Сила трения: понятие и связанные величины
Сила трения – это вид внешнего трения, выражающий величину сопротивления одного объекта относительно поверхности другого при их относительном перемещении за счет действия внешней силы.
Факторы, влияющие на величину силы трения:
- Скорость перемещения образцов относительно друг друга
- Нагрузка, придаваемая элементам
- Материал, из которого произведены детали
- Характеристики поверхности: способ обработки, шероховатость и так далее
- Наличие/отсутствие смазочного материала: за счет наличия смазки сила трения между поверхностями уменьшается
Сила трения пропорционально увеличивается при повышении коэффициента трения и силы нормальной реакции опоры, так как вычисляется через произведение этих величин. В то же время на нее не влияет площадь соприкосновения деталей.
Сила трения снижается по мере приработки поверхностей – изменения геометрии и физико-химических характеристик объектов в начальный период трения.
Наибольшая сила трения покоя – это сила трения покоя, любое превышение которой ведет к началу макросмещения.
Для изучения параметров трения и изменения силы трения во времени или в зависимости от варьирования внешних условий проводят исследования на трибометре.
Воспроизводство триботехнического процесса должно осуществляться в лабораторных условиях под контролем опытных специалистов. Для изучения взаимодействия определенных деталей производственные организации обращаются за услугами к компаниям, профессионально занимающимся триботехническими испытаниями, например, в инженерный центр MODENGY, расположенный в городе Брянске.
В нем проводятся исследования на трение по международным стандартам, права на результаты которых в полном объеме передаются заказчику.
Исследование силы трения на трибометре
Трибометр (машина трения) – это испытательная установка, которая позволяет в контролируемых условиях воспроизвести трибологическое взаимодействие двух или более объектов.
Машины трения бывают различных моделей и реализуют разнообразные схемы трения. В обобщенном виде у всех испытательных установок можно выделить схожие функциональные узлы.
Устройство трибометра:
- Узел нагружения
- Узел трения
- Контрольный блок с пультом управления
- Камера
- Приводной механизм
Взаимодействие образцов осуществляется в узле трения. Материалы вставляются в держатели, плотно прижимаются друг к другу. После этого с помощью блока нагружения создается необходимое равномерное давление, которое может быть постоянным или переменным.
С помощью приводного устройства обеспечивается вращение образцов относительно друг друга.
Блок управления отвечает за координацию параметров взаимодействия деталей. В него включены измерительные элементы, которые регистрируют изменение контролируемых величин во времени и относительно меняющихся условий, по этим данным в дальнейшем создаются графики.
В отличие от всех измерительных устройств, прибор, контролирующий силу (момент) трения, располагается не в измерительном, а в испытательном блоке (узле трения).
При необходимости изменения окружающих условий в действие приводят камеру трибометра. В ней воспроизводятся температура, влажность, абразивное воздействие, вакуум и другие среды. Кроме того, камера снижает уровень шума от машины трения, препятствует выбросу продуктов износа за пределы установки.