Что вызывает прилипание? Как его уменьшить.

Если вы не играете на скрипке, трение (или слип-скольжение) — это нежелательное явление, вызванное разницей между статическим и динамическим трением между двумя поверхностями. Возникновение трения в линейных направляющих может привести к вибрации («рывкам»), заклиниванию, колебаниям крутящего момента или потере точности в виде перерегулирования.

Что является причиной прилипания?

Коэффициент трения покоя (μs) между двумя поверхностями почти всегда выше коэффициента динамического (кинетического) трения (μk), и это изменение трения является основной причиной прерывистого скольжения.

Все поверхности обладают некоторой шероховатостью. Даже тщательно обработанные и отполированные поверхности не идеально гладкие — на них имеются выступы (называемые «неровностями») и впадины, которые уменьшают эффективную площадь контакта поверхностей. Другими словами, в некоторых местах соприкасаются только выступы двух поверхностей, в то время как в других местах выступы одной поверхности входят во впадины другой. А в некоторых местах контакт между поверхностями отсутствует.

Поскольку отдельные области контакта очень малы, давление между поверхностями чрезвычайно велико (давление = сила ÷ площадь), и адгезия в этих точках происходит посредством процесса, известного как холодная сварка.

Прежде чем поверхности смогут двигаться, связи, вызывающие это сцепление, должны быть разорваны. Аналогично, когда поверхности сцепляются (выступы одной поверхности входят во впадины другой), должно произойти истирание или пластическая деформация, чтобы разорвать это сцепление и позволить поверхностям двигаться.

Как только движущая сила становится достаточно большой, чтобы разорвать связи между поверхностями и преодолеть трение покоя, начинается движение. Но даже во время движения определённое истирание всё ещё происходит, поскольку поверхности ещё не идеально гладкие. Сопротивление движению, обусловленное остаточной шероховатостью поверхности, называется динамическим, или кинетическим, трением.

Как уменьшить прилипание

В линейных подшипниках, использующих смазку (практически все подшипники качения с рециркуляцией качения и некоторые подшипники скольжения), движение между поверхностями подшипника приводит к засасыванию смазки в микроскопические пространства между ними. По мере увеличения относительной скорости поверхностей смазочная пленка становится толще, а контакт между поверхностями уменьшается, что приводит к уменьшению трения между ними.

Однако линейные подшипники проходят конечное расстояние, а затем возвращаются в противоположном направлении (в отличие от радиальных подшипников, которые могут вращаться в одном направлении неограниченно), поэтому они проводят значительную часть времени в условиях так называемой смешанной смазки, где трение определяется как свойствами поверхностей, так и свойствами смазочного материала. Следовательно, правильная смазка — лучший способ контролировать или уменьшать эффект трения в подшипниках качения (и в некоторых подшипниках скольжения).

Скачкообразное движение (или заедание) часто представляет большую проблему для подшипников скольжения, чем для подшипников с рециркуляцией скольжения. Это связано с тем, что у подшипников скольжения разница между статическим и динамическим коэффициентами трения больше. Кроме того, коэффициент трения подшипника скольжения может меняться в зависимости от приложенной нагрузки, износа и факторов окружающей среды.

Для подшипников скольжения, установленных на круглых валах, одним из способов противодействия эффекту прерывистого скольжения является выбор валов с максимально возможной чистотой поверхности (минимальной шероховатостью поверхности). Соблюдение соотношения 2:1 (также называемого правилом 2:1 или обязательным соотношением), которое гласит, что расстояние между плечами момента не должно превышать удвоенную длину подшипника, часто необходимо для предотвращения прерывистого скольжения в подшипниках скольжения.

Другим способом минимизировать или даже полностью предотвратить прерывистое скольжение является использование направляющих на воздушных подшипниках. В воздушных подшипниках трение обусловлено исключительно сдвигом воздуха при движении. Таким образом, разница между статическим и кинетическим трением в узле с воздушным подшипником практически равна нулю, что позволяет практически исключить проблему прерывистого скольжения.