Трения скольжения

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2013 в 13:28, курсовая работа

Описание работы

Курсовой проект по дисциплине «Теоретическая механика» выполняется с целью закрепления знаний, полученных при изучении технологических и других дисциплин. В процессе его выполнения мы показываем умение пользоваться справочниками, нормативно-технической документацией, технической литературой, инструкциями, приобретаем опыт в проектировании технологического процесса при ремонте деталей и сборочных единиц.
Разработка любого технологического процесса является комплексной задачей, для решения которой в конкретных условиях производства нужно найти оптимальный вариант процесса изготовления или ремонта заданного изделия.

Содержание работы

Введение………………………………………………………..2
Глава 1. Трение, изнашивание и износ……………………………….3
1.2 Трение………………………………………………………………..4
1.3 Трение покоя, скольжения…………………………………….........5
1.4 Реакции шероховатых связей. Угол трения……………………….8
Глава 2.Основные законы………………………………………………10
2.1 Первый закон Ньютона……………………………………………..10
2.2 Второй закон Ньютона……………………………………………...11
2.3 Третий закон Ньютона……………………………………………...14
Глава 3. Практическая часть……………………………………………16
3.1 Определение коэффициентов трения скольжения……………….16
Заключение………………………………………………………………
Список использованной литературы…………………………………..

Файлы: 1 файл

kursovaya.docx

— 95.00 Кб (Скачать файл)

Содержание

Введение………………………………………………………..2

Глава 1. Трение, изнашивание и износ……………………………….3

1.2 Трение………………………………………………………………..4

1.3 Трение покоя, скольжения…………………………………….........5

1.4 Реакции шероховатых  связей. Угол трения……………………….8

Глава 2.Основные законы………………………………………………10

2.1 Первый закон Ньютона……………………………………………..10

2.2 Второй закон Ньютона……………………………………………...11

2.3 Третий закон Ньютона……………………………………………...14

Глава 3. Практическая часть……………………………………………16

3.1 Определение коэффициентов трения скольжения……………….16

 

Заключение………………………………………………………………

Список использованной литературы…………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Курсовой проект по дисциплине «Теоретическая механика» выполняется с целью закрепления знаний, полученных при изучении технологических и других дисциплин. В процессе его выполнения мы показываем умение пользоваться справочниками, нормативно-технической документацией, технической литературой, инструкциями, приобретаем опыт в проектировании технологического процесса при ремонте деталей и сборочных единиц.

Разработка любого технологического процесса является комплексной задачей, для решения которой в конкретных условиях производства нужно найти  оптимальный вариант процесса изготовления или ремонта заданного изделия. Оптимальным является такой вариант  процесса, который обеспечивает выполнение всех требований конструкторской документации на данное изделие при наименьших производственных затратах.

Разработка технологических  процессов в общем случае включает комплекс взаимосвязанных работ: анализ исходных данных, определение типа производства, выбор действующего процесса-аналога, выбор исходной заготовки и метода ее получения, выбор технологических  баз, разработка технологического маршрута, выбор технологического оборудования, разработка технологических операций, выбор инструмента и приспособлений, нормирование технологического процесса, его тарификация, определение техники  безопасности, оформление технологических  документов, расчеты основных параметров производства, разработка цеховой планировки.

Любой технологический процесс  может существовать в двух формах: и виде совокупности определенных действий людей и технологического оборудования и в виде комплекта документов, определяющих эти действия.

Технологический процесс  как комплект документов записывают на специальных бланках. Правила  оформления технологической документации установлены стандартами Единой системы технологической документации (ЕСТД), согласно которым документы  подразделяют на виды и выполняют  строго по определенной форме. К технологическим  документам относятся графические  и текстовые документы, которые  отдельно или в совокупности определяют технологический процесс изготовления изделия и содержат необходимые  данные для организации производства. К графическим документам относят карты эскизов, к текстовым — маршрутную и комплектовочную карты, карту технологического процесса, операционную карту, ведомость оснастки и др.

 

Глава 1. Трение, изнашивание и износ.

В современной механике под  трением понимают широкий круг явлений, вызываемых взаимодействием соприкасающихся  поверхностей твердых тел при  относительном перемещении, а также  внутренним движением в твердых, жидких и газообразных средах при  их деформации. Однако основные причины, вызывающие трение, в большинстве  случаев связаны с поверхностью металла [1]. Поверхность любого твердого тела не бывает идеально ровной, даже самые гладкие металлические поверхности деталей, изготавливаемые с применением особо тонкого шлифования, либо полирования имеют неровности высотой от 0,05 до 0,1 мкм, а наиболее грубые, изготавливаемые фрезерованием от 100 до 200 мкм. Шероховатость и волнистость поверхностей, обусловленные погрешностью при изготовлении деталей, искажением их формы от нагрузки или нагрева, приводят к тому, что две поверхности контактируют на отдельных малых площадях. При относительном перемещении двух соприкасающихся поверхностей в плоскости дискретного касания возникает сопротивление, называемое внешним трением.

Различают следующие виды трения:

– По наличию относительного движения – трение покоя и трение движения;

– По характеру относительного движения – трение скольжения и  трение качения;

– По наличию смазочного материала – трение жидкостное, при котором трущиеся поверхности  полностью разделены слоем смазки; трение сухое, возникающее в отсутствие смазки между поверхностями; трение граничное, при котором трущиеся поверхности разделены тончайшим  слоем смазки толщиной от 0,1 до 1 мкм  и находятся под действием  молекулярных сил этих поверхностей; трение смешанное, сочетающее условия  сухого, граничного и жидкостного  трения[2].

Изнашивание процесс отделения  материала с поверхности твердого тела при трении и (или) накопления остаточной деформации, проявляющейся в постепенном  изменении размеров и (или) формы  тела. Установлено несколько видов  изнашивания: механическое, коррозионно-механическое, абразивное, эрозионное, кавитационное, усталостное, изнашивание при заедании, окислительное и электроэрозионное изнашивание.Износ – это результат изнашивания, определяемый в установленных единицах[3]. В общий износ механизмов свой вносят вклад все виды трения и изнашивания [4]

 

 

1.2.Трение.

Почему звучит скрипичная струна, когда по ней ведут смычком? Ведь смычок движется, а колебания  струны периодические. А как разгоняется  автомобиль, и какая сила замедляет  его при торможении? Почему автомобиль «заносит» на скользкой дороге? Ответы на все эти и многие другие важные вопросы, связанные с движением  тел, дают законы трения.

Вы видите, как разнообразно и порой неожиданно проявляется  трение в окружающей нас обстановке. Трение принимает участие, и притом весьма существенное, там, где мы о  нём даже и не подозреваем. Если бы трение внезапно исчезло из мира, множество  обычных явлений протекало бы совершенно иным образом.

Очень красочно пишет о  роли трения французский физик Гильом:

«Всем нам случалось выходить в гололедицу; сколько усилий стоило нам удерживаться от падения, сколько  смешных движений приходилось нам  проделать, чтобы устоять! Это заставляет нас признать, что обычно земля, по которой мы ходим, обладает драгоценным  свойством, благодаря которому мы сохраняем  равновесие без особых усилий. Та же мысль возникает у нас, когда  мы едем на велосипеде по скользкой  мостовой или когда лошадь скользит по асфальту и падает. Изучая подобные явления, мы приходим к открытию тех  следствий, к которым приводит трение. Инженеры стремятся по возможности  устранить его в машинах –  и хорошо делают. В прикладной механике о трении говорится как о крайне нежелательном явлении, и это  правильно, - однако лишь в узкой  специальной области. Во всех прочих случаях мы должны быть благодарны трению: оно даёт нам возможность  ходить, сидеть и работать без опасения, что книги и чернильница упадут на пол, что стол будет скользить, пока не упрётся в угол, а перо выскальзывать из пальцев.

Трение представляет настолько  распространенное явление, что нам, за редкими исключениями, не приходится призывать его на помощь: оно является к нам само.

Трение способствует устойчивости. Плотники выравнивают пол так, что  столы и стулья остаются там, куда их поставили. Блюдца, тарелки, стаканы, поставленные на стол, остаются неподвижными без особых забот с нашей стороны, если только дело не происходит на пароходе во время качки.

Вообразим, что трение может  быть устранено совершенно. Тогда  никакие тела, будь они величиною  с каменную глыбу или малы, как  песчинки, никогда не удержатся одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому».

К этому можно прибавить, что при отсутствии трения гвозди и винты выскальзывали бы из стен, ни одной вещи нельзя было бы удержать в руках, никакой вихрь никогда  бы не прекращался, никакой звук не умолкал бы, а звучал бы бесконечным  эхом, неослабно отражаясь, например, от стен комнаты.

Наглядный урок, убеждающий нас в огромной важности трения, даёт нам всякий раз гололедица. Застигнутые ею на улице, мы оказываемся  беспомощными, и всё время рискуем  упасть. Вот поучительная выдержка из газеты (декабрь 1927 г.):

«Лондон, 21. Вследствие сильной  гололедицы уличное и трамвайное движение в Лондоне сильно затруднено. Около 1400 человек поступило в  больницы с переломами рук, ног и  т. д.».

«При столкновении вблизи Гайд-Парка трёх автомобилей и  двух трамвайных вагонов машины были уничтожены из-за взрыва бензина…»

«Париж, 21. Гололедица в Париже и его пригородах вызвала многочисленные несчастные случаи…»

Однако, ничтожное трение на льду может быть успешно использовано технически. Уже обыкновенные сани служат тому примером. Ещё лучше свидетельствуют об этом так называемые ледяные дороги, которые устраивали для вывозки леса с места рубки к железной дороге или к пунктам сплава. На такой дороге, имеющей гладкие ледяные рельсы, две лошади тащат сани, нагруженные 70 тоннами брёвен. 

 

 

1.3 Трение покоя, скольжения.

Прежде думали, что механизм трения не сложен: поверхность покрыта  неровностями и трение есть результат  подъёма скользящих частей на эти  неровности; но это неправильно, ведь тогда не было бы потерь энергии, а  на самом деле энергия на трение тратится.

Механизм потерь иной. И  здесь крайне неожиданным оказывается, что эмпирически это трение можно  приближенно описать простым  законом. Сила нужная для того, чтобы  преодолевать трение и тащить один предмет по поверхности другого, зависит от силы, направленной по нормали  к поверхностям соприкосновения.

Поверхность твёрдого тела обычно обладает неровностями. Например, даже у очень хорошо отшлифованных  металлов в электронный микроскоп  видны «горы» и «впадины» размером в  . При сжатии тел соприкосновение происходит только в самых высоких местах и площадь реального контакта значительно меньше общей площади соприкасающихся поверхностей. Давление в местах соприкосновения может быть очень большим, и там возникает пластическая деформация. При этом площадь контакта увеличивается, а давление падает. Так продолжается до тех пор, пока давление не достигнет определённого значения, при котором деформация прекращается. Поэтому площадь фактического контакта оказывается пропорциональной  сжимающей силе.

В месте контакта действуют  силы молекулярного сцепления (известно, например, что очень чистые и гладкие  металлические поверхности прилипают  друг к другу).

Эта модель сил сухого трения (так называют трение между твёрдыми телами), по-видимому, близка к реальной ситуации в металлах.

Если тело, например, просто лежит на горизонтальной поверхности, то сила трения на него не действует. Трение возникает, если попытаться сдвинуть тело, приложить к нему силу. Пока величина этой силы не превышает определённого  значения, тело остаётся в покое  и сила трения равна по величине и обратна по направлению приложенной силе. Затем начинается движение.

Может показаться удивительным, но именно сила трения покоя разгоняет  автомобиль. Ведь при движении автомобиля колеса не проскальзывают относительно дороги, и между шинами и поверхностью дороги возникает сила трения покоя. Как легко видеть, она направлена в сторону движения автомобиля. Величина этой силы не может превосходить максимального  значения трения покоя. Поэтому если на скользкой дороге резко нажать на газ, то автомобиль начнет буксовать. А вот если нажать на тормоза, то вращение колёс прекратится, и автомобиль будет скользить по дороге. Сила трения изменит своё направление  и начнёт тормозить автомобиль.

 

 

Сила трения при скольжении твёрдых тел зависит не только от свойств поверхностей и силы давления (это зависимость качественно  такая же, как для трения покоя), но и от скорости движения. Часто  с увеличением скорости сила трения сначала резко падает, а затем  снова начинает возрастать.

Эта важная особенность силы трения скольжения как раз и объясняет, почему звучит скрипичная струна. Вначале  между смычком и струной нет  проскальзывания, и струна захватывается  смычком. Когда сила трения покоя  достигнет максимального значения, струна сорвется, и дальше она колеблется почти как свободная, затем снова  захватывается смычком и т.д.

Подобные, но уже вредные  колебания могут возникнуть при  обработке металла на токарном станке вследствие трения между снимаемой  стружкой и резцом. И если смычок натирают канифолью, чтобы сделать  зависимость силы трения от скорости более резкой, то при обработке  металла приходится действовать  наоборот (выбирать специальную форму  резца, смазку и т.п.). Так что важно  знать законы трения и уметь ими  пользоваться.

Кроме сухого трения существует ещё так называемое жидкое трение, возникающее при движении твёрдых  тел в жидкостях и газах  и связанное с их вязкостью. Силы жидкого трения пропорциональны  скорости движения и обращаются в  нуль, когда тело останавливается. Поэтому  в жидкости можно заставить тело двигаться, прикладывая даже очень  маленькую силу. Например, тяжелую баржу на воде человек может привести в движение, отталкиваясь то дна шестом, а на земле такой груз ему, конечно, не сдвинуть. Эта важная особенность сил жидкого трения объясняет, например, тот факт, почему автомобиль «заносит» на мокрой дороге. Трение становится жидким, и даже небольшие неровности дороги, создающие боковые силы, приводят к «заносу» автомобиля.

Резюмируя вышесказанное  можно заключить, что возникновение  трения обусловлено, прежде всего, шероховатостью поверхностей, создающей сопротивление  перемещению, и наличием сцепления  у прижатых друг к другу тел. Изучение всех особенностей явления трения представляет собою довольно сложную физико-механическую проблему, рассмотрение которой выходит за рамки курса теоретической механики.

Информация о работе Трения скольжения