»

Рис. 2 Установка для измерения коэффициента трения из деталей конструктора FISCHERTECHNIK

В качестве инструмента для измерения верхнего положения наклонной плоскости рекомендую использовать деревянную линейку 15 см, с началом отсчета от ее края. При необходимости лишний отрезок можно спилить. Для удобства измерений под установку в собранном виде положить лист миллиметровой бумаги.

Особенности установки:
1) Компактность, прочность, надежность.

2) Угол наклона платформы изменяется с помощью цепного механизма с прямым приводом. Сборка данного механизма позволяет познакомиться с устройством конструкций, использующихся в промышленных подъемниках (вилочные погрузчики).


Рис. 3 Цепной механизм с прямым приводом из деталей конструктора FISCHERTECHNIK

3)    Максимальное использование возможностей самого конструктора для проведения измерений: для оценки высоты платформы используется специальный указатель, собранный из двух деталей и  жестко закрепленный на основании подъемника. 

Рис. 4 Красные указатели обеспечивают точность измерений

В эксперименте рассмотрим вариант пластик-пластик. В качестве плоскости, по которой будут скользить тестовые модели, мы неслучайно использовали пластинки из набора. При прикреплении к ним иного материала, можно определить соответствующий коэффициент скольжения, например, пластик-бумага.

Цель исследования: проверка фундаментальных законов физики на основе метода познания – определение коэффициента трения деталей конструктора.
 
Ход работы:
Устанавливаем платформу в нижнем положении. На ее основание помещаем тестируемую деталь конструктора. Затем поднимаем платформу вращением привода до того момента, пока тестовый кубик не начнёт скользить. Затем мы замеряем расстояние от угла до опоры. Отношение высоты опоры стенки к расстоянию до угла и есть искомый tg α. Напомню, что коэффициент трения скольжения μ = tg α.

Измерения расстояний следует проводить с точностью до 1 мм, по 10 на образец. После усреднения вычислить стандартную ошибку измерения.
Результаты измерений не привожу сознательно, чтобы было желание провести эксперимент на практике.
Получившиеся данные можно сравнить с приведенными в таблице ниже. 

Рис. 5 Фрагмент из книги «Конструкционные пластмассы. Свойства и применение»; Хуго, И.; Кабелка, И.; Кожени, И. и др.; Изд-во: М.: Машиностроение, 1969 г. с.75

Интересно также сравнить коэффициенты трения разных деталей.

Варианты привожу в видеороликах: тест 1, тест 2.

Если интересно получить инструкцию по сборке, напишите в комментариях, опубликую в следующей статье.

Коэффициенты трения

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

совсем без окисных пленок (тщательно очищенные) 100
несмазанные на воздухе 1,0
смазанные минеральным маслом 0,2-0,4
смазанные растительными и животными маслами 0,1

Сплавы, по стали

медно-свинцовый несмазанный 0,2
медно-свинцовый смазанный минеральным маслом 0,1
Сплав Вуда, белый металл = white metall несмазанный 0,7
Сплав Вуда, белый металл смазанный минеральным маслом 0,1
Фосфористая бронза, латунь несмазанная 0,35
Фосфористая бронза, латунь смазанная минеральным маслом 0,15-0,2
Сталь обычная несмазанная 0,4
Сталь обычная смазанная минеральным маслом 0,1-0,2
Стальные поверхности высокой твердости несмазанные 0,6

Стальные поверхности высокой твердости при смазке:

 
— растительные и животные масла 0,08-0,1
— минеральные масла 0,12
— дисульфид молибдена 0,1
— олеиновая кислота 0,08
— спирт, бензин 0,4
— глицерин 0,2
Тонкая пленка индия толщиной 10-3-10-4 см на твердом основании 0,08
Тонкая пленка свинца на твердом основании 0,15
Тонкая пленка меди на твердом основании 0,3

Неметаллические материалы

стекло по стеклу, очищенные 1
стекло по стеклу, смазанные жидкими углеводородами или жирными кислотами 0,3-0,6
стекло по стеклу, смазанные твердыми углеводородами 0,1
Алмаз по алмазу, очищенные и дегазированные 0,4
Алмаз по алмазу, очищенные, на воздухе 0,1
Алмаз по алмазу, смазанные 0,05-0,1
Сапфир по сапфиру , очищенные и дегазированные 0,6
Сапфир по сапфиру, очищенные, на воздухе 0,2
Сапфир по сапфиру, смазанные 0,15-0,2
Графит по графиту, очищенные и дегазированные 0,5-0,8
Графит по графиту, очищенные, на воздухе 0,1
Графит по графиту, смазанные, на воздухе 0,1
Графит по стали, очищенный и смазанный 0,1
Каменная соль очищенная по каменной соли 0,8
Нитрат соды по нитрату соды очищенные 0,5
Нитрат соды по нитрату соды смазанные 0,12
   
Лед по льду при ниже -50°С 0,5
Лед по льду в диапазоне 0/ -20°С 0,05-0,1
   
Карбид вольфрама по стали, очищенные 0,4-0,6
Карбид вольфрама по стали, смазанные 0,1-0,2
   
Перпекс или полиэтилен по перпексу или полиэтилену, очищенные 0,8
Перпекс или полиэтилен по стали, очищенные 0,3-0,5
Нейлон по нейлону 0,5
ПТФЕ по ПТФЕ (Ф-4, фторопласт-4) 0,04-0,1
ПТФЕ по стали 0,04-0,1
   
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , очищенное, по ворсу 0,4-0,6
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , очищенное, против ворса 0,8-0,1
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) , смазанное, по ворсу 0,3-0,4
Шерстяное волокно по роговине (материал вроде рога быка) ,смазаное, против ворса 0,5-0,3
   
Хлопковая нить по хлопковой нити в состоянии поставки 0,3
Хлопок по хлопку (вата) в состоянии поставки 0,6
Шелк по шелку в состоянии поставки 0,2-0,3
   
Дерево по дереву, очищенное сухое 0,2-0,5
Дерево по дереву, очищенное влажное 0,2
Дерево по кирпичу, очищенное сухое 0,3-0,4
   
Кожа по металлу очищенная сухая 0,6
Кожа по металлу очищенная влажная 0,4
Кожа по металлу очищенная смазанная 0,2
   
Тормозной материал по чугуну очищенный 0,4
Тормозной материал по чугуну влажный 0,2
Тормозной материал по чугуну смазанный 0,1

 

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:

, где

 — коэффициент трения скольжения,

 — сила нормальной реакции опоры.

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. 

Определение коэффициента трения — 2018

Коэффициент трения также называется коэффициентом крутящего момента.

Определение коэффициента трения дано в: Mechanical Engineering Design 5th edition by Shigley and Mischke, Chapter 8-8, pages 345 — 347.

d = внешний диаметр шурупа

dm = средний диаметр шурупа

λ = угол подъема резьбы; tan λ = p/π dm (где p — шаг)

2α = угол резьбы (2α = 29° для резьбы Acme и 2α = 60° для ISO метрической M резьбы)

μ = коэффициент трения резьбы

μc = коэффициент трения во вращательной паре для головки шурупа

Коэффициенты трения μ и μc зависят от гладкости поверхности и количества смазки. Средние значения для μ и μc приблизительно равны 0,15.

Следующая таблица включает типичные значения для коэффициента трения (Bowman Distribution-Barnes Group, Fastener Facts, Cleveland, 1985, page 90).

Если условия болта не известны, рекомендуется использовать K = 0,20.

Условия болта K
Без покрытия, черный 0.30
Оцинкованный 0.20
Смазанный 0.18
Покрытый кадмием 0.16
Противозадирный Bowman 0.12
С контрящей гайкой Bowman 0.09

Снижение трения — Промысловая химия

Тестер предельного давления и смазывающей способности OFITE

Комбинированный тестер предельного давления (ПД) и смазывающей способности это высококачественный прибор, используемый для измерения смазывающей способности бу-ровых растворов, получения данных для определения типа и количества смазочных добавок и скорости износа механических деталей в известных системах флюидов буровых растворов.

Требования электроподключения оборудования: 10 A при 115В, 50/60 Гц. Испытание заключается в измерении крутящего момента стального блока, прижатого к вращающемуся стальному кольцу.

Предельное значение крутящего момента – 600 фунтов на дюйм.

Установка УСР-1

Установка УСР-1 — предназначена для определения смазывающей способности буровых растворов посредством измерения коэффициента трения между трущимися поверхностями, помещёнными в буровой раствор.

FANN 212

Прибор для испытания предельного давления/смазочных свойств FANN 212- данный прибор является разработкой компании FANN- это надежный прибор, с точными лабораторными данными, легкий в использовании. Его основная цель это определение смазывающей способности, определение как долго механическая делать сможет прослужить на производстве при применение различных смазывающих компонентов. Опыты проводятся в результате взаимодействия металлического кольца вращающееся по часовой стрелке и бруска из такого же сплава, под определённым давлением, которое создает кронштейн, определяется коэффициент трения пары.

Данное испытание дает представление о прочности пленки испытуемого раствора при чрезмерных давлениях. Проблема сокращения трения между буровой штангой и стволом скважины требует различных моделирований. В процессе наиболее известного испытания смазочных свойств сопротивление раствора (смазочные свойства) измеряется между двумя закаленными движущимися стальными поверхностями при приложении силы в сто фунтов (которая интерпретируется как давление от 5000 до 10000psi (34470–68940кПа) на промежуточную пленку раствора). Во время испытания смазочных свойств стальной блок прижимается к вращающемуся стальному кольцу. Нагрузка в дюймо-фунтах считывается прямо со шкалы на динамометрическом ключе.

Вывод по установкам

Во время исследования триботехнических свойств буровых растворов были использованы приборы «Тестер предельного давления и смазывающей способности OFITE», Установка УСР-1 и FANN 212.

В результате проверки одинаковых составов растворов на смазывающую способность было выявлено, что прибор FANN 212, показал самые точнее данные.

Результаты

На рисунке 1 представлены результаты исследования смазочной способности, основанной на определении коэффициента трения пары «металл – металл» в жидкой среде, характеризующей вращение колонны бурильных труб в обсаженном участке ствола скважины, и пары «металл – глинистая корка», характеризующей «прилипание» колонны бурильных труб к глинистой корке на стенке скважины.


Рис. 1. Коэффициент трения в растворах со смазывающими добавками (пара «металл-металл» и значения коэффициента трения пары «металл – глинистая корка») 

Из рисунка 1 видно, что растворы ASP 820 и Poly-MudLiquid увеличивают коэффициент трения пары «металл – металл» в среде глинистого раствора (на графике фиолетовый столбик «глинистый раствор»), остальные же смазывающие добавки показали положительный результат во всех трех опытах и снизили коэффициент трения как минимум на 50%.

Рисунок 2 показывает влияние концентрации смазывающих добавок группы FRW на коэффициент трения пары «металл-металл». Видно, что эти добавки позволяют снизить коэффициент трения до 0,12 при концентрации в пределах 1,5-2%, что соответствует относительному снижению коэффициента трения по сравнению с необработанным глинистым раствором на 75%.


Рис 2. Коэффициент трения пары «металл-металл» в глинистом растворе с различной концентрацией FRW

На рисунке 3 представлена зависимость снижения коэффициента трения глинистой корки раствора, обработанного реагентом FRW, и его относительное снижение по сравнению с необработанным раствором. Коэффициент трения корки обработанного глинистого раствора варьируется в пределах 0,1-0,06, при этом относительное снижение коэффициента трения достигает 37%. При увеличении концентрации смазывающей добавки более 2% снижение коэффициента трения корки затухает, что характеризуется уменьшением угла наклона кривой. 


Рис 3. Влияние концентрации смазывающей добавки FRW на коэффициент трения глинистой корки

Заключение

На основе анализа полученных данных смазывающая добавка FRW различных модификаций показала результаты, сопоставимые с применяемыми в настоящее время реагентами: снижение коэффициента трения пары «металл – металл» в глинистом растворе составило 70-75%, в водном растворе 70%. Приготовление раствора не вызывает затруднений, пенообразования не наблюдается, реагенты практически не изменяют pH раствора, ввод смазывающей добавки практически не вызывает изменения реологии глинистого раствора. Оптимальная концентрация смазывающей добавки FRW, по результатам исследования снижения коэффициента трения в разных средах составила порядка 1,5-2%. Таким образом, добавки FRW различных модификаций могут быть успешно применены в качестве смазывающих, однако необходимо более детальное изучение в составе буровых растворов, а также их исследование в промысловых условиях.

Литература

1.Булатор А.И Макаренко П.П, Проселков Ю.М/Буровые промывочные жидкости и тампонажные растворы: Учеб. Пособие. Для вузов.-М.:ОАО Издательство “ Недра”/1999.-424c

2.Д.Р.Грей, Г.С.Г Дарли Состав и свойства буровых агентов. Перевод с английского “Недра”/2004.-170c

3.Булатов А.И, Проселков Ю.М, Рябченко В.И,/М.:-“Недра”/1998.-303с

Keywords: drilling, drilling mud, lubricants, friction, tribotechnical properties

4 . ГОСТ 56946-2016 (ИСО 13500:2008) Нефтяная и газовая промышленность.-Введ.2016-М.:Изд-во стандартов.2016.-56с

Определение коэффициентов трения стеблей льна по характеристикам шероховатости | Черников

1. Попов Р.А. Расчет коэффициентов трения при взаимодействии стеблей льна-долгунца с различными материалами // Достижения науки и техники АПК. 2006. N4. С. 20-21.

2. Буше Н.А., Демкин Н.Б., Чичинадзе А.В. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка). М.: Машиностроение. 2001. 663 с.

3. Беркович И.И., Крюков М.В., Родионов Л.В., Мородова Ю.И. Контактирование и трение стеблей льна в льноуборочных машинах // Механика и физика фрикционного контакта. Тверь: ТГТУ. 2003. С. 6-17.

4. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). М.: ИК «Родник», Аграрная наука. 1998. 208 с.

5. Хайлис Г.А. Механика растительных материалов. Киев. 1994. 332 с.

6. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. О свойствах сельскохозяйственных материалов, учитываемых при создании новой техники // Тракторы и сельхозмашины. 2013. N8. С. 3-4.

7. Черников В.Г., Ростовцев Р.А., Романенко В.Ю., Пучков Е.М. Влияние характеристик условий работы на надежность и точность выполнения технологических процессов льноуборочными машинами // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2016. N4. С. 9-11.

8. Черников В.Г. Коэффициент трения льносоломки и льнотресты // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1967. N12. С. 21-22.

9. Черников В.Г. Машины для уборки льна (конструкция, теория, расчет). М.: ИНФРА-М, 1999. 210 с.

10. Быков Н.Н., Ковалев М.М. Зависимость коэффициента трения стеблей льна от скорости скольжения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985 N12. С. 22-24.

Что такое коэффициент трения контактных линз?

Ношение контактных линз может приносить дискомфорт по нескольким причинам:

  1. Не правильно подобранный радиус кривизны контактных линз: если он больше, чем радиус кривизны глаза, то линза будет слишком подвижна на глазу, что принесет дискомфорт; если меньше, то будет сдавливать кровеносные сосуды, это может спровоцировать воспалительные заболевания глаз.
  2. Аллергические реакции на компоненты раствора для контактных линз.
  3. Не точно подобраны диоптрии линз.
  4. Слишком высокий коэффициент трения контактных линз.

Поговорим о последнем показателе – коэффициенте трения контактных линз или коэффициенте гладкости. Суть этого понятия заключается в том, что если линза достаточна гладкая, то вы не почувствуете, как она соприкасается с роговицей и верхним веком во время моргания.

От чего зависит коэффициент трения? От материала, из которого произведены контактные линзы, а также от процента влаги, содержащегося в нем. Гидрогель состоит из достаточно большого количества влаги, но при этом не так хорошо пропускает кислород в отличие от силикон-гидрогеля. Однако у контактных линз из силикон-гидрогеля тоже есть свой минус — повышенная упругость и коэффициент трения.

Производители контактных линз неустанно занимаются усовершенствованием своего продукта, чтобы мы не ощущали линзы на глазах. Например, бренд Johnson&Johnson для снижения коэффициента трения линз использует специальный увлажняющий компонент под названием HydraClearPlus. Bausch&Lomb и Ciba Vision выпускают линзы с гладкими краями, которые не раздражают веко при моргании.

Как можно уменьшить коэффициент трения самостоятельно?

Первый способ – использовать для обработки контактных линз раствор, который содержит увлажняющие компоненты. Например, раствор BioTrue от Bausch&Lomb включает в себя гиалуроновую кислоту, природный увлажняющий компонент. Раствор оптимально насыщает контактные линзы влагой и, соответственно, увеличивает коэффициент трения. Кроме того, раствор BioTrue абсолютно гипоаллергенен.

Второй способ – использование увлажняющих капель для глаз. Существуют специальные капли, которые также содержат гиалуроновую кислоту и препятствует высыханию поверхности линз. Такие капли можно использовать, не снимая контактные линзы. Особая необходимость в увлажняющих каплях возникает, когда воздух пересушен кондиционерами или отопительными приборами, а также во время работы за компьютером, когда мы реже моргаем, и глаза плохо омываются слезой.

Если вы до сих пор еще не решились попробовать носить контактные линзы, отбросьте все сомнения – теперь вы знаете, как бороться с ощущением дискомфорта в контактных линзах.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Что такое коэффициент трения?

Вы когда-нибудь наблюдали, как машина крутит колеса, и замечали весь дым и следы от шин? Как насчет того, чтобы спуститься с горки? Вы могли заметить, что если бы поверхность была влажной, вы прошли бы дальше, чем если бы поверхность была сухой. Вы когда-нибудь задумывались, как далеко вы зайдете, если попытаетесь скользить по мокрому бетону (кстати, не делайте этого!). Почему по некоторым поверхностям легко скользить, а по другим просто суждено остановить вас? Это сводится к небольшому явлению, известному как трение, которое, по сути, представляет собой силу, препятствующую скольжению поверхностей друг относительно друга.Когда дело доходит до измерения трения, ученые используют инструмент под названием «Коэффициент трения» или COH.

COH — это величина, которая описывает соотношение силы трения между двумя телами и силы, прижимающей их друг к другу. Они варьируются от почти нуля до больше единицы, в зависимости от типов используемых материалов. Например, лед на стали имеет низкий коэффициент трения, а резина на тротуаре (например, автомобильные шины на дороге) имеет сравнительно высокий коэффициент трения. Короче говоря, более грубые поверхности имеют тенденцию иметь более высокие эффективные значения, тогда как более гладкие поверхности имеют более низкие значения из-за трения, которое они создают при сжатии вместе.

По сути, есть два типа коэффициентов; статические и кинетические. Статический коэффициент трения — это коэффициент трения, который применяется к неподвижным объектам. Кинетический или скользящий коэффициент трения — это коэффициент трения, который применяется к движущимся объектам. Коэффициент трения не всегда одинаков для неподвижных и движущихся объектов; неподвижные объекты часто испытывают большее трение, чем движущиеся, и для их движения требуется больше силы, чем для поддержания их движения.

Большинство сухих материалов в сочетании имеют значения коэффициента трения от 0,3 до 0,6. Значения вне этого диапазона встречаются реже, но тефлон, например, может иметь коэффициент всего 0,04. Значение нуля означало бы отсутствие трения вообще, что в лучшем случае неуловимо, тогда как значение выше 1 означало бы, что сила, необходимая для скольжения объекта по поверхности, больше, чем нормальная сила поверхности на объекте.

Математически сила трения может быть выражена как Ff =? N, где Ff = сила трения (Н, фунт),? = статический (? s) или кинетический (? k) коэффициент трения, N = нормальная сила (Н, фунт).

Мы написали много статей о коэффициенте трения для Universe Today. Вот статья о трении, а вот статья об аэродинамическом торможении.

Если вам нужна дополнительная информация о Friction, ознакомьтесь с Hyperphysics, а вот ссылка на Friction Games for Kids от Science Kids.

Мы также записали целый эпизод Astronomy Cast, посвященный гравитации. Послушайте, Эпизод 102: Гравитация.

Источники:
http://en.wikipedia.org/wiki/Friction
http: // www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html
http://www.thefreedictionary.com/coefficient+of+friction

Как это:

Like Loading …

Коэффициенты трения и трения

Сила трения — это сила, прилагаемая поверхностью, когда объект движется по ней — или делает попытку перемещаться по ней.

Сила трения может быть выражена как

F f = μ Н (1)

, где

F f = сила трения (Н, фунт)

μ = статический (μ с ) или кинетический (μ k ) коэффициент трения

N = нормальная сила между поверхностями (Н, фунт)

Существует как минимум два типа сил трения

  • кинетическая (скользящая) сила трения — когда объект перемещается
  • Сила статического трения — когда объект пытается двигаться

Для объекта, тянущего или толкаемого горизонтально, нормальная сила — Н — это просто сила тяжести — или вес:

N = F г

= ma г (2)

где

900 02 F г = сила тяжести — или вес (Н, фунт)

м = масса объекта (кг, снаряды)

a г = ускорение свободного падения (9.81 м / с 2 , 32 фут / с 2 )

Сила трения под действием силы тяжести (1) может с (2) быть модифицирована до

F f = мкм a г (3)

Расчет силы трения

м — масса (кг, снарядов )

a г — ускорение свободного падения (9,81 м / с 2 , 32 фут / с 2 )

μ — коэффициент трения

Коэффициенты трения для некоторых распространенных материалов и комбинаций материалов

9019 C хром C C 0197 Углерод 34 Чистый и сухой .53 907 Чистое стекло и сухая Смазанный и жирный Чистый и сухой .0 Параллельный 9019 по зерну кожа Утюг Чистое и сухое 17 Piglas Смазанный и жирный.3 — 0,35 Жирный 9019 Чистая кожа 9019 9019 9019 Чистая кожа 9019 Сухой Полиэтилен Гретрафторэтилен ( Wax, лыжи Wax 9019 -10 o С снег снег Коэффициент трения только при скольжении между поверхностями происходит относительное движение.

Примечание! Обычно считается, что статические коэффициенты трения выше, чем динамические или кинетические значения.Это очень упрощенное заявление, которое вводит в заблуждение для тормозных материалов. Для многих тормозных материалов указанный динамический коэффициент трения является «средним» значением, когда материал подвергается воздействию диапазона скоростей скольжения, поверхностного давления и, что наиболее важно, рабочих температур. Если статическая ситуация рассматривается при том же давлении, но при температуре окружающей среды, то статический коэффициент трения часто значительно МЕНЬШЕ, чем среднее приведенное динамическое значение. Оно может составлять всего 40–50% от котируемого динамического значения.

Кинетические (скольжение) по сравнению со статическими коэффициентами трения

Кинетические или скользящие коэффициенты трения используются для относительного движения между объектами. Статические коэффициенты трения используются для объектов без относительного движения. Обратите внимание, что статические коэффициенты несколько выше, чем кинетические или скользящие коэффициенты. Для начала движения требуется больше силы.

Пример — Сила трения

Деревянный ящик 100 фунтов проталкивается по бетонному полу.Коэффициент трения между предметом и поверхностью составляет 0,62 . Сила трения может быть рассчитана как

F f = 0,62 (100 фунтов)

= 62 (фунт)

Пример — Автомобиль, торможение, сила трения и требуемое расстояние до остановки

Автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 100 км / ч по мокрой дороге с коэффициентом трения 0,2 .

Примечание! — Работа трения, необходимая для остановки автомобиля, равна кинетической энергии автомобиля.

Кинетическая энергия автомобиля

E кинетическая = 1/2 мВ 2 (4)

где

E кинетическая = кинетическая энергия движущегося автомобиля (Дж)

m = масса (кг)

v = скорость (м / с)


E кинетическая = 1/2 (2000 кг) ((100 км / ч) (1000 м / км) / (3600 с / ч)) 2

= 771605 Дж

Работу (энергию) трения для остановки автомобиля можно выразить как

Вт трение = F f d (5)

где

W трение = работа трения для остановки автомобиля (Дж)

F f = сила трения (Н)

d = торможение (остановка) расстояние (м)

Поскольку кинетическая энергия автомобиля преобразуется в энергию трения (работу) — имеем выражение

E кинетическая = Вт трение (6)

Силу трения F f можно рассчитать по формуле (3)

F f = мкг

= 0.2 (2000 кг) (9,81 м / с 2 )

= 3924 N

Расстояние остановки для автомобиля можно рассчитать, изменив (5) на

d = W трение / F f

= (771605 Дж) / (3924 Н)

= 197 м

Примечание! — поскольку масса автомобиля присутствует с обеих сторон ур.6 отменяется. Расстояние остановки не зависит от массы автомобиля.

«Законы трения»

Сухие поверхности без смазки
  1. для низкого давления трение пропорционально нормальной силе между поверхностями. С повышением давления трение не будет увеличиваться пропорционально. При сильном давлении трение будет расти, а поверхности заедать.
  2. при умеренном давлении сила трения — и коэффициент — не зависят от площадей соприкасающихся поверхностей, пока нормальная сила одинакова.При очень сильном трении рис и поверхности заедают.
  3. при очень низкой скорости между поверхностями трение не зависит от скорости трения. С увеличением скорости трение уменьшается.
Смазанные поверхности
  1. Сила трения почти не зависит от давления — нормальная сила — если поверхности заполнены смазкой.
  2. При низком давлении трение зависит от скорости. При более высоком давлении минимальное трение достигается при скорости 2 фута / с (0.7 м / с), а затем трение увеличивается примерно на квадратный корень из скорости.
  3. трение меняется в зависимости от температуры
  4. для хорошо смазанных поверхностей трение почти не зависит от материала поверхности

Обычно сталь по стали без покрытия коэффициент трения при статике 0,8 падает до 0,4 при начале скольжения — и сталь на стали со смазкой статический коэффициент трения 0,16 падает до 0,04, когда начинается скольжение.

Что такое коэффициент трения?

Трение может разрушить систему трубопроводов, если его не остановить.Уменьшение коэффициента трения трубы — важный способ сохранить металл.

Фактически, если немного позаботиться о минимизации трения, это может увеличить срок службы вашей системы трубопроводов.

Хотите понять, как коэффициент трения влияет на вашу систему трубопроводов и почему это так важно? Прочтите, чтобы узнать все, что вам нужно знать о коэффициенте трения, в том числе о том, почему меньшее трение означает более долговечные трубы.

Что означает «коэффициент трения»?

Коэффициент трения — это величина трения между двумя поверхностями.Когда вы находите коэффициент трения, вы рассчитываете сопротивление движению на границе раздела двух поверхностей из одинаковых или разных материалов.

Мощность этой силы трения зависит от материалов, которые прижимаются друг к другу. Например, стальной стержень будет намного легче скользить по льду, чем по бетонной плите. В этих примерах комбинация сталь-лед имеет гораздо более низкий коэффициент трения.

Статический и кинетический коэффициент трения

В трубопроводах обычно проверяют два типа коэффициента трения: статический и кинетический.

Что такое статический коэффициент трения?

Статический коэффициент трения — это величина трения между двумя неподвижными поверхностями. Чтобы движение имело место, этот статический коэффициент трения должен быть преодолен.

Что такое кинетический коэффициент трения?

Как вы уже догадались, кинетический коэффициент трения измеряет трение между движущимися объектами.

Почему это важно?

По сути, коэффициент трения будет разным между подвижными и неподвижными объектами.По большей части неподвижные объекты испытывают большее трение. Это потому, что для того, чтобы заставить их двигаться, требуется больше энергии, чем для того, чтобы заставить их двигаться.

В трубопроводных системах поверхности труб постоянно сталкиваются с тяжелыми неподвижными объектами. Эта комбинация создает высокий потенциал трения и повреждений. Например, когда тяжелая труба укладывается на голую балку, любая энергия, которая перемещает трубу, преобразуется в поверхностное трение, которое измельчает внешний слой трубы.

Как рассчитать коэффициент трения

Если вы пытаетесь выяснить, какие комбинации поверхностей обеспечивают лучший коэффициент трения, стоит знать, как рассчитать коэффициент трения. Во избежание повреждений из-за трения инженеры-проектировщики обычно хотят иметь низкий коэффициент трения.

Чтобы найти его, разделите силу сопротивления трения (Fr) на нормальную силу (N), которая действует на объекты. Вот общее уравнение для определения коэффициента трения (fr):

Пт / Н =

Пт

После того, как вы введете цифры в это уравнение, вы сможете рассчитать значение коэффициента.

Как работают значения коэффициента трения?

Значения коэффициентов — это числа, которые выражают взаимодействие материалов. Эти значения обычно находятся в диапазоне от 0 до 1, но они также могут быть выше единицы, если материалы особенно липкие.

По сути, если объекты имеют нулевой коэффициент, трение отсутствует. Это нечасто, но возможно с материалами, имеющими сверхтекучесть. Если материалы имеют значение коэффициента, равное единице, это означает, что сила трения такая же, как и нормальная сила.Другими словами, сила, необходимая для перемещения объекта, равна его весу.

Объекты также могут иметь значение трения выше единицы. Например, резина — это распространенный материал, который может иметь особенно высокий коэффициент трения. Как правило, большинство несмокших материалов имеют тенденцию падать в диапазоне 0,3–0,6.

Зачем снижать коэффициент трения в ваших трубопроводных системах?

В трубопроводах более низкий коэффициент трения обычно означает меньший износ.Представьте, что ваши трубы царапают бетон. Легко увидеть, как они быстро сломаются.

Опоры для труб с низким коэффициентом трения могут защитить трубы от повреждений, удерживая металл труб от царапания о шероховатые поверхности вокруг них. Вот как поддержка трубы помогает в долгосрочной перспективе.

Защищают трубы от абразивного износа.

Трубы должны выдерживать несколько различных сил. Гравитация тянет тяжелые материалы вниз в одном направлении, текучие жидкости толкают в другом направлении, а тепловое расширение может вызвать еще большее движение.Все эти силы могут сосредоточить повреждение на одной области в точках с высоким коэффициентом трения. По мере износа труба может ослабнуть, разорваться и лопнуть.

Опоры для труб, снижающие коэффициент трения, снижают удар по трубам. Они позволяют трубам двигаться более естественно, не разрываясь на части.

Защищают трубы от коррозии.

Трение не просто разрывает поверхности труб; это также может привести к коррозии. Когда металлические поверхности изнашиваются и раскалываются, коррозионные материалы могут проскользнуть в щели и вызвать коррозию.Отсюда коррозия может распространиться по системе и ослабить трубы.

Трение также может соскребать защитные покрытия и подвергать незащищенное железо воздействию элементов. После окисления железо в трубах может превратиться в оксид железа или ржавчину, которая может быстро распространиться и разрушить металл.

Однако, если у вас есть опоры для труб с меньшим коэффициентом трения, поверхности труб перемещаются с меньшим сопротивлением. Таким образом, их поверхности сохраняют свою целостность, и они могут сдерживать коррозию.

Как уменьшить силу трения трубы

Хотите знать, какие типы опор для труб снижают коэффициент трения в системах трубопроводов? Вот несколько примеров.

Изнашиваемые накладки: изнашиваемые накладки ProTek точно соответствуют внешнему диаметру трубы, что снижает трение. Эти опоры изготовлены из пластика, армированного стекловолокном (FRP), который защищает трубопроводы от окружающих поверхностей.

Прижимные зажимы: Прижимные зажимы с подкладкой, такие как зажим VibraTek, уменьшают трение и одновременно гасят вибрации.На них нанесено тефлоновое покрытие на волоконной основе, которое снижает силу трения трубы.

U-образные болты: U-образные болты ProTek изготовлены из стали, но имеют термопластическое покрытие для уменьшения износа от трения. С этим покрытием опора может направлять движение, не повреждая поверхность труб.

Плоские пластины: Плоские пластины ProTek изготовлены из пластика, армированного стекловолокном (FRP), и приклеиваются к плоским поверхностям, таким как конструкция, на которую устанавливается труба.

Насколько FRP снижает трение?

Во многих опорах для труб армированный стекловолокном пластик (FRP) является ключевым ингредиентом, снижающим трение.Но вам может быть интересно, насколько они снижают трение между трубами и их окружением. Вот примерное сравнение FRP с другими материалами.

FRP на углеродистую сталь: когда вы размещаете композитные изнашиваемые накладки ProTek, которые состоят из FRP, на углеродистой стали, коэффициент трения обычно падает ниже 0,2. Это существенная разница по сравнению со сталью по стали, которая имеет тенденцию находиться в диапазоне 0,5-0,8.

От

FRP до нержавеющей стали: Композитные износные накладки ProTek на трубе из нержавеющей стали, как правило, имеют даже более низкий коэффициент трения, чем углеродистая сталь.Тем не менее, эти материалы по-прежнему оцениваются примерно в 0,2.

От твердой стали к твердой стали: если неполированная сталь трутся о другую твердую сталь, коэффициент трения будет намного выше, чем у FRP. Инженерные предприятия устанавливают статический коэффициент трения для сухой твердой стали на уровне 0,43.

Найдите подходящего поставщика для вашего следующего проекта

Выбрав правильный продукт, вы можете уменьшить силу трения, воздействующую на трубы, и сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. Но прежде чем выбрать поставщика для своего следующего проекта, убедитесь, что у него есть все необходимое для улучшения вашей системы трубопроводов.

Загрузите нашу сравнительную таблицу поставщиков, чтобы узнать, какие поставщики опор для труб имеют все необходимое для успеха вашего следующего проекта.

Коэффициент трения: определение, формула и примеры — видео и стенограмма урока

Примеры

После объяснения мистер Кампо записывает задачу на доске и решает ее для Франсин и ее одноклассников. «Давайте посмотрим на пример, чтобы убедиться, что вы следите за мной. Проходит ровно 67.3 Ньютона, чтобы просто переместить объект весом 12,41 кг. Каков коэффициент статического трения для этих двух материалов? Используйте в своих расчетах ускорение свободного падения 9,81 м / с / с ».

‘Первое, что мы делаем, что?’ — спрашивает мистер Кампо.

Франсин и несколько ее одноклассников отвечают одной из его часто повторяемых фраз: «Подставьте то, что мы знаем, в уравнение».

‘Верно!’ — восклицает он и продолжает писать на доске.

Коэффициент трения покоя = 67.3 Ньютона / (9,81 м / с / с) (12,41 кг) = 0,553

‘Все видят, как это работает?’ — спрашивает мистер Кампо. Когда он слышит много бормотания, он продолжает: «Похоже, вы могли бы использовать другой пример задачи. Итак, переходите к следующей странице вашего учебника и следуйте за мной, пока мы завершим еще один экспериментальный расчет коэффициента трения ».

Далее он объясняет проблему и ее решение: Испытательная лаборатория располагала следующими данными для расчета коэффициента статического трения нового материала с самим собой.Используйте среднюю силу, необходимую для перемещения материала мимо самого себя, чтобы рассчитать коэффициент статического трения для этого нового материала:

10,01 кг объект на плоской поверхности

г = 9,82

Материалы и комбинации материалов Состояние поверхности Коэффициент трения
Статический
μ статический
Кинетический (скольжение)
μ скольжение
Алюминий Алюминий Чистый и сухой 1.05 — 1,35 1,4
Алюминий Алюминий Смазанный и жирный 0,3
Алюминий-бронза Сталь Чистый и сухой 0,45 Сталь Чистая и сухая 0,61 0,47
Алюминий Снег Мокрая 0 o C 0.4
Алюминий Снег Сухой 0 o C 0,35
Тормозной материал 2) Чугун Чистый и сухой Тормоз материал 2) Чугун (влажный) Чистый и сухой 0,2
Латунь Сталь Чистый и сухой 0.51 0,44
Латунь Сталь Смазка и жирность 0,19
Латунь Сталь Касторовое масло 0,11 Чистое Чугун Сухой 0,3
Латунь Лед Чистый 0 o C 0,02
Латунь Лед Чистый -80 o 15
Кирпич Дерево Чистый и сухой 0,6
Бронза Сталь Смазка и литье 0,16
0,22
Спеченная бронза Сталь Смазанная и жирная 0,13
Кадмий Кадмий Чистый и сухой 0.5
Кадмий Кадмий Смазанный и жирный 0,05
Кадмий Хром Чистый и сухой 0,34
Кадмий Низкоуглеродистая сталь Чистый и сухой 0,46
Чугун Чугун Чистый и сухой 1.1 0,15
Чугун Чугун Чистый и сухой 0,15
Чугун Чугун Смазанный и жирный 0,07 Дуб Чистый и сухой 0,49
Чугун Дуб Смазанный и жирный 0,075
Чугун Мягкая сталь Мягкая сталь 4
Чугун Низкоуглеродистая сталь Чистая и сухая 0,23
Чугун Мягкая сталь Смазанная и жирная 0,21 0,21 0,21 Асфальт Чистый и сухой 0,72
Автомобильная шина Трава Чистый и сухой 0,35
Углерод (твердый) Чистый и сухой16
Углерод (твердый) Углерод Смазанный и жирный 0,12 — 0,14
Углерод Сталь Чистый и сухой Углеродистая сталь Смазка и жирный 0,11 — 0,14
Хром Хром Чистый и сухой 0,41
Хром Хром Хром
Медно-свинцовый сплав Сталь Чистая и сухая 0,22
Медь Медь Чистая и сухая 1,6 чистая и сухая и жирный 0,08
Медь Чугун Чистый и сухой 1.05 0,29
Медь Мягкая сталь 0,36
Медь Низкоуглеродистая сталь Смазанная и жирная 0,18
Медь Мягкая сталь Олеиновая кислота 0,68 0,53
Хлопок Хлопок Нитки 0,3
Diamond Diamond Clean and Dry 0.1
Алмаз Алмаз Смазанный и жирный 0,05 — 0,1
Алмаз Металлы Чистый и сухой 0,1 — 0,15 0,1
Гранат Сталь Чистый и сухой 0,39
Стекло Стекло Чистое и сухое 0.9 — 1,0 0,4
Стекло Стекло Смазанное и жирное 0,1 — 0,6 0,09 — 0,12
Стекло Металл Чистое и сухое
Стекло Металл Смазанное и жирное 0,2 — 0,3
Стекло Никель Чистое и сухое 0.78
Стекло Никель Смазанное и жирное 0,56
Графит Сталь Чистый и сухой 0,1 0,1
Графит Графит (в вакууме) Чистый и сухой 0,5 — 0,8
Графит Графит Чистый и сухой 0.1
Графит Графит Смазанный и жирный 0,1
Пеньковый канат Древесина Чистая и сухая 0,5 9019 0,68
Подкова Бетон Чистый и сухой 0,58
Лед Лед Чистый 0 o C .1 0,02
Ice Ice Clean -12 o C 0,3 0,035
Ice Ice Clean -80 o
Лед Дерево Чистый и сухой 0,05
Лед Сталь Чистый и сухой 0,03
Утюг Утюг
Железо Железо Смазанное и жирное 0,15 — 0,20
Свинец Чугун Чистый и сухой 0,43 0,61 0,52
Кожа Металл Чистая и сухая 0,4
Кожа Металл Смазка 0.2
Кожа Дерево Чистая и сухая 0,3 — 0,4
Кожа Чистый металл Чистая и сухая 0,6
0,6 0,56
Кожаное волокно Чугун Чистое и сухое 0,31
Кожаное волокно Алюминий Чистое и сухое 0 .30
Магний Магний Чистый и сухой 0,6
Магний Магний Смазанный и жирный 0,08 0,08 0,42
Магний Чугун Чистый и сухой 0,25
Кладка Кирпич Чистый и сухой 0.6 — 0,7
Слюда Слюда Свежие сколы 1,0
Никель Никель Чистый и сухой 0,7 — 1,13 0,5 Смазка и смазка 0,28 0,12
Никель Мягкая сталь Чистая и сухая 0,64
Никель Мягкая сталь 0197 Мягкая сталь 178
Нейлон Нейлон Чистый и сухой 0,15 — 0,25
Нейлон Сталь Чистый и сухой 0,4 9019 Нейлон 9019 Снег o C 0,4
Нейлон Снег Сухой -10 o C 0,3
Дуб Дуб 0 (параллельное зерно) Чистый и 62 0,48
Дуб Дуб (поперечное зерно) Чистый и сухой 0,54 0,32
Дуб Дуб (поперечный зернистость) 0,02
Бумага Чугун Чистый и сухой 0,20
Фосфорно-бронзовый Сталь Чистый и сухой 0.35
Platinum Platinum Clean and Dry 1,2
Platinum Platinum Lubricated and Greasy 0,25
0,8
Оргстекло Оргстекло Смазанное и жирное 0,8
Оргстекло Сталь Чистое и сухое 0 4 — 0,5
Оргстекло Сталь Смазанная и жирная 0,4 — 0,5
Полистирол Полистирол Полистирол 0,5 Смазанный и жирный 0,5
Полистирол Сталь Чистый и сухой 0,3 — 0,35
Полистирол Сталь
Полиэтилен Полиэтилен Чистый и сухой 0,2
Полиэтилен Сталь Чистый и сухой 0,2 0,2
Резина Резина Чистая и сухая 1,16
Резина Картон Чистая и сухая 0.5 — 0,8
Резина Сухой асфальт Чистый и сухой 0,9 0,5 — 0,8
Резина Мокрый асфальт Сухой и чистый Резина Сухой бетон Чистый и сухой 0,6 — 0,85
Резина Мокрый бетон Чистый и сухой 0.45 — 0,75
Шелк Шелк Чистый 0,25
Серебристый Серебристый Чистый и сухой 1,4
Серебристый Серебристый 0,55
Сапфир Сапфир Чистый и сухой 0,2
Сапфир Сапфир Смазанный и жирный 0.2
Серебро Серебро Чистое и сухое 1,4
Серебро Серебро Смазанное и жирное 0,55 0,8 — 1,0
Сталь Сталь Чистая и сухая 0,5 — 0,8 0,42
Сталь Сталь Смазанная и жирная 0.16
Сталь Сталь Касторовое масло 0,15 0,081
Сталь Сталь Стеариновая кислота 0,15 Сталь минеральная Сталь 0,23
Сталь Сталь Лард 0,11 0,084
Сталь Сталь Графит 0.058
Сталь Графит Чистый и сухой 0,21
Соломенное волокно Чугун Чистое и сухое 0,26 Волокно Чистое волокно 0,27
Просмоленное волокно Чугун Чистый и сухой 0,15
Просмоленное волокно Алюминий Чистый и сухой 0.18
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) (Тефлон) Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Чистая и сухая 0,04 0,04
ПТФЭ Гретрафторэтилен (ПТФЭ) Гретрафторэтилен) 0,04
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Сталь Чистая и сухая 0,05 — 0,2
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Снег Снег05
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Снег Сухой 0 o C 0,02
Карбид вольфрама Сталь
Карбид Сталь Смазанная и жирная 0,1 — 0,2
Карбид вольфрама Карбид вольфрама Чистый и сухой 0.2 — 0,25
Карбид вольфрама Карбид вольфрама Смазанный и жирный 0,12
Карбид вольфрама Сухой металл Медь Медь Чистый металл Медь Чистая и сухая 0,8
Олово Чугун Чистая и сухая 0.32
Шина, сухая Дорожная, сухая Чистая и сухая 1
Шина, влажная Дорожная, влажная Чистая и сухая 0,2
Снег Мокрый 0 o C 0,1
Воск, лыжи Снег Сухой 0 o C 0,04
0.2
Древесина Чистая древесина Чистая и сухая 0,25 — 0,5
Древесина Мокрая древесина Чистая и сухая 0,2 Металл Чистый и сухой 0,2 — 0,6
Дерево Влажные металлы Чистый и сухой 0,2
Дерево Камень Чистый и сухой 0.2 — 0,4
Дерево Бетон Чистое и сухое 0,62
Дерево Кирпич Чистое и сухое 0,6 Чистый и сухой 0,14 0,1
Дерево — восковое покрытие Сухой снег Чистый и сухой 0,04
Цинк Чугун Чистый и сухой85 0,21
Цинк Цинк Чистый и сухой 0,6
Цинк Цинк Смазываемый и жирный2 0,04
0,04
Сила (Н)
87,3
86,5
91,2
88,9
92,7
94,3
87.5
93,1
89,4
90,4

Средняя сила = 90,13 Ньютона

Коэффициент статического трения = 90,13 Ньютона / (10,01 кг) (9,82 м / с / с) = 0,917

«При выполнении домашнего задания будет еще несколько подобных проблем. Нам нужно опустить эту концепцию, потому что завтра мы переходим к трению по наклонной плоскости ».

Краткое содержание урока

Коэффициент статического трения — это мера того, насколько сложно заставить две поверхности начать скользить друг относительно друга.Он определяется как минимальная сила, необходимая для того, чтобы поверхности начали скользить, деленная на силу, прижимающую две поверхности друг к другу. Этот коэффициент обычно составляет от 0 до 1, но не обязательно.

Этот коэффициент изменяется в зависимости от используемых материалов и определяется экспериментально путем очень точного измерения задействованных сил: силы тяжести в месте испытания, массы объекта и силы, необходимой для того, чтобы объект начал скользить по поверхности.

Ключевые термины и типы трения

  • Коэффициент статического трения: мера минимального усилия, необходимого для скольжения двух поверхностей вместе
  • Статическое трение: сила, которая препятствует движению объекта относительно поверхности
  • Виды трения: статическое, сопротивление воздуху, кинетическое и внутреннее трение деформируемого тела

Результаты обучения

Изучив каждый раздел этого урока по очереди, вы сможете:

  • Обсудить понятие коэффициента статического трения
  • Смоделируйте формулу для определения измерения трения
  • Определите причины, по которым это измерение может быть необходимо

Что такое коэффициент трения?

Трение — это сила, которая противодействует движению твердого тела или слоя жидкости по другому.Одним из самых ранних открытий человечества было использование нагрева трением для разжигания пожаров. Еще одно величайшее изобретение человечества — колесо, в котором используется статическое трение. Термин «трение» происходит от латинского глагола «fricare», означающего «тереть» [1].

Трение играет важную роль во многих промышленных процессах, связанных с тем, как объект начинает двигаться, меняет направление или останавливается. Это важный фактор в области трибологии, изучения взаимодействующих поверхностей в движении.Трение также является основой многих наших повседневных действий. Мы используем его для выполнения таких задач, как захват предметов, зажигание спичек, письмо ручками и карандашами, глажка одежды и многое другое. [1].

В этой статье вы узнаете о:

  • Какой коэффициент трения
  • Как измеряется коэффициент трения
  • Типовые значения коэффициента трения

(Трибология-abc)

Что такое коэффициент трения?

Трение между двумя объектами обычно представлено силой, называемой силой трения f трением .Это пропорционально нормальной силе N , которая является силой, перпендикулярной или «нормальной» к контактирующим поверхностям. Коэффициент пропорциональности µ известен как коэффициент трения. Другими словами, Коэффициент трения — это отношение силы сопротивления к движению одного тела по отношению к другому телу, с которым оно находится в контакте. Это можно просто представить в виде следующего уравнения:

`f_ {f} = \ mu \ cdot N`

Где

  • `f_ {f}` сила трения
  • N нормальная сила
  • `\ mu` — коэффициент трения

Сила трения и нормальная сила измеряются в Ньютонах, поэтому коэффициент трения является безразмерным значением [2].

Типичные значения коэффициента трения обычно находятся в диапазоне от 0 до 1. Значение, близкое к нулю, указывает на то, что требуется лишь небольшое усилие, чтобы вызвать движение одного объекта над другим. Значение, близкое к единице, означает, что требуется большая сила.

Обычно сложнее переместить один объект над другим, начиная с состояния покоя, по сравнению с объектом, который уже находится в движении. Другими словами, сила больше, чтобы заставить объект двигаться. По этой причине обычно различают два разных коэффициента трения; статические и динамические (или кинетические).

Как измеряется коэффициент трения?

Измерение коэффициента трения имеет решающее значение для многих приложений и промышленных процессов, где характеристики трения необходимо знать и контролировать. Для измерения трения используются многочисленные методы.

Исторически принципы измерения трения основывались на методике, разработанной Леонардо Да Винчи в 1495 году. Он измерял трение, натягивая блок, привязанный к веревке, по поверхности.Коэффициент трения соответствовал соотношению между силой, необходимой для перемещения блока (сила трения), и весом блока (нормальная сила) [3]. Этот метод остается одним из наиболее распространенных. Другие методы по сути являются модификациями концепции, разработанной Да Винчи. Некоторые из них включают следующие [1]:

  • Испытание в наклонной плоскости : В этом испытании одно тело помещают на плоскость, которая систематически наклоняется до тех пор, пока тело не начнет двигаться.

  • Испытание шпиля : Этот принцип используется в шпиле для удержания троса под напряжением. Испытание включает в себя ремень, трос и веревку или полотно, скользящие по валку или цилиндру. Тест имитирует скольжение полиэтиленовой пленки на рулоне во время производства.

Типовые значения коэффициента трения

Коэффициент трения строго связан с двумя контактирующими поверхностями и зависит от многих переменных, включая свойства сыпучего материала, шероховатость поверхности, атмосферную пыль, присутствие оксида или других пленок на поверхности, температуру, влажность и степень загрязнения, среди прочего [4].

В таблице ниже приведены типичные значения коэффициентов статического и динамического (кинетического) трения для различных материалов в различных условиях.

Таблица 1. Коэффициенты статического и динамического трения различных материалов в сухих или жирных условиях [4].

Материал

Коэффициент статического трения

Коэффициент динамического трения

Сухая

Жирный

Сухая

Жирный

Твердая сталь на твердой стали

0.78 (1)

0,11 (1)

0,23 (2)

0,15 (3)

0,11 (4)

0,0075 (5)

0,0052 (6)

0,42

0,029 (6)

0,081 (3)

0,080 (7)

0,058 (8)

0,084 (4)

0.108 (13)

0,12 (1)

Цинк на чугуне

0,85

0,21

Твердая сталь на графите

0,21

0,09 (1)

Бронза на чугуне

0.22

0,077 (10)

Низкоуглеродистая сталь на чугуне

0,183 (3)

0,23

0,1333 (11)

Никель на низкоуглеродистой стали

0,64

0.178 (13)

Никель на никеле

1,10

0,28 (15)

0,53

0,12 (14)

Магний на низкоуглеродистой стали

0,42

Магний на магнии

0.60

0,08 (15)

Медь на низкоуглеродистой стали

058

0,36

0,18 (1)

Алюминий на алюминии

1,05

0,30 (15)

1.4

Стекло на стекле

0,94

0,35 (15)

0,4

0,09 (1)

Медь на стекле

0,68

0,53

Чугун на чугуне

0.22

0,077 (10)

Тефлон на тефлоне

004

0,04 (11)

Ламинированный пластик на стали

0,35

0,05 (12)

Карбид вольфрама на карбиде вольфрама

0.20

0,12 (1)

Карбид вольфрама на стали

0,50

0,08 (1)

Дуб на дубе (параллельно волокнам)

0,62

0.48

0,164 (16)

Смазочные материалы

(1) олеиновая кислота
(2) атлантическое веретенообразное масло
(3) касторовое масло
(4) жирное сало

(5) Пальмитиновая кислота
(6) Стеариновая кислота
(7) Смазка на основе оксида цинка
(8) Графит
(9) Триолеин
(10) Оливковое масло
(11) Среднее минеральное масло
(12) Вода
(13) Турбинное масло (средне минеральное)
(14) Октиловый спирт
(15) 1% лауриновая кислота в парафиновом масле
(16) Сухое мыло

[1] Международный справочный комитет ASM (1992), Справочник ASM, том 18: Технология трения, смазки и износа.

[2] Берд, Дж. О. и Чиверс, П. Дж. (1993), «Трение», в Newnes Engineering and Physical Science Pocket Book , JO Bird, PJ Chivers, Ed. Ньюнес, стр. 235–237.

[3] Persson, B.N.J. (1998), «Трение скольжения, физические принципы и приложения», Springer, Гамбург, Германия.

[4] Фуллер Д., «Коэффициенты трения», Колумбийский университет, [Интернет].

Как рассчитать коэффициент трения

Обновлено 13 декабря 2020 г.

Автор Ariel Balter, Ph.D.

Трение происходит двумя способами: кинетическим и статическим. Кинетическое трение действует на объект, который скользит по поверхности, тогда как трение статики возникает, когда трение препятствует движению объекта. Простая, но эффективная модель трения состоит в том, что сила трения f равна произведению нормальной силы N и числа, называемого коэффициентом трения μ. Коэффициент отличается для каждой пары материалов, которые контактируют друг с другом, включая материал, который взаимодействует сам с собой.Нормальная сила — это сила, перпендикулярная границе раздела двух скользящих поверхностей, другими словами, насколько сильно они прижимаются друг к другу.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Формула для расчета коэффициента трения μ = f ÷ N. Сила трения f всегда действует в направлении, противоположном предполагаемому или фактическому движению, но только параллельно поверхности.

Измерьте время движения

Чтобы измерить силу трения, поставьте эксперимент, в котором блок, натянутый на веревку, которая проходит по шкиву и прикреплен к подвешенной массе, скользит по рельсовому пути.Запустите блок как можно дальше от шкива, отпустите блок и запишите время t, необходимое для перемещения на расстояние L по дорожке. Когда свисающая масса небольшая, вам может потребоваться очень немного подтолкнуть блок, чтобы он сдвинулся. Повторите это измерение с разными висячими грузами.

Вычислить силу трения

Вычислить силу трения. 2}

, где M — масса блока в граммах.

Приложенная к блоку сила Fapplied — это сила натяжения струны, вызванная весом подвешенной массы, м. Вычислите приложенную силу, Fapplied = mg, где g = 9,81 метра в секунду в квадрате, постоянная ускорения свободного падения.

Рассчитайте N, нормальная сила — это вес блока.

N = Mg

Теперь вычислите силу трения f, разность между приложенной силой и чистой силой. Уравнение выглядит следующим образом:

f = F_ {применяется} -F_ {net}

График силы трения

Изобразите график силы трения f на оси y в сравнении с нормальной силой N на оси x- ось.Наклон даст вам кинетический коэффициент трения.

Запись данных рампы

Поместите объект на рельсовый путь с одного конца и медленно поднимите этот конец, чтобы получился пандус. Запишите угол θ, при котором блок только начинает скользить. Под этим углом эффективная сила тяжести, действующая вниз по рампе, лишь немногим превышает силу трения, препятствующую скольжению блока. Объединение физики трения с геометрией наклонной плоскости дает простую формулу для коэффициента статического трения: μ = tan (θ), где μ — коэффициент трения, а θ — угол.

Проверка коэффициента трения

Коэффициент трения (COF) — это максимальное значение силы трения, деленное на нормальную силу.

Испытание на коэффициент трения (COF) используется для различных материалов, от смазок до пленок и предметов домашнего обихода (керамической плитки) для определения фрикционных характеристик материала. Обычно определяется как легкость, с которой две поверхности (часто из разных материалов) скользят друг относительно друга. Это максимальное значение силы трения, деленное на нормальную силу.Безразмерная величина COF — это отношение силы, необходимой для скольжения по поверхности, к силе, перпендикулярной к поверхности. Низкий COF указывает на то, что поверхность более гладкая, например менее устойчив к скольжению. Полимеры, используемые для производства пленки, обычно тестируются в сухом виде на салазках с калиброванной нагрузкой.

Общие результаты, доступные для COF:

Статическое трение или коэффициент
Статическое трение — это сила, которая удерживает неподвижный объект до точки, в которой он только начинает двигаться.Таким образом, статический COF касается силы, ограничивающей движение объекта, который неподвижен на относительно гладкой твердой поверхности. Он рассчитывается путем нахождения начального пикового усилия, необходимого для перемещения салазок, и деления полученного значения на вес салазок.

Кинетическое трение или коэффициент
После преодоления статического трения следует кинетическое трение, которое является силой, сдерживающей регулярное движение. Этот кинетический COF касается силы, ограничивающей движение объекта, который скользит по относительно гладкой твердой поверхности.Он рассчитывается путем нахождения средней нагрузки во время испытания и деления ее на вес салазок, в которых находится другой материал. Обратите внимание, что статическая пиковая сила не должна включаться в среднюю силу.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *