Systems. Methods. Technologies 3 (39) 2018

Systems Methods Technologies. V.A. Koronatov. A general approach … 2018 № 3 (39) p. 24-32 24 УДК 531.01: 531.8: 531.37: 531.46: 534.013: 539.3: 622.23.01: 622.24.053: 629.3: 629.4: 666.97.033 DOI: 10.18324/2077-5415-2018-3-24-32 Общий подход к определению сил сопротивления при качении, скольжении тел с верчением, бурении, проникании, сверлении и заглаживании В.А. Коронатов Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия kortavik@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1331-213X Статья поступила 27.06.2018 , принята 8 .0 7 .2018 Предложен единый подход к задачам контактного взаимодействия для тел с комбинированной кинематикой в определе- нии динамических сил сопротивления. В задачах качения с возможностью проскальзывания и верчения, скольжения с верчени- ем, бурения, проникания для тел вращения, сверления и заглаживания пластической среды динамика процессов учитывается не через контактные напряжения, как это принято делать, а через кинематические скорости — скольжения или погружения (проникания), качения и верчения. Предлагается простой качественный способ нахождения аналитических зависимостей от кинематических скоростей для силовых компонент — силы трения скольжения или лобового сопротивления (при погружении и проникании), моментов трения качения и верчения. Для этого установлена связь между кинематическими скоростями и изменением размеров кинематических зон — скольжения или погружения (проникания), схватывания (сцепления) и верчения, определяющих динамику процессов в пятне контакта. Для построения единой теории введена гипотеза о существовании та- ких кинематических зон в поверхностном слое контактирующего тела на мезомасштабном уровне с возможностью их кон- центраций и перехода на макроуровень. Указана причина нечувствительности теории поликомпонентного сухого трения к изменениям угловой скорости качения, приводящая к неточностям этой теории, а для случая скольжения тела с верчением дано качественное обоснование формул В.Ф. Журавлева. Обоснованы также формулы для сил сопротивления со стороны забоя скважины, которые вводились ранее автором, исходя из промысловых данных, при построении строгой теории буре- ния. Исправлены замеченные неточности в обоснованиях качественной теории качения, а для коэффициента трения качения принята квадратичная зависимость от скорости движения колеса. Ключевые слова: качение; колесо; коэффициент трения качения; скольжение тел с верчением; бурение; проникание; свер- ление; заглаживание; контактное взаимодействие; поликомпонентное сухое трение; мезомеханика. A general approach to determining the drag forces during rolling, sliding of bodies with spinning, penetration, drilling and smoothing V. A. Koronatov Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia kortavik@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1331-213X Received 27.06.2018 , accepted 8.07.2018 A unified approach to the problems of contact interaction for bodies with combined kinematics in determining the dynamic forces of resis- tance is proposed. In problems of rolling with the possibility of slipping and spinning, sliding with spinning, drilling, penetration of the bodies of rotation, drilling or smoothing plastic medium dynamics of the processes is taken into account via the contact voltage, as is commonly done, and using the kinematic velocity – slipping or dipping (penetration), rolling and spinning. A simple qualitative method for the analytical depen- dence on the kinematic velocities for the force components – the sliding friction force or drag (during immersion and penetration), the rolling and twisting friction moments is proposed. For this purpose, the relationship between the kinematic velocities and the size of the kinematic zones-slipping or immersion (penetration), setting (adhesion) and twisting, determining the dynamics of the processes in the contact spot is established. To build a unified theory, the hypothesis of the existence of such kinematic zones in the surface layer of the contacting body at the mesoscale level with the possibility of their concentration and transition to the macro level is introduced. The reason of insensitivity of the theory of polycomponent dry friction to changes in the angular rolling speed is indicated, which leads to inaccuracies in this theory, and for the case of sliding of a body with twisting, a qualitative justification of the formulas of V.F. Zhuravlev is given. The formulas for the resistance forces from the side of the well, which were introduced earlier by the author based on the field data in the construction of a strict drilling theory, are also substantiated. The noted inaccuracies in the justifications of the qualitative rolling theory are corrected, and for the coefficient of roll- ing friction, the quadratic dependence on the wheel speed is assumed. Key words: rolling; wheel; rolling friction coefficient; sliding of bodies with spinning; drilling; penetration; smoothing; contact in- teraction; polycomponent dry friction; mesomechanics.