Детали машин - Батурин А.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Заслуга теоретического обоснования жидкостного трения принадлежит русскому ученому Николаю Павловичу Петрову (1836— 1920 гг.). В 1883 г. появился его труд о трении в машинах и созданная им «гидродинамическая теория смазки» получила мировое признание. Вопросами трения Н. П. Петров занимался долгое время, проверяя экспериментом свои теоретические выводы. Работы Н. П. Петрова были продолжены и развиты выдающимися русскими учеными Н. Е. Жуковским, С. А. Чаплыгиным, Н. И. Мерцаловым и др.
Как уже отмечено выше, жидкостное трение создает для машины более благоприятный режим: значительно уменьшается потеря энергии на преодоление вредных сопротивлений и полностью отсутствует износ деталей, ввиду чего этот вид трения приобретает значительный интерес.
Опытным путем установлено, что сила жидкостного трения определяется следующей зависимостью:
F = T1 кГ, (13)
где F — сила жидкостного трепия;
S — величина площади трущихся поверхностей в ж2; V — скорость относительного движения в м/сек; Ii — толщина смазочного слоя в м\
т) — коэффициент пропорциональности, характеризующий вязкость смазки и имеющий размерность кГсек1мг. Разделив и умножив правую часть формулы на N, представим ее в виде
F = X1^ N = X1-J?— N = ^-Jb Nt (14)
N
где д = -g- представляет удельное давление на поверхности трущихся тел.
1 Это положение верно в основном для металлов. Есть случаи, когда зависимость / от скорости носит противоположный характер, например коэффициент трения между ремнем и шкивом с увеличением скорости даже возрастает.
62
ТРЕНИЕ В МАШИНАХ
Введя, наконец, обозначение
T) V
qh
= rl.
получим из формулы (14)
F = uJV,
(15)
т. е. формула для определения силы жидкостного трения имеет такой же вид, как и при сухом трении, с той, однако, разницей, что в последней формуле ясно видны факторы, влияющие на величину коэффициента трения и., вследствие чего возможно теоретически определить его.
Сравнивая коэффициенты / сухого и ц. жидкостного трения, приходим к следующим выводам:
а) коэффициент / значительно больше ц;
б) коэффициент и. зависит от вязкости применяемого смазочного масла;
в) коэффициент ц. увеличивается, а / уменьшается с увеличением скорости движения;
г) коэффициент р, зависит от толщины смазочного слоя.
Для обеспечения жидкостного трения необходимо выполнить следующие основные требования, которые были сформулированы проф. Н. П. Петровым в 1883 г. в работе «Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости»:
а) смазочная жидкость, занимающая зазор между скользящими поверхностями, должна удерживаться в зазоре;
б) в слое смазки при относительном скольжении смазываемых поверхностей должно возникать и поддерживаться внутреннее давление, уравновешивающее внешнюю нагрузку, прижимающую скользящие поверхности друг к другу;
в) смазочная жидкость должна полностью разделять скользящие поверхности;
г) слой жидкости, находящейся между скользящими поверхностями, должен иметь толщину не менее определенного минимального предела
Из этих требований следует необходимость наличия зазора между трущимися поверхностями, достаточно высокой скорости относительного движения трущихся тел и липкости (маслянистости) смазочной жидкости, обеспечивающей ее сцепление с металлическими поверхностями.
Возможность получения жидкостного трения можно иллюстрировать следующими примерами.
а) Трение в поступательной паре. Пусть имеем поступательную пару — ползун А и направляющую В, по которой перемещается ползун (фиг. 45).
1 Формулировка основных требований заимствована из курса И. И. А р т о-бол евского, Теория механизмов и машин. Гостехиздат, 1951.
ТРЕНИЕ СУХИХ ТЕЛ И ЖИДКОСТНОЕ ТРЕНИЕ
6»
Нижнюю опорную поверхность ползуна выполним так, чтобы передняя часть ее (по направлению движения) пр была наклонена к верхней грани направляющей под некоторым углом а.
При движении ползуна А в направлении стрелки в слое масла, разделяющем поверхности ползуна и направляющей, в месте, где образуется клиновидный масляный зазор, возникает давление,
Фиг. 45. Фиг. 46.
увеличивающееся по мере увеличения скорости V ползуна. Возникающие вследствие этого силы могут приподнять ползун, в результате чего увеличивается толщина масляного слоя. Если при этом толщина h масляного слоя превзойдет суммарную высоту выступов <5А X 62 (фиг. 46), возникнет жидкостное трение. Для получения
Фиг. 47.
жидкостного трения смазывающая жидкость должна быть с м а ч и-вающей — в этом случае на поверхности ползуна как бы прилипает и движется вместе с ним тонкая масляная пленка, обеспечивающая трение между слоями масла.
б) Трение во вращательной паре. Аналогичное явление имеет место и при вращении шипа во втулке. На фиг. 47, а изображено взаимное расположение шипа и втулки, когда шип не вращается. Шип и втулка соприкасаются между собой по образующей, проекцию которой изображает точка А. По образующей А смазка полностью отсутствует или слой ее ничтожно мал, так как она выдавливается силой Q, приложенной к шипу. Как только шип
«4
трение в машинах
