12945 Scan011520105810

Rozdział 25

imm. i

I ARCIE I ZUŻYCIE MATERIAŁU Sl*() WODOWANE TARCIEM

. . ; . ..

• ■

,oJA

«?.»V ^J>

-

Wstęp

»m u i i dwie ostatnie z tych właściwości materiałów konstruk-¹ i • « nu interesujemy się w niniejszej książce: właściwości ujawnia-v 11 nul .ic h tarcia występującego pomiędzy materiałami, oraz • MH.ii.ihm spowodowane tarciem. Właściwości te są niezwykle i I oti konstrukcji. Na przykład tarcie na powierzchni łożyska ¹    • Im* i u hi i r waż zużywa się na jego pokonanie dodatkową energię,

*• mi ii n ilu mienia niekorzystnie tolerancje z jakimi zostało ono wy-*•-.1111.1 i n i okładziny hamulcowe lub na tarczę sprzęgła czy nawet im m h butów - wybieramy taki materiał, aby tarcie było jak '    • ilr i w łych przypadkach zużycie materiału jest z oczywistych

* i    i*l.mc W końcu, przy pewnych obróbkach materiału, jak np.

' r i 11 • .. hlowunic, celem jest uzyskanie jak największego zużycia przy • > n. i u wydatkowanej na tarcie. W rozdziałach 25 i 26 omówimy * im im u i /użycia materiału i przeanalizujemy kilka przykładów '•‘mi i. i imI i sposób tarcie i zużycie materiału jest uwzględniane przy

ł M' MMIII UlMCIllÓW.

Tarcie pomiędzy materiałami

'    ¹ mu .    , p *c 11 powierzchnie dwóch materiałów stykają się ze sobą,

i * . mm. , . /« mim jednego z nich względem drugiego napotykają na opór » • *    i) Siła potrzebna do rozpoczęcia poślizgu F_s zależy od siły

i i jmiwu i/clmi styku w'sposób następujący

F_s = m_sP    (25.1)

• " mi nowy statyczny współczynnik tarcia.

TARCIE I ZUŻYCIE MATERIAŁU SPOWODOWANE TARCIEM

267

\

Po zapoczątkowaniu poślizgu, siła graniczna tarcia maleje nieznacznie i możemy napisać

^Fk = ^p

gdzie //at < ju_s - bezwymiarowy kinetyczny współczynnik tarcia.

I i i •

Układ statyczny: p

Uk-lad kinetyczny: p

Rys. 25.1. Bezwymiarowe współczynniki tarcia statycznego i kinetycznego

(25.2)

Wynik ten wydaje się przeczyć intuicji - jak to możliwe, żeby tarcie pomiędzy stykającymi się materiałami zależało jedynie od siły dociskającej je do siebie, a nie w sposób oczywisty od powierzchni styku? Aby zrozumieć ten mechanizm, musimy zastanowić się jak wygląda geometria typowej powierzchni metalu.

Jeżeli zbadamy powierzchnię dokładnie toczonego pręta miedzianego, wycinając z niego ukośny plasterek (takie ukośne cięcie "powiększa" wysokość nierówności), lub jeżeli zbadamy profil nierówności powierzchni tego pręta za pomocą urządzenia zwanego "Talysurf (podobnego do głowicy odtwarzacza płyt gramofonowych, które przesuwając się po powierzchni, rejestruje wszystkie zagłębienia i wypukłości na niej występujące), okaże się, że powierzchnia takiej próbki wygląda jak pokazano na rys. 25.2.

2 fim

20 /im

\

/

Rys. 25.2. Wygląd powierzchni metalu dokładnie obrobionej przez (wysokości nierówności narysowane są w wyolbrzymionej skali

odległości między nimi)

I

róbkę skrawaniem stosunku do skali

Widać wyraźnie, że powierzchnia ta ma wiele wypukłości ("chropowatości") - wygląda tak, jak wyglądałby przekrój Szwajcarii. Po wypolerowaniu powierzchni metalu bardzo drobnym papierem ściernym, wymiary tych wypukłości maleją ok. 10-krotnie, lecz są one wciąż dobrze widoczne. Pozostają nawet po długotrwałym polerowaniu za pomocą środka polerującego o najdrobniejszym ziarnie.