Что вызывает прилипание? Как его уменьшить.

Если вы не играете на скрипке, то заедание или прилипание-скольжение — это нежелательное состояние, вызванное разницей между статическим и динамическим трением между двумя поверхностями. Когда заедание происходит в линейных направляющих, оно может привести к вибрации («рывковому» движению), заклиниванию движения, колебаниям крутящего момента или потере точности в виде перерегулирования.

Что вызывает прилипание?

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 имеют некоторую шероховатость. Даже тщательно обработанные и отполированные поверхности не являются идеально гладкими — у них есть пики (называемые «шероховатости») и впадины, которые уменьшают эффективную площадь контакта поверхностей. Другими словами, в некоторых местах только пики двух поверхностей находятся в контакте, в то время как в других местах пики одной поверхности попадают в впадины другой поверхности. А в некоторых местах контакт между поверхностями отсутствует.

Поскольку отдельные площади 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, там, где поверхности сцепляются (пики одной поверхности попадают в впадины другой поверхности), должно произойти истирание или пластическая деформация, чтобы разорвать эти сцепленные области и позволить поверхностям двигаться.

Как только движущая сила становится достаточно высокой, чтобы разорвать эти связи между поверхностями — и преодолеть статическое трение — начинается движение. Но даже во время движения некоторое истирание все еще происходит, поскольку поверхности все еще не идеально гладкие. Сопротивление движению из-за остаточной шероховатости поверхности называется динамическим, или кинетическим, трением.

Как уменьшить прилипание

Для линейных подшипников, использующих смазку (практически все рециркуляционные подшипники и некоторые подшипники скольжения), движение между поверхностями подшипника втягивает смазку в микроскопические пространства между поверхностями. По мере увеличения относительной скорости поверхностей смазочная пленка становится толще, а контакт поверхности с поверхностью уменьшается, поэтому трение между поверхностями уменьшается.

Но линейные подшипники проходят конечное расстояние, а затем возвращаются в противоположном направлении (в отличие от радиальных подшипников, которые могут вращаться в одном направлении бесконечно), поэтому они проводят много времени в так называемой смешанной смазке, где трение определяется как свойствами поверхностей, так и свойствами смазки. Поэтому правильная смазка — лучший способ контролировать или уменьшать эффекты трения в циркулирующих подшипниках (и в некоторых подшипниках скольжения).

Слипание или заедание часто более проблематично в подшипниках скольжения, чем в рециркуляционных подшипниках. Это связано с тем, что подшипники скольжения испытывают большую разницу между статическими и динамическими коэффициентами трения. А коэффициент трения подшипника скольжения может меняться в зависимости от приложенной нагрузки, износа и факторов окружающей среды.

Для подшипников скольжения, которые движутся по круглым валам, один из способов противодействовать эффекту прерывистого скольжения — выбирать валы с самой высокой обработкой поверхности (самой низкой шероховатостью поверхности), которая является практичной. И следование соотношению 2:1 (также называемому правилом 2:1 или обязательным соотношением) — которое указывает, что расстояние плеча момента не должно превышать более чем удвоенную длину подшипника — очень часто необходимо для предотвращения прерывистого скольжения в применениях подшипников скольжения.

Другим вариантом минимизации или даже предотвращения скачкообразного скольжения является использование направляющих воздушных подшипников. Для воздушных подшипников трение является исключительно функцией сдвига воздуха от движения. Таким образом, разница между статическим и кинетическим трением в узле воздушного подшипника по существу равна нулю, так что проблема скачкообразного скольжения фактически устраняется.