Коэффициент трения скольжения
Коэффициент трения скольжения (k) – отношение силы трения к силе реакции опоры.
В таблице представлены значения коэффициента трения скольжения различных материалов.
| Материал | k |
|---|---|
| Бронза по бронзе | 0,2 |
| Бронза по стали | 0,18 |
| Дерево по льду | 0,035 |
| Дерево сухое по дереву | 0,25-0,5 |
| Деревянные полозья по снегу и льду | 0,035 |
| Деревянные полозья, обитые железом, по снегу и льду | 0,02 |
| Дуб по дубу вдоль волокон | 0,48 |
| Дуб по дубу поперек волокон одного и вдоль волокон другого | 0,34 |
| Железо по льду | 0,020 |
| Канат пеньковый мокрый по дубу | 0,33 |
| Канат пеньковый сухой по дубу | 0,53 |
| Кожаный ремень влажный по металлу | 0,36 |
| Кожаный ремень влажный по дубу | 0,27-0,38 |
| Кожаный ремень сухой по металлу | 0,56 |
| Кожаный ремень, смазанный жиром, по металлу | 0,23 |
| Колесо со стальным бандажом по стальному рельсу | 0,16 |
| Лед по льду | 0,028 |
| Медь по чугуну | 0,27 |
| Металл влажный по дубу | 0,24-0,26 |
| Металл сухой по дубу | 0,5-0,6 |
| Металл по металлу (кроме пары сталь/сталь) | 0,15-0,20 |
| Металл по металлу при смазке | 0,07-0,10 |
| Подшипник скольжения при смазке | 0,02-0,08 |
| Сталь по железу | 0,19 |
| Сталь по льду (коньки) | 0,02-0,03 |
| Сталь по стали | 0,18 |
| Сталь (или чугун) по феродо и райбесту | 0,25-0,45 |
| Сталь по чугуну | 0,16 |
| Точильный камень по стали | 0,94 |
| Фторопласт по нержавеющей стали | 0,064-0,080 |
| Фторопласт-4 по фторопласту | 0,052-0,086 |
| Чугун по бронзе | 0,21 |
| Чугун по чугуну | 0,16 |
| Шина по влажному асфальту (до аквапланирования) | 0,35-0,45 |
| Шина по сухому асфальту | 0,50-0,75 |
| Шина по влажной грунтовой или гравийной дороге (до аквапланирования) | 0,30-0,40 |
| Шина по твердому грунту | 0,4-0,6 |
| Шина по гладкому льду | 0,15-0,25 |
| Шина по чугуну | 0,83 |
Литература
Источник
Измерение коэффициентов трения 11 типов пластика при разных температурах. Filamentarno, Rес, U3Print и другие
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
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.
- 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)
Тестовые образцы были взяты или изготавливались по той же методике, что и в предыдущем тесте гибкости. Печать была выполнена с толщиной слоя 0.2 мм, сопло 0.3. Толщина стенки 3 слоя 1,2±0,05мм. Размер 20±0,1 мм Все модели печатались из одного gcode, чтобы устранить различие геометрии. Для каждого образца использовались рекомендованная производителем температура экструдера и стола.
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:
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.
- 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 статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Источник
Сравнение коэффициентов трения различных пластиков.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Коэффициент трения скольжения величина безразмерная, которая в общем случае зависит от множества параметров: качества поверхностей трущихся тел, присутствия на них грязи, скорости движения тел друг относительно друга, материалов и т.д. В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Обычно коэффициент трения определяют опытным путем. Коэффициент трения, который соответствует максимальной силе трения покоя в большинстве случаев больше, чем коэффициент трения скольжения. В общем случае коэффициент трения зависит от скорости движения тел относительно друг друга, однако обычно этот факт не принимается во внимание и коэффициент трения скольжения считают постоянным. На значение коэффициента трения любой пары тел, между которыми рассматривается сила трения, оказывает влияние давление, степень загрязненности, площади поверхности тел, скорость движение и много другое, что однако обычно не учитывается. Поэтому те значения коэффициентов сил трения, которые указаны в справочных таблицах, полностью совпадают с действительностью лишь при условиях, в которых они были получены. Следовательно, значения коэффициентов сил трения нельзя считать неизменной для одной и той де пары трущихся тел.
Тем не менее нам всё же хочется знать если не абсолютные значения, то хотя бы соотношение коэффициентов трения двух различных материалов. Вот тут нам на помощь приходит 3D печать. Ведь мы можем распечатать модель различными пластиками и постараться свести к минимуму неопределенность связанную с разными условиями проведения эксперимента.
За прошедшее время, у меня появились новые пластики, которые так же были измерены. Дополненная и исправленная версия представляется вашему вниманию. В тестировании приняли участие 17 видов пластика от ведущих Российских производителей. Подробное описание тестовой модели можно посмотреть в предыдущем посте.
В целом методика тестирования/измерения не поменялась.
Как хорошо известно, коэффициент трения зависит от материала двух трущихся друг о друга тел. Мы рассматриваем вариант пластик-пластик. В качестве плоскости по которой будут скользить наши тестовые модели мы использовали кусок стандартной ПВХ-панели.
Так выглядит наша установка. Есть наклонная плоскость и вертикальная стенка известной высоты. Мы двигаем стенку до того момента, пока тестовый кубик не начнёт скользить. Затем мы замеряем расстояние от угла до подвижной стенки. Отношение высоты подвижной стенки к расстоянию до угла и есть искомый tg α. Напомню, что коэффициент трения скольжения μ = tg α.
Измерения расстояний проводились с точностью до 1 мм, по 10-14 раз на образец. После усреднения вычислялась стандартная ошибка измерения.
Образцы получились достаточно легкие, поэтому для устранения неточности связанной с различием образцов по массе, внутрь вкладывали контейнеры с металлическим наполнением. В результате вес всех кубиков получился с хорошей точностью 12 грамм (разница составляла меньше 1-2%). Для образцов из жестких пластиков это никак не повлияло на итоговый результат, для мягких материалов (Flex, Rubber) это позволило уменьшить погрешность в два раза по сравнению с результатами без утяжеления.
В итоговую таблицу вошли пластики от компаний U3Print, Filamenarno, Rec 3D, Volprint, Greg, FD Plast. Некоторые образцы серийные, некоторые были присланы для тестов. Принятые обозначения — сначала производитель, потом название пластика. Обозначение компаний следующие:
Измерения приведены только для комнатной температуры — 23С. На рисунке ниже результаты измерений коэффициента трения при комнатной температуре (низкотемпературные пока решили не повторять). Цифра на полоске соответствует значению, а серые ‘усы’ — погрешности измерений.
Закономерно для мягких пластиков (Flex, Rubber) получился большой коэффициент трения. Удивительно, но у Nylon почему-то не самый низкий коэффициент, хотя до начала эксперимента думал что у него будет самый низкий.
Новая, серийная, версия флекса от Filamentarno (Fil PRO_Flex_Black) заметно уступает предсерийной (Fil PRO_Flex).
Флексы от U3Print в целом получились примерно с одинаковым коэффициентом трения, но уступают другим производителям. Самым шероховатым с наибольшим коэффициентом получился U3Print Wonder touch.
Основной вывод. Если вам нужны пластики с высоким коэффициентом трения, то стоит обратить внимание на продукцию компаний REC 3D и Filamentarno (Rubber, Flex). Самым скользким, со значительным отрывом, как ни удивительно, оказался пластик PLA.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Источник