Systems. Methods. Technologies 3 (43) 2019

Системы Методы Технологии. В.А. Коронатов. О корректном применении … 2019 № 3 (43) с. 35-43 35 УДК 531: 531.44: 621.891 DOI: 10.18324/2077-5415-2019-3-35-43 О корректном применении закона Кулона при использовании экспериментальных характеристик трения. Аппроксимация кривой Штрибека В.А. Коронатов Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия kortavik@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1331-213X Статья поступила 15.07.2019, принята 9.08.2019 Приведен краткий обзор существующих аппроксимаций характеристик трения — зависимостей силы трения от скоро- сти скольжения — и их использования для решения прикладных задач. Впервые ставится вопрос о корректности применения закона Кулона при снятии характеристик трения на экспериментальных установках, где одно из двух тел фрикционной пары совершает вращательное движение. Для таких пар трения нарушается необходимое условие применения закона Кулона, а именно: тела должны совершать поступательное движение по отношению друг к другу. А для снятия характеристик тре- ния используются экспериментальные установки только указанного типа. Формальное применение закона Кулона в таких случаях приводит к неверным результатам. Ошибки, вызванные нарушением необходимого условия, исправляются методом кинематических зон. Было установлено следующее. 1. Расширение применения таких экспериментальных характеристик трения на случай поступательного движения тел делать нельзя — это приводит к искажению результатов. 2. Зависимость коэффициента трения от скорости, вопреки существующим представлениям, не будет качественно эквивалентна характе- ристике трения, если она получена экспериментально указанным способом. 3. Используемые принципы моделирования процес- са торможения, например, в железнодорожном и автомобильном транспорте, нуждаются в существенных поправках. Предложен метод определения коэффициентов аппроксимации, которые необходимы для нахождения эффективной при- жимной силы, приходящейся на мезозоны скольжения, а через нее и силы трения, в том числе и при наличии верчения. Значе- ния таких коэффициентов можно определить для любой пары фрикционно-теплостойких тел, используя в последующем их как эталонные. Для экспериментальной характеристики трения при наличии смазки — кривой Штрибека — получено про- стое и в то же время достаточно точное аналитическое выражение, имеющее ясный физический смысл. Ключевые слова: сухое трение; закон Кулона; сила трения скольжения; характеристика трения; коэффициент трения; за- висимость коэффициента трения от скорости; пара трения; метод кинематических зон; кривая Штрибека. About correct application of Coulomb's law when using experimental characteristics of friction. Approximation of Stribeck’s curve. V.A. Koronatov Bratsk State University; 40, Makarenko St., Bratsk, Russia kortavik@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-1331-213X Received 15.07.2019, accepted 9.08.2019 The short review of the existing approximations of characteristics of friction – dependences of friction force on sliding speed, and their use for the solution of applied tasks is provided. The correctness of application of Coulomb’s law at removal of characteristics of friction on experimental installations where one or the other bodies of frictional couple makes rotary motion is considered for the first time. For such couples of friction the necessary condition of application of Coulomb's law is violated, namely, bodies have to make progress on the relation to each other. To measure the friction characteristics, experimental installations of only the indicated type are used. The formal application of Coulomb’s law in such cases leads to incorrect results. Errors caused by violation of the necessary conditions are corrected by the method of kinematic zones. It is found, that: 1. Expansion of use of such experimental characteristics of friction and in case of progress of bodies leads to distortion of the results. 2. The dependence of coefficient of friction on speed, contrary to the existing representations, is not qualitatively equivalent to characteristic of friction if it is received in an experimentally specified way. 3. The used principles of modeling of process of braking, for example, in the railway and motor transport, need essential amend- ments. The method for determining the approximation coefficients that are necessary to find the effective clamping force per slip zone, and through it the friction forces, including in the presence of spinning, is proposed. The values of such coefficients can be determined for any pair of friction-heat-resistant bodies, when using them subsequently as reference ones. For experimental characteristic of fric- tion in the presence of such a lubricant as Stribeck’s curve, exact and clear analytical expression is received.