Большая Советская Энциклопедия (ТР)

Тре'ние вне'шнее , механическое сопротивление, возникающее в плоскости касания двух соприкасающихся тел при их относительном перемещении. Сила сопротивления F , направленная противоположно относительно перемещению данного тела, называется силой трения, действующей на это тело. Т. в. — диссипативный процесс, сопровождающийся выделением тепла, электризацией тел, их разрушением и т.д.

  Различают Т. в. скольжения и качения. Характеристика первого — коэффициент трения скольжения f _c — безразмерная величина, равная отношению силы трения к нормальной нагрузке; характеристика второго — коэффициент трения качения f _k представляет собой отношение момента трения качения к нормальной нагрузке. Внешние условия (нагрузка, скорость, шероховатость, температура, смазка) влияют на величину Т. в. не меньше, чем природа трущихся тел, меняя его в несколько раз.

  Трение скольжения. Если составляющая приложенной к телу силы, лежащая в плоскости соприкосновения двух тел, недостаточна для того, чтобы вызвать скольжение данного тела относительно другого, то возникающая сила трения называется неполной силой трения (участок OA на рис. ); она вызвана малыми (~ 1 мкм ) частично обратимыми перемещениями в зоне контакта, величина которых пропорциональна приложенной силе и изменяется с увеличением последней от 0 до некоторого максимального значения (точка А на рис. ), называемого силой трения покоя; эти перемещения называются предварительными смещениями. После того как приложенная сила превысит критическое значение, предварительное смещение переходит в скольжение, причём сила Т. в. несколько уменьшается (точка A ₁ ) и перестаёт зависеть от перемещения (сила трения движения).

  Вследствие волнистости и шероховатости каждой из поверхностей, касание двух твёрдых тел происходит лишь в отдельных «пятнах», сосредоточенных на гребнях выступов. Размеры пятен зависят от природы тел и условий Т. в. Более жёсткие выступы внедряются в деформируемое контртело, образуя единичные пятна реального контакта, на которых возникают силы прилипания (адгезня, химические связи, взаимная диффузия и др.). В результате приработки пятна касания бывают «вытянуты» в направлении движения. Диаметр эквивалентного по площади пятна касания составляет от 1 до 50 мкм в зависимости от природы поверхности, вида обработки и режима Т. в. При скольжении эти пятна наклоняются под некоторым углом к направлению движения, материал раздвигается в стороны и подминается скользящей неровностью, а пятна прилипания, образующиеся из поверхностных плёнок, покрывающих твёрдое тело, называются мостиками, непрерывно разрушаются (срезаются) и формируются вновь. В этих пятнах реализуются напряжения лишь в несколько раз меньшие теоретической прочности материала. Сопротивление оттеснению материала при сдвиге зависит от безразмерной характеристики h/R — отношения глубины h внедрения единичной неровности, моделированной сферическим сегментом, к его радиусу R . Это отношение определяет механическую составляющую силы Т. в.

  Большей частью описанное формоизменение упруго и рассеяние энергии обусловлено потерями на гистерезис . В пятнах касания возникают силы межмолекулярного взаимодействия, потери на преодоление которого оцениваются безразмерной характеристикой t/s_s , где t — сдвиговое сопротивление молекулярной связи, s_s — предел текучести основы. Молекулярное сдвиговое сопротивление t = t₀ +bP _r , где t₀ — прочность мостика при отсутствии сжимающей нагрузки, P _r — фактическое давление на пятне касания, b — коэффициент упрочнения мостика. Каждое пятно касания (так называемая фрикционная связь) существует лишь ограниченное время, так как выступ выходит из взаимодействия. Продолжительность жизни фрикционной связи — важная характеристика, так как определяет температуру, развивающуюся при Т. в., износостойкость и др. Таким образом, процесс Т. в. представляет собой двойственный процесс — с одной стороны он связан с диссипацией энергии, обусловленной преодолением молекулярных связей, с другой — с формоизменением поверхностного слоя материала внедрившимися неровностями.

  Общий коэффициент Т. в. определяется суммой механической и молекулярной составляющих

,