Визначення характеристик зовнішнього тертя сільськогосподарських матеріалів

ПО РІЗНИХ ПОВЕРХНЯХ

1. Мета роботи

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

2. Теоретична частина

Тертя ковзання ґрунту характеризується опором ґрунту переміщенню або ковзанню його по поверхні інших тіл.

Коефіцієнт зовнішнього тертя ґрунту залежить від його вологості, механічного складу, стану ґрунту, виду і стану зовнішньої поверхні. Із збільшенням вологості ґрунту до 50-60% коефіцієнт тертя зростає; при подальшому збільшенні вологості – різко зменшується, так як надмірна волога буде утворювати між ґрунтом і поверхнею водяний прошарок, який буде відігравати роль мастила. За нормальної вологості збільшення «фізичного піску» в ґрунті призводить до зменшення коефіцієнта тертя. Також для розпушених ґрунтів він менший порівняно із щільними.

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 (рис. 4.1). 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

Сила тертя

де f_c і j_c - відповідно статичний коефіцієнт і кут тертя; N – сила, що діє вертикально вниз; Y - сила гравітації; a - кут нахилу площини.

Рисунок 4.1 - До визначення статичного коефіцієнта тертя

Отже,

Звідки

j_c = a, f _c = tga

3. Зміст роботи

Визначити статичний коефіцієнт тертя сільськогосподарських матеріалів по різних поверхнях, оціни
ти отримані результати, порівняти значення статичного коефіцієнта тертя для однакових пар тертя.

Рисунок 4.2 - Схема приладу для визначення статичного коефіцієнта тертя

1 – горизонтальна плита; 2 – гвинт; 3 – похила площина; 4 – досліджувана поверхня; 5 – досліджуваний матеріал.

4. Обладнання, прилади, матеріали

Прилад для визначення статичного коефіцієнта тертя, пластини з різних матеріалів, що використовуються в сільгоспмашинобудуванні, косинець, транспортир, папір, кнопки, зразки сільськогосподарських матеріалів.

Для визначення статичного коефіцієнта тертя використовують прилад (рис.4.2), який складається з горизонтальної плити 1, похилої площини 3, на якій закріплено матеріал досліджуваної поверхні 4, та гвинта 2, поворо­том якого змінюють кут нахилу площини 3. На закріплену поверхню вмі­щують досліджуваний матеріал 5. Якщо повільним обертанням гвинта 2 збільшувати кут нахилу площини 3, то моменту початку ковзання пар тертя відповідатиме умова j_c = a.

5.Порядок виконання роботи

5.1 Закріпити на похилій площині 3(див. рис. 4.2) пластину 4з дослід­жуваного матеріалу і, обертаючи рукоятку гвинта 2, встановити площи­ну 3в положення, близьке до горизонтального.

5.2 Помістити на пластину досліджуваний матеріал 5.

5.3 Повільно обертаючи рукоятку гвинта 2, збільшити кут нахилу площини 3до початку ковзання досліджуваного матеріалу 5.

5.4 Виміряти величини Н і L(див. рис. 4.2).

5.5 Обчислити статичний коефіцієнт тертя за формулою

Дослід повторити 4 рази для кожної пари тертя.

5.6 Оцінити значення статичного коефіцієнта тертя, визначити середню арифметичну величину коефіцієнта тертя, середнє квадратичне відхилення σ та коефіцієнт варіації V.

5.7 Визначити кут тертя за формулою

j_с = arctg f _c

Результати вимірювань і обчислень записати в табл. 4.1.

Таблиця 4.1 - Результати вимірювань і обчислень статичного коефіцієнта тертя

Пара тертя	Номер досліду	L, мм	Нi, мм	f сi	f c	σ	V, %	j, град

6. Звіт

Навести короткий зміст роботи, схему та опис приладу, формули і розрахунки, результати вимірювань і обчислень статичного коефіцієнта тертя (див. табл. 4.1). Зробити висновки.

 

7. Контрольні запитання

7.1. Що розуміють під статичним і динамічним коефіцієнтами тертя?

7.2. Як залежить коефіцієнт зовнішнього тертя ґрунту від його вологості, механічного і структурного стану?

7.3. Яку будову має прилад для визначення статичного коефіцієнта тертя сільськогосподарських матеріалів?

7.4. Написати формули для розрахунку коефіцієнта і кута статичного тертя сільськогосподарських матеріалів.

 

Лабораторна робота 5