Лекция № 10

Внешнее трение – взаимодействие между телами на границе их соприкосновения, препятствующее относительному их перемещению вдоль поверхности соприкосновения.

Определяется по уравнению Б.В. Дерягина:

P_тр=f(P_к +Р_oS_o )

где P_тр – сила трения, Н;

f – истинный коэффициент внешнего трения;

P_к – усилие нормального контакта, Н

Р_o - удельное усилие прилипания (адгезионное напряжение, Па)

S_o – площадь контакта двух тел, м²

Эффективный коэффициент внешнего трения

f_эф = р_тр/р_к

где р_тр – удельная сила трения, Па;

р_к – давление нормального контакта, Па;

f_эф = f (1+ р_о/р_к)

f – истинный коэффициент трения.

Механомолекулярная теория трения (И.В. Крагельский):

«Трение – результат возникновения и разрушения фрикционных связей в месте контакта пар».

F=F_v+F_s

F_v - сила, затрачиваемая на деформацию материала, Н;

F_s - - сила, затрачиваемая на разрушение адгезионных связей, Н

Для подавляющего большинства видов рыб при ориентирование головой по направлению движения будет превалировать адгезионная составляющая силы трения по сравнению с деформационной, тогда сила трения равна.

P=Fθ

где P- сила трения ,Н;

F - площадь фрикционного контакта, м²;

θ- напряжение сдвига водяной пленки между рыбой и соприкасающейся поверхностью, Н/м² (Па)

f= P/G= (Fθ)/G

G – сила нормального давления или сила тяжести

F=al

a – коэффициент. зависит от вида рыбы

l – промысловая длина рыбы, м

При ориентирование рыбы головой по направлению движения будет превалирует адгезионная составляющая силы трения, фрикционные связи устанавливаются между выступами чешуи и контактирующей поверхности. При ориентации рыбы хвостом сила трения будет состоять из адгезионной и деформационной составляющей. Чем больше величина деформационной составляющей, тем больше разность между коэффициентом трения при ориентации ее хвостовой и головной частью по направлению движения. по сравнению с деформационной Зависимость коэффициентов трения рыб от нормального давления, температуры тела и продолжительности неподвижного контакта:

• Чем больше масса рыбы, тем меньше коэффициент трения. Площадь фрикционного контакта пропорциональна квадрату длины рыбы, а сила тяжести – кубу ее длины, то с увеличением размера рыбы знаменатель растет быстрее, чем числитель, за счет чего коэффициент трения уменьшается.

• Чем выше температура тела, тем слабее её консистенция и тем больше площадь фрикционного контакта. При температуре от 2 до 20 С зависимость имеет прямолинейный характер, затем криволинейный, достигая постоянной величины коэффициента трения.

С увеличением продолжительности неподвижного контакта увеличивается площадь фрикционного контакта, возрастает сила трения, возрастает коэффициент трения.

Методы и приборы для измерения фрикционных характеристик

Коэффициенты трения пищевых материалов в зависимости от реологических свойств, состояния фрикционных поверхностей и скорости скольжения определяются различными методами. Классический тип прибора для измерения силы внешнего трения представляет собой пару тел, соприкасающихся плоскими поверхностями, площадь которых может быть от долей миллиметров до десятков квадратных сантиметров. При этом одно из тел смещается относительно другого. Сила смещения (трения) измеряется тензометрическими, динамометрическими или какими-либо другими датчиками. Для малых скоростей трения реализуется прямолинейное смещение поверхности. И.В. Крагельский распределил известные методы определения коэффициента трения на четыре группы, положив в основу геометрический и кинематический принципы.

а

б

в

α

г

д

е

ж

Рис. 12 – Методы измерения сил трения скольжения:

а, б, в – при поступательном перемещении плоскостей;

г, д – при вращательном движении одной из фрикционных пар;

е – при соприкосновении образующей цилиндра с плоскостью;

ж – при перемещении цилиндрической или плоской гибкой поверхности по цилиндрической поверхности.

И.В. Крагельский распределил известные методы определения коэффициента трения на четыре группы,

К первой группе методов относятся такие, в которых одна плоскость поступательно перемещается относительно другой плоскости (см. рис. 12, а, б, в).

По схеме а продукт перемещается по движущейся исследуемой поверхности, при этом сила трения измеряется динамометром любого типа. Таким наиболее распространенным методом определяют трение твердообразных материалов: сухарей, хлеба, мяса, рыбы, зерна и т.п.

По схеме б продукт перемещается с помощью груза по исследуемой неподвижной поверхности. Сила трения в этом случае равна минимальной массе груза, необходимой для равномерного перемещения продукта. Этим методом определяют коэффициент трения таких твердых продуктов, как сыр, рыба, кондитерские изделия.

По схеме в продукт скользит по наклонной поверхности. Коэффициент трения определяется по минимальному углу наклона α поверхности испытуемого конструкционного материала, по которому скользит пищевой продукт. Такой метод позволил определить статический коэффициент трения сыра, сухарей, сыпучих продуктов. Определение коэффициента трения по углу наклона плоскости, при котором начинается движение продукта по поверхности, недостаточно точно, так как угол наклона плоскости в момент движения определяется приблизительно, к тому же невозможно установить изменение коэффициента трения с изменением скорости скольжения.

Ко второй группе относятся такие методы, при которых одна из фрикционных пар совершает вращательное движение.

По схеме г продукт, закрепленный на упругой балочке, скользит по вращающейся поверхности из исследуемого материала. Этим определяли коэффициент трения мяса, рыбы, таблеток кофе и чая, сухарных плит, формового хлеба.

По схеме д определяли коэффициент трения конфетных масс пралине. Продукт лежит на вращающемся диске, исследуемый конструкционный материал скользит по вращающемуся продукту. Сила трения определяется по крутящему моменту, передаваемому от диска образцу.

К третьей группе относятся методы, в которых образующая цилиндра соприкасается с плоскостью. Схема е – балка, совершающая колебательные движения на двух вращающихся на встречу друг другу роликах.

К четвертой группе относятся методы, в которых одна цилиндрическая или плоская гибкая поверхность перемещается по цилиндрической поверхности (схема ж).

Изменение давления допускают методы, изображенные на всех схемах, кроме ж;

изменение размера поверхности – методы а-д; изменение скорости скольжения допускают все методы, кроме в.