Контрольные вопросы

1. Почему применяются кулачковые механизмы?

2. Зачем ставится ролик на остроконечный толкатель?

3. Для чего применяется тарельчатый толкатель?

4. По какому критерию определяется минимальный радиус кулачка с остроконечным толкателем?

5. По какому критерию определяется минимальный радиус кулачка с тарельчатым толкателем?

6. Что такое теоретический профиль кулачка с роликовым толкателем?

7. Что такое рабочий профиль кулачка с роликовым толкателем?

8. В каких точках происходит максимальный износ профиля кулачка с роликовым толкателем?

Полностью материал по данной теме изложен в учебниках [1, с. 422-454], [2, с. 296-320], [3, с. 173-185], [4, с. 52-55], [5, с. 272-315].

2.13. Лекция №13. Трение в кинематических парах

Природа и виды трения

Сопротивление, возникающее на поверхности двух соприкасающихся тел при их относительном движении, называется силой внешнего трения. При движении одного тела относительно другого происходит сцепление, возникают упругие, вязкие деформации, развиваются силы молекулярного взаимодействия. Энергия затрачиваемая на трение, превращается в теплоту, происходит сглаживание шероховатостей, называемое износом.

В зависимости от взаимодействия различают:

• трение скольжения – как в низших, так и высших парах (1 рода);

• трение качения – при перекатывании поверхностей, встречается только в высших парах (2 рода);

• трение верчения – относительное движение вокруг общей нормали и все точки описывают концентрические окружности.

В зависимости от состояния поверхностей различают:

• сухое трение – без всяких примесей;

• граничное трение – слой смазки менее ≈ 0,1 мкм;

• жидкостное трение – слой смазки полностью разделяет поверхности соприкасающихся тел;

• трение с газовой смазкой.

Основные зависимости при трении скольжения

Сухое трение.

F_тр = F_мол + F_мех,

где F_тр – сила трения при скольжении;

F_мол – сила трения, определяемая силами молекулярного взаимодействия контактирующих элементов;

F_мех – сила трения механических связей.

F_тр = μ_т·S_ф + ƒ·N ,

где μ_т – интенсивность молекулярной силы трения;

S_ф – фактическая площадь контакта;

N – нормальное давление;

ƒ – коэффициент трения, безразмерная величина, зависит от материала и состояния поверхности и т. д.

На практике применяют

F = ƒ·N. (2.92)

Различают коэффициент трения покоя ƒ₀ > ƒ, когда сила трения покоя характеризуется отсутствием относительного движения двух соприкасающихся тел при действии на них касательных сил.

Основные закономерности сухого трения:

• силы трения направлены противоположно относительным скоростям;

• с увеличением скорости, сила трения уменьшается;

• с возрастанием удельного давления ƒ увеличивается;

• с увеличением времени контакта, сила трения возрастает.

Жидкостное трение. Жидкостное трение определяется гидродинамическими явлениями, возникающими в движущейся масляной пленке. Основным требованием, обеспечивающим жидкостное трение, является создание клиновидного зазора между трущимися поверхностями при большой скорости скольжения (рис. 2.55).

а) б) в)

Р и с. 2.55.Картина образования масляного клина при жидкостном трении:

а – в поступательной паре; б, в – во вращательной паре

Современная гидродинамическая теория смазки подшипников Н.П. Петрова (1883) в упрощенном виде дает формулу

F = μ·V·S /ε, (2.93)

где μ – коэффициент абсолютной вязкости смазки;

V – скорость относительного скольжения;

S – поверхность соприкосновения твердых тел (шина с вкладышем);

ε – толщина слоя смазки.

И при ƒ^{* =} μ·V/ε·q

F = ƒ^*·N,

где ƒ^* – приведенный коэффициент трения, q = N/S – удельное давление, ƒ^* ≈ 0,005 ÷ 0,015.

Зависимость коэффициента трения от скорости относительного скольжения представлена на рис. 2.56.

Р и с. 2.56.Характер изменения приведенного

коэффициент трения от скорости относительного скольжения:

ab – граничное трение; b – точка всплывания; bc – жидкостное трение