Пусть опорная часть вала – цапфа, вращающаяся в подшипнике скольжения, прижимается к подшипнику силой (рис. 11). Со стороны подшипника на вал в некоторой точке
при этом будет действовать нормальная реакция
, являющейся равнодействующей всех элементарных сил давлений, распределенных на поверхности соприкосновения цапфы и подшипника. В этой же точке
будет действовать сила трения
, направленная по касательной к окружности цапфы против вращения.
Рис.11
Складывая нормальную реакцию и силу трения
, получим полную реакцию
, которая равна по величине, но направлена противоположно силе
. Реакция
отклонена от нормали на угол трения
. Этот фиктивный (приведенный) угол трения отличается от действительного
для материалов вала и подшипника и зависит от закона распределения давления.
Закон распределения давления на соприкасающихся поверхностях принимают:
а) для новых неприработавшихся цапф и подшипников удельное давление является величиной постоянной (рис. 12,а);
б) для приработавшихся цапф и подшипников удельное давление распределяется по закону (рис.12,б).
Учитывая указанные законы распределения давления, фиктивные коэффициенты трения будут равны:
Для не приработавшихся цапф
;
Для приработавшихся цапф .
Фиктивный угол трения равен
=
.
Рис.12
Реакция (рис.11) создает относительно оси момент сопротивления (момент трения)
,
направленной противоположно движущему моменту . Величина плеча
, как видно из рисунка, равна
=
,
где -радиус опорной части вала.
Так как угол трения очень мал, то
.
Следовательно
=
. (15)
Тогда момент сил трения равен
(16)
Итак, полная реакция проходит при учете сил трения не через ось вращения вала, а отстоит от нее на расстоянии
, т.е. является касательной к окружности радиусом
. Эта окружность называется кругом трения.