Лабораторно-практична робота № 3 Визначення характеристик зовнішнього тертя сільськогосподарських матеріалів по різних поверхнях

1. Мета роботи

Визначити статичний і динамічний коефіцієнти тертя сільськогоспо­дарських матеріалів по різних поверхнях і оцінити отримані результати.

2. Теоретична частина

Визначення характеристик зовнішнього тертя розглянемо на прикладі руху ґрунту по стальній поверхні.

Грун – верхній родючий шар земної кори, родючість якого зменшується при неправильному поводженні з ґрунтом, тому так необхідно визначити раціональні прийоми і технічні засоби його обробітку.

Для зберігання і підвищення родючості ґрунту необхідно знати фізичні і технологічні властивості ґрунту, застосовувати науково-обгрунтовані системи обробітку і підбирати технічні засоби для його виконання з урахуванням місцевих природно-кліматичних умов і навіть властивостей кожного поля.

Однією із важливих технологічних властивостей ґрунту є характеристика зовнішнього і внутрішнього тертя (фрикційні властивості).

Фрикційні властивості ґрунту визначаються коефіцієнта-ми тертя f . При цьому, з одного боку, порівняно високі значення f обумовлюють великі сили тертя ґрунту по робочих органах ґрунтообробних машин, на подолання яких витрачається від 30 до 50 % енергії, з іншого – великі сили тертя, що виникають між ґрунтом і опорами енергетичних, самохідних сільськогоспо-дарських і транспортних машин, сприяють зменшенню коефіцієнта буксування і руйнування ґрунтової структури.

Тертя ковзання ґрунту характеризують опором ґрунту переміщенню або ковзанню його по поверхні інших тіл. Зовнішнє тертя підпорядковане закону Амонтона (1699), згідно з яким опір тертя пропорційний тиску між двома поверхнями, які труться:

F = f ·N = tg φ ·N, (3.1)

де N - тиск між двома поверхнями, Н;

f і φ - відповідно коефіцієнт і кут тертя.

Коефіцієнт тертя f зростає при збільшенні вологості ґрунту. Різке підви­щення коефіцієнта тертя спостерігається тоді, коли вологість ґрунту досягає 50-60 % капілярної вологоємності і супроводжується налипанням ґрунту на поверхню матеріалу.

Для природних ґрунтів коефіцієнт тертя по сталевій поверхні колива­ється в значних межах – від 0,2 до 0,8 і більше.

На величину коефіцієнта тертя впливають стан робочої поверхні (шлі­фована, нешліфована), матеріал робочої поверхні (полімерні матеріали мають менший коефіцієнт тертя). Застосування вібраційних робочих органів, подача води на робочу поверхню, підведення електричних потенціалів знижують коефі­цієнт тертя.

Розрізняють статичний f_ст і динамічний f_д коефіцієнти тертя.

Статичний коефіцієнт тертя (коефіцієнт тертя спокою) можна визна­чити за умови, що тіло переходить із стану спокою в стан руху, коли рухома сила дорівнює максимальному значенню сили тертя (рисунок 3.1). Тіло, що пере­буває на похилій площині, намагається утриматися на ній за рахунок сили тертя, яка зрівноважує складову сили гравітації. У момент початку ковзан­ня тіла по площині виконується умова:

Y · sinα = F_{c max} , (3.2)

де – сила тяжіння (гравітації) тіла, Н;

- кут нахилу площини, град;

F_{c max} - сила тертя, Н.