Трение качения

Сопротивление движению при качении обусловлено эффектом молекулярного сцепления на площадке катящегося контакта, несовершенной упругостью реальных материалов и трением при относительном проскальзывании поверхностей в пределах нагруженного контакта, обусловленным разницей в кривизне обкатываемых тел и упругими микро перемещениями в пределах контактной площадки.

Рис. 4.3. Схема распределения сил, действующих на цилиндр:

а - без нагрузки; б) под нагрузкой в покое; в) под нагрузкой в движении.

В высшей кинематической паре, образованной звеньями 1 и 2 (рис.4.3,а) в статическом состоянии под нагрузкой Q возникает вследствие деформации площадки контакта CD, по которой действуют давления, распределённые по определённому закону (рис. 4ю3, б) При этом равнодействующая их N=Q проходит через точку A.

Опыты показывают, что для качения звена 1 к нему необходимо приложить движущий момент М_Д (рис.4.3,в). Это обусловлено тем, что при перекатывании звена 1 удельные давления перемещаются в направлении перекатывания на некоторое расстояние k вследствие чего возникает момент сопротивления перекатывания . При равномерном качении сумма моментов всех сил, действующих на звено 1, будет равна нулю:

Если звено 1 перекатывается под действием силы P, то в зоне касания катка с опорной плоскостью возникает сила трения скольжения F_n, направленная противоположно силе P,предельное значение которое (сила трения покоя) согласно формуле (4.6)

В этом случае для равномерного качения необходимо соблюсти условия М_д=Ph=Qk и

, т. е. , откуда . При чистом скольжении необходимо и , откуда . Одновременное качение и скольжение возможно при