Wykład 6 mech

TARCIE

TARCIEM nazywamy całokształt zjawisk występujących pomiędzy stykającymi się ciałami stałymi, spowodowanych działaniem siły normalnej dociskającej te ciała oraz siły stycznej przemieszczającej je względem siebie, bądź teŜ usiłującej je przemieścić.

Tarcie występujące w wyniku przemieszczania się ciał

nazywamy tarciem kinetycznym.

Tarcie występujące w wyniku próby przemieszczania ciał nazywamy

tarciem statycznym.

W zaleŜności od charakteru ruchu pomiędzy trącymi się ciałami tarcie moŜemy podzielić teŜ na:

⇒tarcie ślizgowe (suwne);

⇒tarcie toczenia (toczne);

⇒tarcie wiercenia (wiertne).

MoŜe być: Tarcie wewnętrzne

Tarcie zewnętrzne

Tarcie wewnętrzne – opór powstający między elementami jednego ciała. W ciele stałym tarcie jest uzaleŜnione od właściwości tłumiących, natomiast w płynach od lepkości. Opory tarcia wewnętrznego wynikają z istnienia sił kohezji i zaleŜą od swobody przemieszczania się tych Tarcie zewnętrzne występuje na styku dwóch ciał stałych będących w ruchu lub wprawianych w ruch bez udziału smarowania. Jeśli powierzchnie styku są idealnie sztywne i pozbawione chropowatości to opory tarcia zewnętrznego są wynikiem oddziaływania sił

powierzchniowych (adhezji). JeŜeli tarciu podlegają części maszyn, to między nimi występują nie tylko oddziaływania o charakterze adhezyjnym, ale równieŜ oddziaływania mechaniczne spowodowane nierównościami współpracujących powiechrzni. Stąd opory tarcia zewnętrznego to pokonywanie zarówno sił adhezyjnych, jak i spójności cząsteczek

Rodzaje tarcia z udziałem środków smarnych:

•tarcie suche

•tarcie płynne

•tarcie graniczne

•tarcie mieszane

Tarcie suche występuje, wtedy gdy między współpracującymi powierzchniami nie ma Ŝadnych ciał obcych, np.: środka smarnego lub wody. Jest ono bardzo intensywne podczas ślizgania się materiałów chropowatych. Podczas tarcia suchego wydziela się bardzo duŜa ilość ciepła, co powoduje spadek wytrzymałości oraz wzrost zuŜywania się części, które jest bardzo duŜe

Tarcie płynne występuje wtedy, gdy powierzchnie tarcia są rozdzielone warstwą środka smarnego w postaci smaru, cieczy lub gazu. Wówczas tarcie zewnętrzne jest zamieniane na tarcie wewnętrzne czynnika smarnego. Wówczas siła tarcia zaleŜy wyłącznie od właściwości środka smarnego, a nie od właściwości powierzchni współpracujących.

Wartość współczynnika tarcia płynnego jest mała i zaleŜy od grubości warstwy cieczy smarującej, jej lepkości oraz od prędkości względnej elementów trących. ZuŜywanie elementów maszyn podczas tarcia płynnego jest małe.

W mechanice rozpatruje się najczęściej

• tarcie statyczne, ślizgowe i toczne – STATYKA

• tarcie ruchowe (dynamiczne) - DYNAMIKA

TARCIE STATYCZNE

Tarcie statyczne powstaje w trakcie próby przesunięcia dwóch ciał chropowatych względem siebie. Tarcie liczbowo określa się poprzez siłę tarcia T .

Własności siły tarcia:

⇒ kierunek przeciwny do działania siły P;

⇒ brak wpływu wielkości powierzchni trących, a jedynie chropowatości tych powierzchni i sił docisku.

Siła tarcia statycznego T jest to reakcja styczna

(styczna

składowa

całkowitej

reakcji)

przeciwstawiająca

się

przesunięciu

ciał

względem siebie.

Największa wartość siły przesuwającej P, która przy danym cięŜarze Q jeszcze nie naruszy stanu spoczynku jest równa wartości rozwiniętej siły tarcia statycznego T

st max

P = T max = µ ⋅ N

Ciała pozostaną w stanie równowagi gdy siła P nie przekroczy rozwiniętego tarcia statycznego T

st max

P = T max ≤ µ ⋅ N

Całkowita i maksymalna wartość reakcji podłoŜa Rmax

wystąpi w przypadku T

= T

i okre

st max

ślona moŜe być

ze schematu:

Rmax

Tst max

Kąt ρ pomiędzy reakcją R

i normaln

max

ą N nazywamy

kątem tarcia i wyznaczamy z równania:

Tst max

tgρ = µ =

Rodzaj

Współczynnik

stykających się

tarcia

powierzchni

statycznego

dynamicznego

stal-stal

0,15

0,09-0,03

stal-drewno

0,5

0,5-0,2

stal-lód

0,02-0,03

0,015

guma-beton

0,7

(suchy)

drewno-drewno

0,4-0,65

0,2-0,5

drewno-metal

0,5-0,6

0,3-0,6

drewno-skóra

0,4-0,6

0,3-0,5

metal-metal

0,15-0,30

0,15-0,20

metal-skóra

0,3-0,5

0,25

TARCIE TOCZNE

Tarcie toczne (toczenia) powstaje przy usiłowaniu przetoczenia walca o cięŜarze G po poziomej płaszczyźnie za pomocą siły P.

Wartość siły P zdolnej do wprawienia w ruch walca oblicza się z równania równowagi:

∑ M A = − N ⋅ f + P ⋅ r = 0

Po przekształceniu otrzymujemy:

P = G ⋅ r

gdzie: f - współczynnik tarcia tocznego, [m] ,

r - promień walca, [m].

TARCIE CIĘGIEN

Tarciem cięgna o krąŜek nazywamy siły tarcia występujące między powierzchniami cylindrycznymi i cięgnami na nie nawiniętymi.

ZADANIE

"Gwóźdź Gustlika z filmu Czterej pancerni i pies": Jak bez uŜycia narzędzi wyciagnąć wbitego częściowo w deskę gwoździa?

Rozwiązanie:

NaleŜy zgiąć gwoździa i pokręcając nim wyciagać go.

JeŜeli gwóźdź nie ma zadziorów, to wyjdzie.

Uzasadnienie:

W wyciąganym wprost gwoździu siły tarcia przeciwdziałają jego wyciągnięciu. Zagięta część umoŜliwia obracanie, w obracanym gwoździu siły tarcia ustawiają się równolegle do kierunku ruchu czyli obwodowo, przyczynek od

kierunku wzdłuŜ gwoździa jest niewielki.