Трение в машинах

Категория:
Машиноведение


Трение в машинах

При трении двух несмазанных поверхностей, т. е. при «сухом» трении, сила трения равна произведению силы, сжимающей тела и направленной перпендикулярно к их поверхностям (Р), на коэффициент трения (Ki).

При сухом трении трущиеся поверхности звеньев быстро изнашиваются и разрушаются. Кроме того, сухое трение сопровождается сильным нагреванием частей, которое может привести к выплавлению подшипников и выходу из строя всей машины.

Для того чтобы не допускать сухого трения движущихся частей машины, применяют смазку. Если слой смазки будет

достаточно велик, то поверхности трущихся тел своими неровностями не будут задевать друг друга и силами трения станут силы сопротивления внутри жидкости — так называемое внутреннее трение жидкостей. В результате поверхности твердых тел будут изнашиваться значительно меньше и резко уменьшится трение в частях машины.

Трение при смазке (жидкостное трение) возникает иначе, чем сухое трение. Сила трения при смазке будет тем больше, чем больше площадь поверхности соприкосновения тела, и возрастает с увеличением скорости движения одного тела по другому, а уменьшается при увеличении расстояния между телами, т. е. при увеличении толщины слоя смазки.

Коэффициент жидкостного трения в 10—20 раз меньше коэффициента сухого трения.

На величину силы жидкостного трения оказывает влияние также состояние трущихся поверхностей, их отделка и чистота. Важно, чтобы масло хорошо прилипало к поверхностям, чтобы не было разрыва масляной пленки. Если масло потеряло вязкость, его надо немедленно заменить, предварительно промыв трущиеся части машины. Заметим, что при чрезмерно больших давлениях произойдет выдавливание смазки и трение резко возрастет.

Рис. 1. Схема жидкостного трения.

Применение масла приносит пользу лишь тогда, когда между трущимися поверхностями образуется тонкая пленка смазывающей жидкости, имеющая форму клина. Для цилиндрических поверхностей такой клин образуется благодаря небольшому зазору между ними, образовавшемуся из-за разности в диаметрах цапфы и подшипника. Если обе части имеют плоские поверхности, то на одной из них (обычно верхней, т. е. ползуне) делают небольшие скосы или уступы, чтобы образовался клиновидный слой масла.

Оказывается, что в слое смазки, имеющем форму клина, при быстром движении трущихся частей образуется большее давление масла, доходящее до 150—200кГ/см1 в наиболее узком месте клина. Благодаря этому высокому давлению масла цапфа или ползун, несмотря на большую нагрузку от внешней силы, слегка приподнимаются и как бы «плавают» в масле.

Если масло не имеет достаточной вязкости или скорость движения частей будет очень мала, смазка будет выдавливаться из промежутка между частями и масляная пленка не образуется. Для создания масляной пленки при пуске машины после длительной остановки принудительно подают смазку с помощью специальных насосов.

Практика показала, что наибольший износ частей происходит при пуске особенно в холодном состоянии, когда масляная пленка еще отсутствует. Если по условиям работы машину приходится часто останавливать и снова пускать в ход, т. е. она работает при полусухом трении и применение смазки себя не оправдывает, вместо подшипников скольжения с жидкой смазкой применяют подшипники качения.

В подшипниках качения шарики или ролики катятся по подшипниковым кольцам и если бы оба тела были идеально твердыми и гладкими, тогда качение происходило бы без трения. Приближенным примером качения без трения может служить стальной закаленный шарик, который от легкого толчка долго катится по гладкому стеклу. Практически каждое тело под действием другого тела испытывает изменение формы (деформацию). Шарик, как бы тверд он ни был, будет слегка сплющиваться, а поверхность основания — продавливаться в месте соприкосновения с кольцом.

Рис. 2. Масляный клин для сопряжения:
а — цилиндрических поверхностей; б — плоских поверхностей.

Рис. 3. Трение качения.

Трение качения значительно меньше трения скольжения и поэтому шариковые или роликовые подшипники получили большое распространение в технике.

Нужно отметить, что ввиду очень маленькой поверхности соприкосновения трущихся тел шарики и опорные кольца подшипников подвергаются большим давлениям, из-за чего ускоряется их износ.

Поэтому подшипники качения не применяют в машинах, части которых подвергаются большим ударным нагрузкам, особенно меняющимся во время работы, например в молотах, прокатных станах, прессах и т. п. Здесь вместо них применяют подшипники скольжения, как более надежные и менее подвергающиеся износу.

Для уменьшения давления, а следовательно и износа, вместо шариковых применяют роликовые подшипники, а вместо однорядных — многорядные.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум