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.