Способность контактирующих поверхностей звеньев сопротивляться их относительному движению называется внешним трением. Трение обусловлено неидеальным состоянием контактирующих поверхностей (микронеровности, загрязнения, окисные пленки и т.п.) и силами межмолекулярного сцепления. Трение в кинематических парах характеризуется силами трения и моментами сил трения. Силой трения называется касательная составляющая реакции в КП (составляющая направленная по касательной к контактирующим поверхностям), которая всегда направлена против вектора скорости относительного движения звеньев.
Различают следующие виды трения:
- трение покоя проявляется в момент, когда два тела находящиеся в состоянии относительного покоя начинают относительное движение (касательную составляющую возникающую в зоне контакта до возникновения относительного движения, в условиях когда она меньше силы трения покоя, будем называть силой сцепления; максимальная величина силы сцепления равна силе трения покоя);
- трение скольжения появляется в КП при наличии относительного движения звеньев; для большинства материалов трение скольжения меньше трения покоя;
- трение качения появляется в высших КП при наличии относительного вращательного движения звеньев вокруг оси или точки контакта;
- трение верчения возникает при взаимодействии торцевых поверхностей звеньев вращательных КП (подпятники).
Кроме того по наличию и виду применяемых смазочных материалов различают:
|
Сила трения покоя зависит от состояния контактных поверхностей звеньев, а сила трения скольжения - также и от скорости скольжения. Определение зависимости трения скольжения от скорости возможно только в некоторых наиболее простых случаях. Пример диаграммы такой зависимости дан на рис. 9.6.
|
Рис. 9.6
Трение скольжения согласно закону Кулона-Амонтона пропорционально нормальной составляющей реакции в КП
где f - коэффициент трения скольжения.
Силы в кинематических парах с учетом трения.
Поступательная КП (рис.9.7).
|
Рис. 9.7
При силовом расчете с учетом трения в поступательной КП определяются:
- реактивный момент Mij,
- величина реакции Fij;
- направление вектора Fij;
известны: точка приложения силы - геометрический центр кинематической пары A1п. и коэффициент трения скольжения f.
Полная величина реакции в КП равна векторной сумме
|
где 
- сила трения скольжения, j - угол трения, f - коэффициент трения скольжения (tg j» f, так как j мало).
Если tg j» f => 0, то Fij => F nij, т.е. к решению без учета трения.
Число неизвестных в поступательной КП при силовом расчете с учетом трения увеличилось и равно ns = 3.
Вращательная КП
Силовой расчет с учетом трения является моделью КП более высокого уровня, с большей степенью приближения модели к реальной КП. При этом известны геометрические размеры элементов КП (радиусы цапф) и коэффициент трения скольжения. Так как в реальных парах имеются зазоры, то на расчетной схеме (рис.9.8) пару представляют как высшую.
|
Рис. 9.8
При силовом расчете c учетом трения во вращательной КП определяются:
- направление реакции Fij;
- величина реакции Fij;
- величина силы трения Fтр ij;
известно: линия действия нормальной составляющей проходит через центр КП точку B1в., коэффициент трения скольжения, радиус цапфы ri » rj.
Момент трения в КП
|
Высшая КП.
В высшей паре два относительных движения - скольжение и перекатывание. Поэтому здесь имеют место два вида трения - трение скольжения и трение качения(рис. 9.9).
|
Рис. 9.9
При силовом расчете в высшей КП определяются:
- величина реакции Fij;
- направление реакции Fij;
- момент сил трения Мтрij
известны:
- точка приложения силы - точка контакта рабочих профилей кинематической пары С2вп;
- направление нормальной составляющей Fnij - контактная нормаль к профилям (размеры и форма профилей заданы);
- направление тангенциальной составляющей Fтрij - касательная к профилям в точке контакта;
- коэффициенты трения качения k и скольжения f.
Полная величина реакции в КП равна векторной сумме
|
Число неизвестных в высшей КП при силовом расчете с учетом трения увеличилось с ns = 1 до ns = 3 (так как в паре имеется два вида трения).
