Юнин Е.К. Загадки и парадоксы сухого трения Изд. стереотип.

Оглавление

Введение

При движении материального тела в результате его контакта с окружающей средой всегда возникает сила, препятствующая этому движению, – сила трения. Практика конструирования и эксплуатации механизмов в различных областях техники показывает, что для оценки и прогноза поведения как вновь создаваемых, так и известных механических устройств вполне удовлетворительно зарекомендовали себя следующие закономерности [1]:

– сила трения пропорциональна скорости (при движении в воздухе и в жидкости, но с небольшими скоростями);

– сила трения пропорциональна квадрату скорости (при движении в воздухе или в жидкости, но при больших скоростях);

– сила трения постоянна по величине, не зависит от скорости и действует, как и в указанных выше случаях, в направлении, противоположном скорости (закон трения Амонтона – Кулона);

– внутреннее трение, зависящее от потерь в материале (например, гистерезисные потери при колебаниях). В этом случае сила трения обычно выражается в виде более сложных зависимостей от смещения или скорости.

Из перечисленных закономерностей наиболее просто "выглядит" закон трения Амонтона – Кулона. Трение, которое "подчиняется" этому закону, именуется еще сухим и относится к трению внешнему, поскольку противодействует перемещению соприкасающихся тел. Сила этого трения лежит в плоскости соприкосновения контактирующих тел и направлена противоположно относительной скорости соприкасающихся областей этих тел.

Следует отметить, что данный закон довольно популярен среди инженеров изНза своей незамысловатости и вполне удовлетворительного согласия с экспериментальными данными. Однако он не так прост, как это кажется с первого взгляда. Более того, в ряде случаев проявляются "коварные" стороны его характера, причем в механических системах весьма простой конструкции, от которых, на первый взгляд, ожидать чего то неординарного не приходиться. Именно отмеченная черта – "простота – коварство" – данного закона наиболее привлекательна для исследователя, поскольку наряду с вполне аргументированными выводами о поведении механических систем при "участии" этого закона вдруг совершенно неожиданно возникают, мягко говоря, "не совсем объяснимые" явления. Именно поэтому настоящая книга и посвящена данному закону. Ее можно рассматривать, с одной стороны, как своего рода учебное пособие по трению, рассчитанное на круг лиц, овладевших основами теоретической механики в объеме программ высших технических учебных заведений, которые пожелают более глубоко познакомиться с данным разделом механики; с другой стороны, она содержит ряд "загадок", которые еще предстоит "разгадать".

Автор с чувством глубокой благодарности вспоминает доктора физико-математических наук, профессора В.Н.Рубановского, проявившего интерес к данной работе, и чьи советы позволили устранить ряд неточностей и улучшить изложение материала.

Об авторе

Окончил конструкторско-механический факультет МВТУ им. Н. Э. Баумана и механико-математический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова, доктор технических наук. Работал конструктором в Конструкторском бюро общего машиностроения, старшим научным сотрудником отраслевой научно-исследовательской лаборатории при кафедре "Бурение нефтяных и газовых скважин" РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. В последнее время - ведущий научный сотрудник в Институте проблем нефти и газа РАН. Опубликовал 90 работ, в том числе пять монографий, четыре учебных пособия и восемь авторских свидетельств. Им был подготовлен и читался в течение ряда лет курс лекций "Волновые процессы при бурении нефтяных и газовых скважин" студентам РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, а в настоящее время он читает спецкурс "Динамика глубокого бурения" в Московском физико-техническом институте.

Научные интересы Е. К. Юнина связаны с решением проблем математического моделирования процесса взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой и динамики бурильной колонны, что требует изучения динамических процессов в механических системах с распределенными параметрами с наложенными на них нелинейными связями, чем он и занимается в настоящее время.

Опечатки