Умный поиск 


2_2019_s_9

 

Название статьи ЗАКОН ТРЕНИЯ: ОТ ТРИБОЛОГИИ К ТРИБОФАТИКЕ. СООБЩЕНИЕ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Авторы

Л.А. СОСНОВСКИЙ, д-р техн. наук, проф., директор,ООО «НПО ТРИБОФАТИКА», г. Гомель, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике МЕХАНИКА ТРИБОФАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Год 2019 номер журнала 2 Страницы

66–77
Тип статьи Научная статья Индекс УДК 620.178.16; 620.178.3 Индекс ББК  
Аннотация К настоящему времени открыто немало законов природы. Познание каждого из них приводило к ускоренному развитию соответствующих разделов науки и далее, как правило, к прогрессу в какой-либо практической сфере деятельности сообщества людей. Эмпирический закон сухого трения [1, 2], впервые сформулированный Леонардо да Винчи 500 лет назад, вошел в историю техники как один из наиболее применяемых законов в инженерных расчетах [3]. Более того, наше мировоззрение немыслимо без понимания всеобщих процессов движения с трением (как и движения без трения). Все это дает основание сказать: «Трение — удивительный феномен природы» (Д. Гаркунов). Двести лет спустя (после да Винчи) Амонтон Г., Кулон Ш. и Эйлер Л. [4–7] внесли решающий вклад в обоснование и понимание закона сухого трения, и он стал классическим: сила трения при скольжении пропорциональна контактной нагрузке. Исследования показали, что для трибофатической системы (ТФС) классический закон трения оказывается неточным и, следовательно, неприменимым. Экспериментально установлено, что ошибка оценки коэффициента трения в ТФС (например, типа «колесо — рельс» и др.) достигает 60…70  % и более, если использовать для ее анализа классический закон трения. Поэтому возникает задача о корректировке классического закона трения. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, результаты которых позволили сформулировать обобщенный закон трения: сила трения пропорциональна как контактной, так и внеконтактной объемной нагрузке, если последняя возбуждает в зоне трения поле циклических напряжений (деформаций). Этот закон описывает все экспериментальные результаты (более 100 значений коэффициента трения) с погрешностью не более ±6 %. Широкое применение в  технике предложенного нами обобщенного закона трения считается весьма актуальной задачей. В  заключении статьи сформулированы некоторые направления дальнейших исследований (теоретических и  экспериментальных). Статья публикуется в трех сообщениях.
Ключевые слова закон трения, трибология, пара трения, трибофатика, трибофатическая система, сила и коэффициент трения, скольжение, качение, проскальзывание, контактная нагрузка, давление, внеконтактная (объемная) нагрузка, напряжения, деформации
   
Список цитируемой литературы
  1. Физический энциклопедический словарь. — М.: БСЭ, 1983. — 928 с.
  2. Encyclopedia of Tribology: in 6 vol. / ed.: Q. Jane Wang, Yip-Wah Chung. — Springer, 2013. — 4139 p.
  3. Журавлев, В.Ф. 500 лет истории закона сухого трения / В.Ф. Журавлев // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естеств. науки». — 2014. — № 2. — С. 21–31.
  4. Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. — 1028 с.
  5. Amontons M. De la résistance causee dans les machines  / M. Amontons. — // Histoire de L’Academie Royale des Sciences. — 1699. — Pp. 206–222.
  6. Euler L. Sur la diminution de la résistance du frottement / L. Euler // Histoire de L’Academie Royale des Sciences et Belles Lettres. — 1748. — Vol. 4. — Pp. 133–148.
  7. Coulomb C.A. Theorie des machines simples, en ayant égard au frottement de leurs parties, et a la roideur des Cordages / C.A. Coulomb // Mémoires de mathématique et de physique, présentés a l'Académie Royale des Sciences, par divers Savans, et lus dans ses Assemblées. — 1785. — Vol. 10. — Pp. 161–332.
  8. Крагельский, И. В. Развитие науки о трении. Сухое трение / И.В. Крагельский, В.С. Щедров. — М.: Изд-во академии наук СССР, 1956. — 237 с.
  9. Современная трибология: Итоги и перспективы / К.В. Фролов [и др.]. — М.: Машиностроение, 2008. — 480 с.
  10. Tomlinson, G. A molecular theory of friction / G. Tomlinson // Phil. Mag. — 1929. — Vol. 7, No. 46. — Pp. 907–939.
  11. Боуден, Ф.Р. Трение и смазка твердых тел / Ф.Р. Боуден, Д. Тейбор. —М.: Машиностроение, 1968. — 543 с.
  12. Liu, J. Sliding friction of copper // Mechanisms of solid friction / J. Liu; ed. by P.J. Bryant, M. Lavik, G. Salomon. — Amsterdam: Elsevier, 1964. — Pp. 163–174.
  13. Rigney, D.A. Plastic deformation and sliding friction of metals  / D.A. Rigney, J.P. Hirth // Wear. — 1979. — Vol. 53. — Pp. 345–370.
  14. Tsuya, Y. Microstructures of wear, friction and solid lubrication  / Y. Tsuya // Mechanical Engineering Laboratory. — 1976. — No. 81. — Pp. 50–65.
  15. Щербаков, С.С. Изменение силы и коэффициента трения при действии внеконтактной нагрузки (теоретический анализ) / С.С. Щербаков // Вестн. БелГУТ: Наука и транспорт. — 2016. — № 1(32). — С. 110–115.
  16. Федоров, С.В. Энергетическая модель коэффициента трения скольжения / С.В. Федоров // Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении–
    2014 (FRITME-2014): материалы междунар. науч.-практ. конф., 13–15 мая 2014 г. / ИМАШ РАН им. А.А. Благонравова. — М., 2014. — С. 351–356.
  17. Дерягин, Б.В. Молекулярная теория трения и скольжения / Б.В. Дерягин // ЖФХ. — 1934. — Т. 5, № 9. — С. 1165–1176.
  18. Новое о структурных особенностях трения твердых тел / Н.М. Алексеев [и др.] // Трение и износ. — 1988. — Т. 9, № 6. — С. 965–974.
  19. Alexeyev, N.М. On the motion of material in the border layer in solid state friction / N.М. Alexeyev // Wear. — 1990. — Vol.   139. — Pp. 33–48.
  20. Епифанов, Г.И. Зависимость силы трения от нормальной нагрузки / Г.И. Епифанов // Об основном законе трения. Сухое трение: сб. тр. / АН ЛатССР; под ред. С.В. Айбиндера. — Рига, 1961. — 204 с.
  21. Нотт, Дж.Ф. Основы механики разрушения / Дж.Ф. Нотт. — М.: Металлургия, 1978. — 256 с.
  22. Suh, N.P. Relationship between the coefficient of friction and the wear rate of metals / N.P. Suh, P. Sridharan // Wear. — 1975. — Vol. 34, No. 3. — Pр. 291–299.
  23. Suh, N.P. Tribophysics / Nam P. Suh. — Englewood Cliffs  (N.J.): Prentice-Hall, Cop., 1986. — 498 с.
  24. Пожбелко, В.И. Новые аналитические законы и универсальные константы предельного трения и износа трения твердых тел / В.И. Пожбелко // Трение, износ, смазка. — 2010. — Т. 13, № 43. — С. 1–9.
  25. Armstrong-H’elouvry, B. A survey of models, analysis tools and compensation methods for the control of machines with friction / B. Armstrong-H’elouvry, P. Dupont, C. Canudas de Wit // Automatica. — 1994. — No. 30. — Pp. 1083–1138.
  26. Dahl, P.R. A solid friction model / P.R. Dahl // The Aerospace Corporation. Technical report. — 1968. — 31 p.
  27. Dahl, P.R. Measurement of solid friction parameters of ball bearings / P.R. Dahl // The Aerospace Corporation. Interim report. — 1977. — 25 p.
  28. Gafvert, M. Comparisons of two dynamic friction models / M. Gafvert / Proc. 1997 IEEE International Conference on Control Applications, Hartford, CT. — 1997. — Pp. 386–391.
  29. Single state elastoplastic friction models / P. Dupont [et al.] // IEEE Transactions on Automatic Control. — 2002. — No. 47(5). — Pp. 787–792.
  30. An integrated friction model structure with improved presliding behavior for accurate friction compensation / J. Swevers [et al.] // IEEE Transactions on Automatic Control. — 2000. — No. 45(4). — Pp. 675–686.
  31. Lampaert, V. Modification of the leuven integrated friction model structure / V. Lampaert, J. Swevers, F. Al-Bender  // IEEE Transactions on Automatic Control. — 2002. — № 47  (4). — Pp. 683–687.
  32. Сосновский, Л.А. Механика износоусталостного повреждения / Л.А. Сосновский. — Гомель: БелГУТ, 2007. — 434 с.
  33. Щербаков, С.С. Механика трибофатических систем / С.С. Щербаков, Л.А. Сосновский. — Минск: БГУ, 2011. — 407  с.
  34. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. — М.: Машиностроение, 1977. — 528 с.
  35. Износоусталостные повреждения и их прогнозирование (трибофатика) / Л.А. Сосновский [и др.]; под науч. ред. Л.А. Сосновского. — Гомель–Киев–Москва–Ухань, 2001. — 170 с.
  36. Сосновский, Л.А. Закон трения: от трибологии к трибофатике. Сообщение 1. Классический закон (сухого) трения и  необходимость его корректировки / Л.А. Сосновский // Механика машин, механизмов и материалов. — 2019. — № 1(46). — С. 64–76.
  37. Таблицы коэффициентов трения [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://dpva.ru/Guide/GuidePhysics/Frica tion/. — Дата доступа: 20.10.2018.
  38. Modern tribology handbook / ed. by Bharat Bhushan. — CRC Press, 2001. — 1690 p.
  39. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон. — М.: Мир, 1989. — 510 с.
  40. Вермелен, П.Дж. Контакт несферических упругих тел, передающих касательные силы / П.Дж. Вермелен, К.Л. Джонсон // Прикладная механика: тр. Амер. об-ва инженеров-механиков. — М.: Мир, 1964. — Т. 31, № 2. — С. 202–204.
  41. Ишлинский, А.Ю. Механика: идеи, задачи, приложения / А.Ю. Ишлинский. — М.: Наука, 1985. — 624 с.
  42. Горячева, И.Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева. — М.: Наука, 2001. — 478 с.