Site Loader
Posted on 02.02.2023

факты и часто задаваемые вопросы —

Коэффициент трения — это коэффициент трения на поверхности. В этой статье мы узнаем, что такое коэффициент трения во влажном состоянии.

Коэффициент трения во влажном состоянии — это один из видов коэффициентов трения. В основном он используется для определения силы трения на влажных и твердых полах. Это числовое значение, используемое для расчета коэффициента трения при движении тела.

Сообщите нам подробно о том, что такое коэффициент трения во влажном состоянии.

Мокрое трение

Мокрое трение относится к уникальной категории силы трения. Он действует между двумя разными типами поверхностей.

Мокрое трение имеет сравнительно меньшая сила трения чем сухое трение, потому что расположение атомов / молекул в жидком веществе слабо связано, чем в твердом, что снижает силу трения. Действует между бетонной поверхностью и влажной поверхностью. 

Само название указывает на поверхностный характер мокрого трения.

Что такое мокрый коэффициент трения

Коэффициент трения во влажном состоянии используется для определения сила трения между разными поверхностями.

Коэффициент мокрого трения обычно принимается как отношение силы мокрого трения, действующей между двумя контактирующими объектами. Он определяет, сколько противодействующей силы должно быть приложено к объекту, чтобы остановиться. Обычно это наблюдается между одной твердой и одной влажной поверхностью. Сила трения на влажных поверхностях меньше по сравнению со всеми другими поверхностями.

Теперь давайте посмотрим на несколько примеров коэффициента трения во влажном состоянии.                                                      

Примеры мокрого коэффициента трения

В общем, мы можем наблюдать мокрые поверхности во многих местах; все эти влажные полы содержат некоторую силу трения. Вот несколько примеров коэффициента трения во влажном состоянии.

  • Применение масляных смазок
  • Человек, ныряющий в реку
  • Эрозия почвы
  • Масло на оконных петлях
  • Держать предметы мокрой рукой

Применение масляных смазок

Как правило, мы наносим капельки смазочного масла на двигатель нашего автомобиля, чтобы он мог свободно двигаться с более незначительным эффектом силы трения. Это важная процедура, используемая для сохранения текстуры машин. Здесь коэффициент трения во влажном состоянии будет меньше после нанесения смазки.

Изображение Фото: Бесплатные изображения Pixabay

Человек, ныряющий в реку

Если вы понаблюдаете за пловцом, вы увидите, что он протягивает руки во время ныряния, чтобы сохранить равновесие и преодолеть трение. Это необходимо, потому что при высоком коэффициенте трения на мокрой дороге ему трудно двигаться вперед, поэтому он должен сохранять оптимизированное положение, чтобы двигаться вперед.

Изображение Фото: Бесплатные изображения Pixabay

Эрозия почвы

Во время сильных дождей есть вероятность размыва верхнего слоя почвы. После того, как дождь прекратится, поверхность будет влажной; здесь мы можем наблюдать влажное трение, т. е. когда мы ступаем по поверхности, она скользит вниз, что может привести к падению человека. Проскальзывание возможно только из-за низкого значения коэффициента трения.


Изображение Фото: Википедия

Масло на оконных петлях

В домашнем хозяйстве принято наносить капли масла на петли окон или дверей, чтобы сделать движение управляемым. Такое легкое перемещение окон связано с меньшим коэффициентом трения между твердой поверхностью окна и влажной поверхностью почвы.

Держать предметы мокрой рукой

Когда вы пытаетесь удержать какой-либо предмет или материал мокрыми руками, он легко соскальзывает вниз. Это связано с более низким значением коэффициента трения во влажном состоянии. Влажное трение вступает в действие, поскольку это мокрая поверхность, и вы пытаетесь удержать твердый объект.


Изображение Фото: Бесплатные изображения Pixabay

Вот несколько важных примеров из повседневной жизни, когда мы мокрое трение и его коэффициент.

Факторы, влияющие на коэффициент трения во влажном состоянии

Многие факторы влияют на силы трения, что в свою очередь влияет на коэффициенты трения. Элементы следующие;

  • Это зависит от типа действующей силы трения.
  • Это зависит от характера контактных поверхностей.
  • Это зависит от неровностей двух поверхностей.
  • Давление между контактирующими материалами.
  • Это также зависит от площади контакта.

Вышеупомянутые факторы являются основными факторами, влияющими на коэффициент трения во влажном состоянии.

Формула для расчета коэффициента трения во влажном состоянии

Аналогичная процедура, используемая для расчета коэффициента трения жидкости, используется для влажных поверхностей.

  • Общая формула приведена ниже:

Где,

F относится к силе мокрого трения

A относится к площади поверхности

= относится к коэффициенту мокрого трения

также можно использовать другую формулу для расчета коэффициента мокрого трения.

Ф = N

Где,

= Коэффициент трения

Эта формула обычно используется для расчета коэффициента трения во влажном состоянии.

Задачи, основанные на мокром коэффициенте трения

Давайте решить некоторые задачи на основе мокрого коэффициента трения чтобы лучше понять это.

Проблема 1

Рассчитайте коэффициент мокрого трения, если значение F равно 5 Н, площадь поперечного сечения равна 12 м, а градиент скорости равен 0.2 / с?

Решение:

5 = * 12 * 0.2

= 5/12 * 0.2

= 2.08

Следовательно, коэффициент мокрого трения равен 2.08.

Проблема 2

Рассчитайте коэффициент трения во влажном состоянии, если они дали общую силу трения во влажном состоянии 15 Н, а действующая на него нормальная сила составляет 18 Н?

Решение:

Ф = N

18 = * 15

= 18 / 15

= 1. 2

Следовательно, коэффициент мокрого трения равен 1.2.

Часто задаваемые вопросы о коэффициенте трения во влажном состоянии | FAQs

Одинаковы ли коэффициент трения и коэффициент трения во влажном состоянии?

Коэффициент трения на мокром покрытии используется для определения величины трения на мокром полу.

Оба коэффициента трения и влажный коэффициент сравнительно одинаковы. В коэффициенте трения мы находим силу трения, которую нужно рассчитывать независимо от поверхности, но в случае коэффициента трения на мокрой дороге мы оцениваем ее на мокрых полах.

Сухое трение меньше мокрого?

Сухое трение предмета всегда выше по сравнению с мокрым трением.

Коэффициент сухого трения имеет более высокое значение по сравнению с коэффициентом трения во влажном состоянии. Мокрый пол содержит воду, которая оказывает меньшее трение на предметы, что приводит к их скольжению. Даже расположение молекул играет жизненно важную роль в проявлении силы трения.

Измерение коэффициентов трения 11 типов пластика при разных температурах. Filamentarno, Rес, U3Print и другие

Продолжаем исследовать свойства пластиков. В прошлый раз испытывали температурную зависимость гибкости. В этом посте проведем измерения коэффициентов трения.

Вот наши сегодняшние участники:

  • PRO Flex (Filamentarno!)
  • Prototyper Soft (Filamentarno!)
  • SBS-PRO (Filamentarno!)
  • Nylon Super (U3Print)
  • Rubber (REC)
  • Flex (REC)
  • Relax (REC)
  • Eternal (REC)
  • ABS (Greg)
  • PLA (Volprint)
  • HIPS (FDPlast)

Групповое фото на память.

Тестовые образцы были взяты или изготавливались по той же методике, что и в предыдущем тесте гибкости. Печать была выполнена с толщиной слоя 0.2 мм, сопло 0.3. Толщина стенки 3 слоя 1,2±0,05мм. Размер 20±0,1 мм Все модели печатались из одного gcode, чтобы устранить различие геометрии. Для каждого образца использовались рекомендованная производителем температура экструдера и стола.

Методика

Есть известная школьная задача о коэффициенте трения скольжения тела, лежащего на наклонной плоскости.

Силы “сухого” трения возникают при соприкосновении поверхностей твердых тел. Если эти тела неподвижны друг относительности друга – может возникнуть сила трения покоя, если есть относительное движение – сила трения скольжения.

Рассмотрим тело, лежащее на наклонной плоскости с переменным уколом наклона. Изначально тело покоится, но по мере увеличения угла наклона будет увеличиваться сила, пытающаяся сдвинуть тело с места. Пока брусок остается в покое, сила трения покоя так же увеличивается. При некоторой, достаточно большой, сдвигающей силе брусок придет в движение, а сила трения покоя превратится в силу трения скольжения.

Поэтому ясно, что существует предельный угол αпр наклона плоскости, при котором покой бруска станет невозможным, начнется соскальзывание. Значение этого угла найдем из условия, что сила трения покоя становится максимальной:

Fтр.пок. = Fтр.пок.предел

mgSinα пр = μ mgCosα пр

Откуда: tg α пр = μ

Предельный угол не зависит от массы бруска. Последнее соотношение позволяет нам на практике определить значение коэффициента трения. При α > αпр брусок будет соскальзывать вниз по наклонной плоскости. Этот угол мы и будем измерять. Потом пересчитаем в коэффициент трения.

Измерения

Коэффициент трения зависит от материалов двух тел между которыми будут проводиться измерения. В нашем случае мы рассмотрим вариант пластик-пластик. В качестве плоскости по которой будут скользить наши испытуемые мы взяли стандартную ПВХ-панель.

Так выглядит наша установка. Мы придвигаем вертикальную стенку к углу и замеряем расстояние на которое нужно придвинуть, чтобы испытуемый кубик начал скользить.

Отношение высоты подвижной стенки к расстоянию до угла и есть искомый tg α.

Для того чтобы посчитать погрешности измерение проводилось для каждого кубика не менее 10 раз. Потом результаты усреднялись и выполнялась стандартная статобработка по вычислению погрешности.

Поскольку кубики очень легкие, то внутрь вкладывали контейнеры с металлическим наполнением. Для жестких кубиков это никак не повлияло на результаты, для мягких материалов (PRO Flex, Flex, Rubber) это позволило уменьшить погрешность в два раза. В итоге вес всех кубиков получился с хорошей точностью 12 грамм (разница составляла меньше 1%).

Результаты измерений коэффициента трения при комнатной температуре. Цифра на полоске соответствует значению, а серые ‘усы’ — погрешности измерений.

Эластичные пластики закономерно обладают высоким коэффициентом трения. Совсем неожиданным для меня оказалось, что самые скользкие это ABS и PLA. Небольшой коэффициент трения у Nylon был вполне ожидаем. А вот PRO Flex от Filamentarno! откровенно порадовал. По ощущениям у него самый высокий коэффициент трения, но вот тесты говорят, что он немного не дотягивает до Rubber, но отставание минимальное. Неожиданностью стало, что SBS PRO от Filamentarno! обогнал Flex от REC.

Измерить коэффициент трения при низкой температуре, чтобы она оставалась постоянной проблематично, так как для этого нужна большая замкнутая температурная камера. Поэтому мы проводили эксперимент с просто охлажденным образцом. Измерения показывают, что температура образца после измерения коэффициента была от -120 до -90°С. В таблице уазано значение -85°С, даже немного с запасом. На приведенном ниже видео видно, что при низких температурах коэффициент трения очень маленький, поэтому в эксперименте мы давали образцу съехать с горки и за это время немного прогреется, а потом уже делали измерение.

Итоговый график измерений коэффициента трении при низких температурах.

Здесь картина практически не изменилась. Закономерно эластичные пластики Rubber, PRO FLEX и Flex сохранили самый высокий коэффициент. Очередность поменялась и на первое место вышел Flex от REC.

Сводный график с данными двух температур измерений.

Понижение температуры закономерно уменьшает коэффициент трения. Для твердых пластиков изменение не такое значительное как для мягких. Ниже табличка с процентом изменения коэффициента трения системы пластик—ПВХ при охлаждении до -85°С.

  • PLA — — — — 2%
  • HIPS — — — 7%
  • Eternal — 8%
  • ABS — — — — 9%
  • Flex — — — -11%
  • Relax — — — 22%
  • Nylon — — — 23%
  • Prototyper_Soft — 33%
  • SBS_PRO — 38%
  • PRO_Flex — -40%
  • Rubber — — 45%

Краткое видео со всеми участниками тестирования на одной плоскости. Хорошо видно, что соскальзывание начинается с разных углов наклона плоскости.

Выводы

В общем, ничего особенно удивительного не произошло. Твердые пластики имеют низкий коэффициент трения, мягкие — более высокий. При понижении температуры, коэффициент трения уменьшается, причем, чем мягче пластик, тем сильнее уменьшается его коэффициент трения с температурой. Исключение из этого Rec Flex, у него изменение на уровне ABS и Relax.

Хитрушка для владельцев боудена: хотите протолкнуть проблемный пруток — охладите его, хотя бы в морозилке, и возможно, ваши проблемы решаться.

Коэффициент трения — О трибологии

Tribology Wikipedia > Коэффициент трения

Содержание

Что такое коэффициент трения?

Трение – это сила сопротивления относительному движению, которая может возникать на границе раздела тел, а также может возникать внутри тел. Понятие коэффициента трения было впервые сформулировано Леонардо да Винчи и определяется в соответствии со следующим уравнением:

(1)  

, где

— сила трения и приложенная нормальная нагрузка. Величина коэффициента трения определяется свойствами поверхностей, окружающей средой, особенностями поверхности, наличием смазки и т. д.

Обычно существует два вида коэффициентов трения. различают: статические и динамические. Статический коэффициент трения определяется как отношение максимальной силы трения до относительного движения к нормальной нагрузке. Динамический (или кинетический) коэффициент трения определяется как отношение силы трения при скольжении к приложенной нормальной нагрузке. Часто статический коэффициент трения больше кинетического.

Трение также можно разделить на сухое и смазываемое. Исторически смазка использовалась для снижения общего коэффициента трения путем разделения поверхностей слоем смазки. Поскольку для обычных конструкционных материалов сухое трение значительно выше, чем трение слоев смазки, трение можно уменьшить, введя смазочную пленку. Однако классический смазочный механизм для уменьшения трения достиг своего фундаментального предела, и в настоящее время твердым смазочным материалам уделяется значительное внимание (см.

пример) в попытках уменьшить потери энергии из-за трения.

Сухой коэффициент трения

Гийом Амонтон (1663-1705) и Шарль-Огюстен Кулон (1736-1806) сформулировали важные законы сухого трения:

  1. Сила трения пропорциональна нормальной нагрузке (первый закон Амонтона)
  2. Сила трения не зависит от кажущейся площади контакта (второй закон Амонтона)
  3. Кинетическое трение не зависит от скорости скольжения (закон Кулона)

Согласно второму закону Амонтона коэффициент трения является постоянной величиной для данной пары материалов. Эти экспериментально наблюдаемые законы считаются фундаментальными, однако недавно было показано, что эти законы не всегда соблюдаются в различных ситуациях. Это особенно верно для наноразмерных контактов, где все три закона могут быть нарушены. Например, трение графена может проявлять обратную силу трения — нормальное поведение нагрузки, нарушающее первый закон Амонтона. Во-вторых, законы Амонтона и Кулона не соблюдаются в контактах наконечника атомно-силового микроскопа (АСМ). Было показано, что в контактах наконечника АСМ на силу трения влияют как скорость скольжения, так и кажущаяся площадь контакта.

Коэффициенты трения различных комбинаций материалов в атмосфере и вакууме приведены в таблице Коэффициенты трения (данные собраны из различных источников [1,2]).

Коэффициент трения со смазкой

Трение со смазкой можно разделить на три режима: граничный (BL), смешанный (ML) и упругогидродинамический (EHL). В отличие от сухого трения, трение со смазкой зависит от условий эксплуатации, таких как скорость скольжения, вязкость смазки, температура и т. д. Уровень коэффициента трения следует следующей тенденции, показанной на рис. 1.9.0003 Рис. 1. Коэффициент трения в смазанных контактах

Простая теория (концепция распределения нагрузки) для расчета коэффициента трения в смазанных контактах была предложена Джонсоном [3]. Эта теория рассматривает общий коэффициент трения как сумму двух составляющих, сухого и смазочного трения, взвешенных по соответствующим площадям. Было показано, что в некоторых случаях теория достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными. Подробнее см. [4].

Для расчета коэффициента трения в режиме смешанного смазывания можно использовать следующие коды на базе Matlab: симулятор на основе шероховатости, симулятор трибологии (автономный, в Matlab нет необходимости).

Измерение коэффициента трения

Трибометры — это устройства, которые обычно используются для измерения трения. Первый трибометр, вероятно, изобрел Леонардо да Винчи — первый триболог. Посмотрите простое устройство, разработанное на основе граммофона, на этом видео:

Каталожные номера

  1. [1]. Механика и физика точных вакуумных механизмов, Е.А. Деулин, В.П. Михайлов, Ю.В. Панфилов, Р.А. Невшупа.

  2. [2]. http://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html.

  3. [3]. Простая теория контакта неровностей в упругогидродинамической смазке. Носить. 1972;19:91-108, Джонсон К. Л., Гринвуд Дж.А., Пун С.Ю.

  4. [4]. О модели для прогнозирования коэффициента трения в смешанной смазке на основе концепции распределения нагрузки с измеренной шероховатостью поверхности Акчурин А., Босман Р., Лугт П.М.

Теги: коэффициент трения коэффициент трения определение коэффициент трения в вакууме определение сухое трение коэффициенты трения различных материалов законы трения трение со смазкой что такое коэффициент трения вики википедия

Манодж Раджанкунте Махадешвара

В настоящее время я работаю аспирантом в Университете Лидса. Ранее я закончила магистратуру по престижной совместной магистерской программе Erasmus Mundus (магистр трибологии). Я также получил степень бакалавра в области машиностроения в ВТУ, Белгаум, Индия. Я работаю менеджером по социальным сетям в Tribnet, а также у меня есть свой канал на YouTube Tribo Geek.