Chương 4 Các vấn đề ma sát

1CHƯƠNG 4 CÁC VẤN ĐỀ MA SÁT TS. PHẠM HUY HOÀNG Chương 4: Ma sát I. Mở đầu: 1. Hiện tượng ma sát Ma sát là hiện tượng môi trường tiếp xúc cản chuyển động hay chống lại khuynh hướng chuyển động. • Tác hại của ma sát: 2Lợi ích của ma sát: 32. Phân lọai ma sát: a. Môi trường tiếp xúc: ma sát khô, ma sát ướt, ma sát nửa khô và nửa ướt. b. Tính chất chuyển động: ma sát trượt và ma sát lăn. c. Trạng thái chuyển động tương đối: ma sát tĩnh và động. 3. Nguyên nhân ma sát: • Vật lý: lực hút phân tử giữa các phân tử vật chất - ma sát phụ thuộc vào vật liệu tiếp xúc, thời gian tiếp xúc. • Cơ học: những gờ lồi lõm của hai bề mặt gài vào nhau – ma sát phụ thuộc độ nhám bề mặt. 4. Định luật Coulomb: N r msF r P r 1t r 4t r 3t r 2t r Q r msFtmsF d msF Q Ndf d msF Ntf t msF PN Q AB AC = = = ==== max 4321 tttt - Lực ma sát tĩnh / động tỉ lệ với áp lực khớp động. Hệ số tỉ lệ là hệ số ma sát. - Hệ số ma sát phụ thuộc vào: vật liệu bề mặt, độ nhẵn bề mặt, thời gian tiếp xúc. 44. Định luật Coulomb (tt): N r msF r P r 1t r 4t r 3t r 2t r Q r msFtmsF d msF Q Ndf d msF Ntf t msF PN Q AB AC = = = ==== max 4321 tttt - Hệ số ma sát không phụ thuộc vào: diện tích tiếp xúc, áp suất tiếp xúc, vận tốc chuyển động tương đối giữa hai bề mặt. - Hệ số ma sát tĩnh lớn hơn hệ số ma sát động. II. Ma sát lăn Hiện tượng ma sát lăn: P r N r F r msF r ?M s e ts gs e Tính đàn hồi trễ của vật liệu: Với cùng độ biến dạng, ứng suất trong quá trình tăng biến dạng thì lớn hơn ứng suất trong quá trình giảm biến dạng 5II. Ma sát lăn (tt) P r N r p P r N r p msF r F r Giải thích ma sát lăn: moment ma sát lăn xuất hiện do sự phân bố áp suất chỗ tiếp xúc bị lệch đi theo khuynh hướng tăng biến dạng. III. Ma sát trượt 1. Chuyển động tịnh tiến Ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang (đi qua phải đều). j 0j msF r Q r P r N r j j cos 0cos 0 QPN QPN Fy += =-- =å )cos( jQPffNFms +== )sin( sin cossin 0)cos(sin 0sin 0 0 0 jj j jj jj j - = - = =+- =- =å P f f PQ QPfQ FQ F ms x r Q Nón ma sát là nón có góc đỉnh là nằm trong nón, thì không thể đẩy vật di chuyển được - sự tự hãm 0j 6j 0j msF r Q r P r N r a a ja ja coscos 0coscos 0 QPN QPN Fy += =-- =å )coscos( ja QPffNFms +== )sin( )sin( cossin cossin 0sin)coscos(sin 0sinsin 0 0 0 jj ja jj aa ajaj aj - + = - + = =-+- =-- =å P f f PQ PQPfQ PFQ F ms x j j< 0 : không thể đẩy vật đi lên được - sự tự hãm. Ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm nghiêng (đi lên đều). j msF r Q r P r N r a a )sin( )sin( cossin cossin 0 0 ja jj ja jj - + = - + = Q f f QP Ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm nghiêng (đi xuống đều). 7P r åN r 1N r 2N r 1msF r 2msF r b j ' 0j å msF r Q r P r åN r )2,1( == ifNF imsi å ====Þ=Þ= 02102121 &sinsin0 fNFFNNNNNF msmsz bb b j b j jbb cos2 )cos( & cos2 cos 0coscoscos0 21210 21 QPf FF QP NNN QPNNF msms y + == + ===Þ =--+Þ=å Ma sát giữa vật và rãnh V nằm ngang (nghiêng đều). P r åN r 1N r 2N r 1msF r 2msF r b j ' 0j å msF r Q r P r åN r )sin( sin cossin 0sin0 ' 0 ' 0 ' ' 21 jj j jj j - = - =Þ =+--Þ=å f f PQ QFFF msmsx bcos ' ff = )( ''0 farctg=j Ma sát giữa vật và rãnh V nằm ngang (rãnh V đều). Đưa về mặt phẳng có hệ số ma sát tương đương bcos ' ff = 8å N r 1N r 2N r 1msF r 2msF r b b j å msF r Q r P r å N r a bcos ' ff = Ma sát giữa vật và rãnh V nằm nghiêng (rãnh V đều). Đưa về mặt phẳng có hệ số ma sát tương đương Ma sát giữa vật và rãnh V không đều. j ' 0j å msF r Q r P r å N r x y j å msF r Q r P r åN r a )sin( sinsin 21 21' bb bb + + = ff 2b 1b f f Đưa về mặt phẳng có hệ số ma sát tương đương 92. Ma sát trên khớp vis Ma sát trên khớp vis tương tự: • ma sát trên mặt phẳng nằm nghiêng (ren vuông) • ma sát trên rãnh V năm nghiêng (khớp vis ren tam giác/ ren thình thang). với góc nghiêng: t - bước ren, Rtb - bán kinh trung bình của vis ÷÷ ø ö çç è æ = tbR t arctg p a 2 III. Ma sát trượt 2. Chuyển động quay b. Ổ đỡ: chịu lực hướng kính p r N r msFd r Nd r R jjd wmsM 2 0 2 0 2 0 0 0 1 cos sin1 cos sin sin f f PPFms + = + == j j j j j ò ò == 2 1 2 1 )(.cos )( b b b b jjj jj dp dp R F M r ms ms ms òò == 2 1 2 1 )(.cos b b b b jjj dpaRdNN 10 III. Ma sát trượt 3. Chuyển động quay b. Ổ chặn: chịu lực dọc trục. x j jd msFd r msM w dx R r N r P r p r òò= =òò= = == » p p j j 2 0 . 2 0 . .... .. msdFx R r msM PdN R r N dNfmsdF ddxxpdSpdN ddxxdS Ổ mới chưa chạy mòn. ÷ ø öç è æ - =º 22 rR P constp p 22 33 3 2 rR rR PfmsM - - = j jd msFd r msM w dx N r P r p r 11 constvp º. )( 2 1 rRfPmsM += xrR P p )(2 - = p Ổ đã chạy mòn đều. j jd msFd r msM w dx N r P r p r IV. Ma sát giữa dây mềm và bánh đai 1. Công thức Euler 1S r 2S r f R b bfeSS .21 = Đặt lên hai đầu dây đai hai lực căng S1, S2, cố định bánh đai lại. Do áp lực từ dây đai lên bánh đai nên có ma sát cản không cho dây đai trượt so với bánh đai. Tăng dần S1 lên cho tới khi dây đai vưà “chớm” trượt. 12 2. Bộ truyền đai 1 2 2 1 12 R R i == w w * Khả năng tải của bộ truyền đai. Giả thiết sức căng tăng giảm đều: bfeSS .21 = 02212001 SSSSSSS =+Û-=- Công thức Euler: Sức căng tại các nhánh đai: 1 2 & 1 2 0 2 0 1 + = + = bb b ff f e S S e eS S 20 SS rr ® 20 SS rr ® 10 SS rr ® 10 SS rr ® 2S r 1S r b 13 Khả năng tải của bộ truyền đai: Moment ma sát ở một bánh đai: 1 1 2)( 021 + - =-= i i f f ii i ms e e RSRSSM b b { } 2,1 021 21 1 1 2)(min,min =þ ý ü î í ì + - =-== i f f iimsmsms i i e e RSRSSMMM b b 20 SS rr ® 20 SS rr ® 10 SS rr ® 10 SS rr ® 2S r 1S r b Cách nâng cao khả năng tải bộ truyền đai: tăng sức căng ban đầu, tăng hệ số ma sát (dùng đai thang), tăng góc ôm đai (bố trí nhánh trùng ở trên, dùng bánh căng đai) 14 Dùng bánh căng đai: 3. Phanh hãm dùng dây mềm và bánh đai 2S r ' 1S r f b R 1S r ' 2S r P rA I B O C M