Irtishspb.ru

Строительство и Ремонт
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент трения кирпича по стали

  • 1 Физический смысл
  • 2 Расчет силы трения
  • 3 примера
    • 3.1 Коэффициенты статического трения
    • 3.2 Максимальный коэффициент сцепления
    • 3.3 Коэффициенты трения скольжения
  • 4 Геометрическая интерпретация
  • 5 ограничений
  • 6 распространенных ошибок
    • 6.1 » µ всегда меньше единицы»
    • 6.2 «Статическое трение — это коэффициент трения покоя, умноженный на нормальную силу»
  • 7 литература
  • 8 источников

При указании коэффициента трения проводится различие между трением скольжения и трением покоя : при трении скольжения поверхности трения перемещаются относительно друг друга, а при трении покоя — нет. В случае кулоновского трения коэффициент скольжения постоянен. На практике можно распознать соответствующую зависимость от температуры , скорости и давления , которая указывает на влияние изменения поверхности и природы никогда не идеально плоской поверхности (но не на сам коэффициент трения) и, таким образом, очевидно, влияет на свойства материала.

Коэффициент трения в металлах измеряется на полированных поверхностях, чтобы в значительной степени исключить механическое сцепление (посадка по форме). Решающими факторами являются силы адгезии и сцепления между материалами. В зависимости от материала между поверхностями образуются силы Ван-дер-Ваальса или, в поляризованных материалах, водородные связи . Адгезия материала самая высокая с ионными материалами, такими как Б. поваренная соль .

Сухое и вязкое трение

Есть очень большая разница между вашим соприкосновением с водой в бассейне во время плавания и соприкосновением между асфальтом и колесами вашего велосипеда.

В случае с плаванием мы имеем дело с вязким трением — явлением сопротивления при движении твердого тела в жидкости или воздухе. Самолет тоже подвергается вязкому трению и вон тот наглый голубь из вашего двора.

А вот сухое трение — это явление сопротивления при соприкосновении двух твердых тел. Например, если школьник ерзает на стуле или злодей из фильма потирает ладоши — это будет сухое трение.

Вязкое трение в школьном курсе физики не рассматривается подробно, а вот сухое — разбирают вдоль и поперек. У сухого трения также есть разновидности, давайте о них поговорим.

Трение качения и его коэффициент

Формула для определения силы трения качения имеет такую же форму, как для рассмотренных ранее видов. Запишем ее еще раз:

Читайте так же:
Восстановление кирпича lg d724

Коэффициент качения CR зависит от твердости и упругих характеристик катящегося тела, а также от радиуса колеса (шарика, ролика).

Коэффициент трения стали по стали CR важно учитывать при движении поезда. Его металлические колеса катятся по рельсам из такого же материала. Табличные данные говорят, что CR для колес поезда лежит в пределах 0,0002-0,001.

Отметим, что сталь — это достаточно твердый материал, поэтому величина упругой деформации во время качения для него невелика. Последнее обуславливает малые значения CR. Приведенные табличные данные говорят о том, что сила трения качения стали по стали в 100 и более раз меньше, чем аналогичная сила при скольжении металлических пластин друг по другу.

Измерение коэффициентов трения 11 типов пластика при разных температурах. Filamentarno, Rес, U3Print и другие

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

Продолжаем исследовать свойства пластиков. В прошлый раз испытывали температурную зависимость гибкости. В этом посте проведем измерения коэффициентов трения.

Вот наши сегодняшние участники:

  • PRO Flex (Filamentarno!)
  • Prototyper Soft (Filamentarno!)
  • SBS-PRO (Filamentarno!)
  • Nylon Super (U3Print)
  • Rubber (REC)
  • Flex (REC)
  • Relax (REC)
  • Eternal (REC)
  • ABS (Greg)
  • PLA (Volprint)
  • HIPS (FDPlast)

Групповое фото на память.

Есть известная школьная задача о коэффициенте трения скольжения тела, лежащего на наклонной плоскости.

Силы “сухого” трения возникают при соприкосновении поверхностей твердых тел. Если эти тела неподвижны друг относительности друга – может возникнуть сила трения покоя, если есть относительное движение – сила трения скольжения.

Рассмотрим тело, лежащее на наклонной плоскости с переменным уколом наклона. Изначально тело покоится, но по мере увеличения угла наклона будет увеличиваться сила, пытающаяся сдвинуть тело с места. Пока брусок остается в покое, сила трения покоя так же увеличивается. При некоторой, достаточно большой, сдвигающей силе брусок придет в движение, а сила трения покоя превратится в силу трения скольжения.

Поэтому ясно, что существует предельный угол αпр наклона плоскости, при котором покой бруска станет невозможным, начнется соскальзывание. Значение этого угла найдем из условия, что сила трения покоя становится максимальной:

mgSinα пр = μ mgCosα пр

Откуда: tg α пр = μ

Предельный угол не зависит от массы бруска. Последнее соотношение позволяет нам на практике определить значение коэффициента трения. При α > αпр брусок будет соскальзывать вниз по наклонной плоскости. Этот угол мы и будем измерять. Потом пересчитаем в коэффициент трения.

Коэффициент трения зависит от материалов двух тел между которыми будут проводиться измерения. В нашем случае мы рассмотрим вариант пластик-пластик. В качестве плоскости по которой будут скользить наши испытуемые мы взяли стандартную ПВХ-панель.

Так выглядит наша установка. Мы придвигаем вертикальную стенку к углу и замеряем расстояние на которое нужно придвинуть, чтобы испытуемый кубик начал скользить. Отношение высоты подвижной стенки к расстоянию до угла и есть искомый tg α.

Для того чтобы посчитать погрешности измерение проводилось для каждого кубика не менее 10 раз. Потом результаты усреднялись и выполнялась стандартная статобработка по вычислению погрешности.

Поскольку кубики очень легкие, то внутрь вкладывали контейнеры с металлическим наполнением. Для жестких кубиков это никак не повлияло на результаты, для мягких материалов (PRO Flex, Flex, Rubber) это позволило уменьшить погрешность в два раза. В итоге вес всех кубиков получился с хорошей точностью 12 грамм (разница составляла меньше 1%).

Результаты измерений коэффициента трения при комнатной температуре. Цифра на полоске соответствует значению, а серые ‘усы’ — погрешности измерений.

Эластичные пластики закономерно обладают высоким коэффициентом трения. Совсем неожиданным для меня оказалось, что самые скользкие это ABS и PLA. Небольшой коэффициент трения у Nylon был вполне ожидаем. А вот PRO Flex от Filamentarno! откровенно порадовал. По ощущениям у него самый высокий коэффициент трения, но вот тесты говорят, что он немного не дотягивает до Rubber, но отставание минимальное. Неожиданностью стало, что SBS PRO от Filamentarno! обогнал Flex от REC.

Измерить коэффициент трения при низкой температуре, чтобы она оставалась постоянной проблематично, так как для этого нужна большая замкнутая температурная камера. Поэтому мы проводили эксперимент с просто охлажденным образцом. Измерения показывают, что температура образца после измерения коэффициента была от -120 до -90°С. В таблице уазано значение -85°С, даже немного с запасом. На приведенном ниже видео видно, что при низких температурах коэффициент трения очень маленький, поэтому в эксперименте мы давали образцу съехать с горки и за это время немного прогреется, а потом уже делали измерение.

Здесь картина практически не изменилась. Закономерно эластичные пластики Rubber, PRO FLEX и Flex сохранили самый высокий коэффициент. Очередность поменялась и на первое место вышел Flex от REC.

Сводный график с данными двух температур измерений.

Понижение температуры закономерно уменьшает коэффициент трения. Для твердых пластиков изменение не такое значительное как для мягких. Ниже табличка с процентом изменения коэффициента трения системы пластик—ПВХ при охлаждении до -85°С.

  • PLA — — — — 2%
  • HIPS — — — 7%
  • Eternal — 8%
  • ABS — — — — 9%
  • Flex — — — -11%
  • Relax — — — 22%
  • Nylon — — — 23%
  • Prototyper_Soft — 33%
  • SBS_PRO — 38%
  • PRO_Flex — -40%
  • Rubber — — 45%

Краткое видео со всеми участниками тестирования на одной плоскости. Хорошо видно, что соскальзывание начинается с разных углов наклона плоскости.

В общем, ничего особенно удивительного не произошло. Твердые пластики имеют низкий коэффициент трения, мягкие — более высокий. При понижении температуры, коэффициент трения уменьшается, причем, чем мягче пластик, тем сильнее уменьшается его коэффициент трения с температурой. Исключение из этого Rec Flex, у него изменение на уровне ABS и Relax.

Хитрушка для владельцев боудена: хотите протолкнуть проблемный пруток — охладите его, хотя бы в морозилке, и возможно, ваши проблемы решаться.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Трение покоя и скольжения: коэффициент трения стали по стали

Пришло время рассмотреть формулы. Для расчета сил трения скольжения и покоя используют следующее выражение в физике:

Здесь µ и N — коэффициент силы трения и реакция опоры, соответственно. Поясним это. Величина µ для рассматриваемых видов трения главным образом зависит от шероховатости контактирующих поверхностей. Чем больше микроскопических неровностей содержат поверхности, тем больше ее значение.

Оно также определяется трущимися материалами. В случае стальных поверхностей большой вклад в характеристику этого коэффициента вносят металлические связи между атомами железа. Это связано с плотным соприкосновением стальных листов. Этот факт объясняет, почему полировка металлической поверхности может не только не уменьшить, но даже увеличить величину µ.

Для большинства видов стали значение µ для трения скольжения лежит в пределах 0,12-0,15, а для трения покоя эти пределы составляют 0,15-0,16. Смазка поверхностей приводит к снижению показателя (до 0,1 и меньше).

Коэффициент трения качения

Не нужно его путать с предыдущим коэффициентом d. Коэффициент трения качения обозначают символом Cr и вычисляют по следующей формуле:

Это равенство означает, что величина Cr является безразмерной. Именно она приводится в ряде таблиц, содержащих информацию о рассматриваемом виде трения. Этот коэффициент удобно использовать для практических расчетов, поскольку он не предполагает знания радиуса колеса.

Величина Cr в подавляющем большинстве случаев меньше, чем коэффициенты трения и покоя. Например, для автомобильных шин, движущихся по асфальту, величина Cr находится в пределах нескольких сотых (0,01 — 0,06). Однако она значительно возрастает при движении спущенных колес по траве и по песку (≈0,4).

Методы измерения коэффициента трения.

Метод А (Англия)

этот метод используется в Англии (BCR– Tortus). При этом измеряется коэффициент динамического трения с использованием переносного подвижного оборудования. Этот прибор снабжен электродвигателем, который позволяет ему перемещаться с постоянной скоростью по испытуемой поверхности напольной плитки. Коэффициент динамического трения (как средний, так и точный) определяется при любом состоянии поверхности (сухая, влажная от воды и т. д.). Этот метод используется как в лабораторных, так и в реальных условиях.

измерение коэффициента трения

Метод В (США)

этот метод используется в США (ASTM C1028), и позволяет производить измерение коэффициента статического трения при помощи оборудования. Оборудование снабжено динамометром, для определения максимальной горизонтальной силы, необходимой для начала движения, между скользящим телом (покрытым стандартизированной резиной 4S и нагруженным рассчитанным весом) и поверхностью плитки, находящейся как в сухом, так и во влажном состоянии. Данный метод также может применяться как в лабораторных, так и в реальных условиях.

Метод С (Германия)

данный метод используется на основе немецкого стандарта DIN 51130 и состоит в следующем. Человек прохаживается по помосту, облицованному керамической плиткой. Наклон испытательного участка увеличивается с постоянной скоростью до достижения угла, при котором человек начинает проявлять неуверенность при ходьбе, то есть начинает скользить. В этот момент проведение испытания прерывается, и регистрируется угол наклона помоста. Напоминаем, что в этом случае коэффициент трения равен геометрическому тангенсу зафиксированного угла. Это измерение проводится только в лабораторных условиях.

измерение на стенде

Метод D (Евросоюз)

данный метод проводится с использованием маятника, к рычагу которого подсоединяется скользящее тело, покрытое стандартизированной резиной (4S). Проводится измерение потребляемой энергии в момент, когда после раскачивания маятника скользящий элемент приходит в соприкосновение с испытуемой поверхностью (сухой или смоченной водой). Данный метод может проводиться только в лабораторных условиях.

Маятниковый метод измерения

Скольжения.NET

В нашей стране вопросам безопасности напольных покрытий уделяется недостаточное внимание. Поэтому широкое распространение у производителей плитки РФ для измерения сопротивления скольжения (коэффициента трения) получил немецкий стандарт (DIN): результат испытания выражается в размере угла наклона пола для обеспечения скольжения предмета.

Применение и использование противоскользящего состава «Скольжения.NET» позволит забыть Вам о скользкой плитке надолго и получить необходимые параметры безопасности керамической плитки и керамогранита.

Рекомендуем к прочтению:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector