Сила трения на песке: Таблица основных коэффициентов трения для разнородных материалов | Трение между грунтом и задней поверхностью конструкции | GEO5

Таблица основных коэффициентов трения для разнородных материалов | Трение между грунтом и задней поверхностью конструкции | GEO5

Таблица основных коэффициентов трения для разнородных материалов

class=»h2″>

Значения угла δ для разных границ (согласно NAVFAC)

Скачайте бесплатную демо-версию GEO5.

Brazilian PortugueseSerbianанглийскийвенгерскийвьетнамскийголландскийгреческийИспанскийитальянскийкитайскийнемецкийпольскийпортугальскийрумынскийрусскийсловацкийтурецкийфранцузскийхорватскийчешский

Победит ли ток песок? | Наука и жизнь

Железное колесо легко, почти без сопротивления, катится по железному рельсу, и в этом одно из главных преимуществ железнодорожного транспорта. Но иногда из-за низкого трения ухудшается сцепление между колесом и рельсом, колесо начинает проскальзывать — возникает пробуксовка. В дождливую погоду и на крутых подъёмах пробуксовка колёс локомотивов происходит достаточно часто. Загрязнение рельсов опавшими листьями, машинным маслом, смазочными материалами тоже нередкая причина буксования. После начала пробуксовки коэффициент трения скольжения между колесом и рельсом резко падает, и самопроизвольно она прекратиться уже не может. При этом тяговое усилие локомотивов тоже падает. Так сильная сторона железнодорожного транспорта становится его слабостью.

Песочница на паровозе, установленная на его цилиндрическом котле (слева от трубы). Видна идущая вниз трубка подачи песка. Фото: George Shuklin/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.5.

Песочница на современном локомотиве. Виден напорный патрубок, подающий песок под колесо. Фото: Schorschi2/Wikimedia Commons/PD.

Подача песка на рельсы с помощью пара в действии. Фото: Les Chatfield/Wikimedia Commons/CC BY 2.0.

Исследования системы уменьшения скольжения с помощью электрического тока на испытательном стенде в лаборатории кафедры «Локомотивы» БГТУ. Фото Александра Ивахина.

Колесо, подготовленное к пропусканию электрического тока, в эксперименте с неподвижным тепловозом. Фото Александра Ивахина.

Тепловоз 2ТЭ10У, использованный для экспериментов в депо Брянск-Льговский. Фото Александра Ивахина.

‹

›

Открыть в полном размере

Буксование колёс может приводить к повреждению двигателя и рельсов. На верхней поверхности рельса (головке) образуются пропилы и волны. Кроме того, от сильного трения металл разогревается, из-за чего под нагрузкой течёт в стороны. У паровозов пробуксовка колёс часто возникала из-за недостаточной нагрузки на ведущие колёса и, соответственно, небольшой силы трения. У современных локомотивов проблема частично решается за счёт значительно большей массы, но её нельзя чрезмерно наращивать из-за возможной порчи пути.

С середины XIX века единственным средством борьбы с буксованием было мастерство машиниста в сочетании с подсыпанием песка под колёса для улучшения сцепления. На паровозе запас сухого песка хранился в так называемой песочнице — резервуаре, расположенном сверху на цилиндрической части котла. Под колёса песок выбрасывался через трубку с помощью сжатого воздуха или пара. В нужный момент машинист включал подачу песка краном, который располагался в его будке.

Как ни странно, но песок до сих пор остаётся одним из основных средств борьбы с пробуксовкой. Только теперь используют исключительно кварцевый песок и располагается он в боковых резервуарах локомотива. На участках железнодорожного пути с большим количеством крутых подъёмов при трогании с места и разгоне поездов на один километр пути подаётся 300—400 кубометров песка в год. В некоторых странах Европы используется смесь «сандит» на основе песка и антифриза.

Использование песка имеет вредные побочные эффекты: увеличиваются сопротивление движению, износ колёс и рельсов, «запесочивается» путь. Последнее ухудшает отвод воды и, увеличивая массу насыпи, может привести к деформации пути. Кроме того, остановка поезда «на песке» разрывает контакт колёс с рельсом, что на современных железных дорогах приводит к ошибкам срабатывания электрической сигнализации. В результате семафор ошибочно покажет, что путь свободен, а это — возможная катастрофа.

Поэтому поиски альтернативных методов начались ещё в конце XIX века, о чём и рассказывает заметка в «Науке и жизни» 1890 года. Замена песочниц системами пропускания электрического тока через контакт колеса с рельсом позволила бы существенно снизить расходы на работы по очистке и ремонту пути, экипировку локомотивов песком, а также увеличить сроки работы колёс.

Несмотря на сообщение об успешном испытании электрической системы для уменьшения скольжения локомотивов, она так и не нашла применения на практике. Для работы такой системы требовался мощный генератор электрического тока, слишком громоздкий, чтобы без проблем разместить его на небольших паровозах тех времён. Во второй половине XX века, когда появились мощные тепловозы и электровозы, уже были разработаны другие методы борьбы с буксованием. В первую очередь это системы контроля пробуксовки, позволяющие вовремя уменьшить усилие на колёса и предотвратить её. Сейчас они стали электронными, автоматическими и достаточно эффективными. Наряду с песком применяют и другие модификаторы трения. Разрабатываются методы очистки рельсов с помощью воды под высоким давлением, в том числе с моющими средствами, и даже лазерным и микроволновым излучением. Были попытки устранять загрязнения высоковольтным электрическим разрядом, то есть испарением искрой с улетучиванием загрязняющих рельсы веществ. Испытания проводили во Франции, Швейцарии и Англии, но из-за шумности, больших энергозатрат и возможного повреждения рельсов дальше экспериментов дело не пошло.

В начале XXI века к идее использовать электрический ток для улучшения сцепления колёс с рельсами вернулись в нашей стране — на кафедре «Локомотивы» Брянского государственного технического университета (БГТУ). Толчком к исследованию стало повышение сцепления, замеченное у электровозов, в электрической схеме которых предусматривалось прохождение полного постоянного тока через контакт колеса с рельсом. Пока работы ведутся с тепловозами, однако в дальнейшем предполагается распространение технологии на все виды локомотивов. В локомотивном депо Брянск-Льговский проведены испытания тепловоза, оборудованного такой системой повышения сцепления, в неподвижном положении. Кандидат технических наук Александр Иванович Ивахин, под руководством которого проходят исследования, считает, что использование этой технологии может повысить тягу на участках пути с сильным загрязнением на 25—30%. Чтобы реализовать технологию, требуется наличие на локомотиве мощного источника электрической энергии, вырабатывающего полный ток не менее 4000 А.

В БГТУ разработана оригинальная методика подачи импульсов на ведущие колёсные пары, позволяющая избежать повреждения колёс током и обеспечивающая независимое управление ими. В Подмосковье готовится испытание системы на опытном тепловозе в движении. После испытаний станет понятно, каковы будут дополнительные затраты энергии, достаточно ли тягового генератора, который у современных магистральных грузовых тепловозов в рабочем режиме даёт ток 4000—5000 А (а кратковременно, при трогании с места и разгоне, 6000—7500 А) или потребуется дополнительный. Тогда же можно будет судить о перспективах применения этой технологии на российских железных дорогах. По словам А. И. Ивахина, интерес к ней есть и за рубежом.

Правда, физическая природа процесса до сих пор вызывает вопросы. Есть несколько гипотез, объясняющих влияние электрического тока на трение пары «металл — металл». Это микросварка, проявление туннельного эффекта, механизмы, основанные на автоэлектронной эмиссии, электропластический эффект и другие. Все они требуют дополнительных исследований.

Трение скольжения по мокрому и сухому песку

Сохранить цитату в файл

Формат:

Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV

Добавить в коллекции

• Создать новую коллекцию
• Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

• Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Эл. адрес:

(изменить)

Который день?

Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый рабочий день

Который день?

ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота

Формат отчета:

SummarySummary (text)AbstractAbstract (text)PubMed

Отправить максимум:

1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

. 2014 2 мая; 112(17):175502.

doi: 10.1103/PhysRevLett. 112.175502.

Epub 2014 29 апр.

Осень
¹
, Б Вебер
¹
, М Пакпур
²
, Н Ленуар
³
, Н Шахидзаде
¹
, Дж. Фискина
⁴
, К Вагнер
⁵
, Д Бонн
¹

Принадлежности

• ¹ Институт Ван-дер-Ваальса-Зеемана, IoP, Университет Амстердама, Научный парк 904, 1098XH Амстердам, Нидерланды.
• ² Институт Ван-дер-Ваальса-Зеемана, IoP, Университет Амстердама, Научный парк 904, 1098XH Амстердам, Нидерланды и Институт перспективных исследований в области фундаментальных наук, P. O. Ящик 45195-1159 Зенджан, Иран.
• ³ Material Imaging, UR Navier, 77420 Champs-sur-Marne, Франция.
• ⁴ Экспериментальная физика, Саарский университет, D-66123 Саарбрюккен, Германия и Gravitation Group, Институт фундаментальных исследований ТАТА, 1 Хоми Бхабха Роуд, 400005 Мумбаи, Индия.
• ⁵ Экспериментальная физика, Саарландский университет, D-66123 Саарбрюккен, Германия.

• PMID:

  24836256

• DOI:

  10.1103/PhysRevLett.112.175502

Бесплатная статья

Фолл и др.

Phys Rev Lett.

2014 .

Бесплатная статья

. 2014 2 мая; 112(17):175502.

doi: 10.1103/PhysRevLett.112.175502.

Epub 2014 29 апр.

Авторы

Осень
¹
, Б Вебер
¹
, М Пакпур
²
, Н Ленуар
³
, Н Шахидзаде
¹
, Дж. Фискина
⁴
, С Вагнер
⁵
, Д Бонн
¹

Принадлежности

• ¹ Институт Ван-дер-Ваальса-Зеемана, IoP, Университет Амстердама, Научный парк 904, 1098XH Амстердам, Нидерланды.
• ² Институт Ван-дер-Ваальса-Зеемана, IoP, Университет Амстердама, Научный парк 904, 1098XH Амстердам, Нидерланды и Институт перспективных исследований фундаментальных наук, P.O. Box 45195-1159 Зенджан, Иран.
• ³ Material Imaging, UR Navier, 77420 Champs-sur-Marne, Франция.
• ⁴ Экспериментальная физика, Саарский университет, D-66123 Саарбрюккен, Германия и Gravitation Group, Институт фундаментальных исследований ТАТА, 1 Хоми Бхабха Роуд, 400005 Мумбаи, Индия.
• ⁵ Экспериментальная физика, Саарландский университет, D-66123 Саарбрюккен, Германия.

• PMID:

  24836256

• DOI:

  10. 1103/PhysRevLett.112.175502

Абстрактный

Мы экспериментально показываем, что трение скольжения по песку значительно уменьшается при добавлении небольшого количества воды, но не слишком большого. Образование капиллярных водяных мостиков увеличивает модуль сдвига песка, что облегчает скольжение. С другой стороны, слишком много воды заставляет капиллярные мостики сливаться, что приводит к уменьшению модуля; в этом случае мы наблюдаем, что коэффициент трения снова увеличивается. Таким образом, наши результаты показывают, что коэффициент трения напрямую связан с модулем сдвига; это имеет важные последствия для транспортировки гранулированных материалов. Кроме того, показано, что полидисперсность песка также оказывает большое влияние на коэффициент трения.

Похожие статьи

• Неожиданное поведение трения из-за капиллярного и адгезионного эффектов.

  Го Ф, Тянь Ю, Лю Ю, Ван Ю.
  Го Ф и др.
  Научный представитель 2017 г. 10 марта; 7 (1): 148. doi: 10.1038/s41598-017-00238-0.
  Научный представитель 2017.

  PMID: 28273947
  Бесплатная статья ЧВК.

• Выживание прибоя: трибомеханические свойства периостракума Mytilus sp.

  Вэлиш ФК, Питер Н.Дж., Абад ОТ, Оливейра М.В., Шнайдер А.С., Шмаль В., Грисшабер Э., Бенневиц Р.
  Валиш ФК и др.
  Акта Биоматер. 2014 сен;10(9):3978-85. doi: 10.1016/j.actbio.2014.05.014. Epub 2014 23 мая.
  Акта Биоматер. 2014.

  PMID: 24862541

• Рассеяние в квазистатически сдвинутом влажном и сухом песке в замкнутом пространстве.

  Fiscina JE, Pakpour M, Fall A, Vandewalle N, Wagner C, Bonn D.
  Фискина Дж. Э. и соавт.
  Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2012 авг; 86 (2 часть 1): 020103. doi: 10.1103/PhysRevE.86.020103. Epub 2012 24 августа.
  Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys. 2012.

  PMID: 23005706

• Управление наноразмерным трением посредством конкуренции между капиллярной адсорбцией и термически активируемым скольжением.

  Greiner C, Felts JR, Dai Z, King WP, Carpick RW.
  Грейнер С. и соавт.
  АКС Нано. 2012 22 мая; 6 (5): 4305-13. doi: 10.1021/nn300869w. Epub 2012 4 мая.
  АКС Нано. 2012.

  PMID: 22515940

• Трибологические свойства гидрофильных полимерных щеток во влажных условиях.

  Кобаяси М., Такахара А.
  Кобаяши М. и соавт.
  Рек. хим. 2010 авг; 10 (4): 208-16. doi: 10.1002/tcr.201000001.
  Рек. хим. 2010.

  PMID: 20533448

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Одной влажности достаточно, чтобы придать почве термитника прочность, но не устойчивость к атмосферным воздействиям.

  Захария Н., Мурти Т.Г., Борхес Р.М.
  Захария Н. и др.
  R Soc Open Sci. 2020 12 августа; 7 (8): 200485. дои: 10.1098/rsos.200485. Электронная коллекция 2020 авг.
  R Soc Open Sci. 2020.

  PMID: 32968515
  Бесплатная статья ЧВК.

• Молекулярное покрытие определяет износ при скольжении n -октадецилфосфоновой кислоты стальных дисков с покрытием Cu-O по отношению к алюминию.

  Прюнте С., Мьюзик Д., Терзийская В.Л., Миттерер С., Шнайдер Ю.М.
  Прюнте С. и др.
  Материалы (Базель). 2020 8 января; 13 (2): 280. дои: 10.3390/ma13020280.
  Материалы (Базель). 2020.

  PMID: 31936336
  Бесплатная статья ЧВК.

Полнотекстовые ссылки

Американское физическое общество

ОСНОВНОЙ

Укажите

Формат:

ААД

АПА

МДА

НЛМ

Отправить на

Физика — скользящий песок

Краткий обзор

29 апреля 2014 г. • Физика 7, s51

Добавление небольшого количества воды в песок может значительно уменьшить трение скольжения.

A. Fall et al., Phys. Преподобный Летт. (2014)

A. Fall et al. , Phys. Преподобный Летт. (2014)

×

Каждый, кто был на пляже, знает, что из сухого песка не строятся замки из песка — когда ведро поднимают, песчинки падают в лужу. Добавление воды может решить эту проблему: зерна прилипают, а замок держит форму. Это происходит из-за жидких мостиков, которые начинают образовываться между зернами при добавлении воды. Как только воды становится достаточно, эти мостики действуют как клей, удерживая зерна на месте. Это отлично подходит для строительства замков из песка, а также, оказывается, для перевозки песка. Пишу в Physical Review Letters Даниэль Бонн из Университета Амстердама, Нидерланды, и его коллеги показывают, что добавление воды в песок значительно снижает трение скольжения объекта, движущегося по песку, но только для небольшого количества воды.

Бонн и др. исследовал трение скольжения по сухому и мокрому песку, когда по поверхности тянули утяжеленные салазки. Было обнаружено, что по мере добавления воды как сила, необходимая для тяги салазок, так и коэффициент трения уменьшаются ниже, чем у сухого песка, а затем увеличиваются при более высоком содержании воды. Когда песок высыхал, перед санями образовывалась куча песка, затруднявшая его движение; для достижения устойчивого состояния саней требовалась относительно большая сила. Добавление воды сделало песок более жестким, и кучи уменьшились в размере до тех пор, пока перед движущимися салазками не образовалась куча, и поэтому для достижения устойчивого состояния требовалось меньшее приложенное усилие. Почему же тогда трение скольжения увеличивалось при более высоком содержании воды? Авторы предполагают, что это произошло из-за снижения жесткости, сопровождающего водонасыщение, подобное тому, что наблюдается в замках из песка — добавьте слишком много воды, и капиллярные мостики, которые раньше действовали как клей между отдельными зернами, начинают сливаться и исчезать. – Кэтрин Райт

Обменные зоны

Материаловая наука

Связанные статьи

Материаловые науки

Инструмент машинного обучения решает метаматериал

.