6 .GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP HOẠ ĐỒ PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU LOẠI 3
4.MA SÁT LĂN TRONG KHỚP LOẠI 4
4.1. Ma sát lăn
Xét một hình trụ đặt trên một mặt phẳng. Dưới tác dụng của lực Q, 2 vật tiếp xúc sẽ bị biến dạng. Ứng suất ở bề mặt tiếp xúc phân bố đối xứng qua lực Q.
Nếu tác động vào hình trụ 1 lực P, cách mặt phẳng 1 đoạn y. Giả sử hình trụ lăn theo chiều mũi tên. Diện tích tiếp xúc sẽ được chia làm 2 phần, giới hạn bởi cung AB và CD. Trên phần cung AB làm 2 phần, giới hạn bởi cung AB và BC. Trên phần cung AB mặt tiếp xúc bị biến dạng , trên phần cung BC mặt tiếp xúc đang phục hồi về hình dạng cũ.
k C A B Fms N P Q Q a) b) c)
Hình 4-15: hiện tượng đàn hồi trễ - mơ-men ma sát lăn
Trong lý thuyết đàn hồi, có nghiên cứu hiện tượng đàn hồi trễ của vật liệu. Đồ thị ở trên biểu thị mối quan hệ giữa biến dạng ε và ứng suất σ. Chiều của mũi tên là hướng thay đổi ứng suất và biến dạng. Với biến dạng ε như nhau, ứng suất σ1 trong giai đoạn biến dạng tăng sẽ lớn hơn ứng suất σ2 lúc biến dạng đang giảm. Vì vậy, ứng suất sẽ phân bố không đối xứng. Trên phần AB, ứng suất sẽ lớn hơn trên phần BC.
Phản lực N của các áp lực trên mặt tiếp xúc sẽ lệch so với Q một đoạn k; Q và N sẽ hợp thành 1 ngẫu lực, cản lại chuyển động lăn, nên gọi là ngẫu lực ma sát lăn.
Mmsl = k.Q (4-19) Với k: hệ số ma sát lăn có thứ nguyên là chiều dài.
4.2. Điều kiện lăn khơng trượt
- Muốn hình trụ có thể lăn, mơ men lăn phải lớn hơn mô men ma sát lăn: P.y > Q.k ⇒ P > y k . Q (1)
- Để hình trụ khơng trượt, lực kéo trượt P phải nhỏ hơn lực ma sát trượt: P < f.N ⇔ P < f.Q (2)
- Để vật lăn không trượt, lực P phải thỏa mãn (1) và (2) f.Q > P >
y k .
Q (4-20) - Để P có thể chen giữa 2 giá trị này thì:
f.Q > y k . Q ⇔ y > f k (3)
- Nhận xét: khoảng cách y càng lớn hơn k/f, điều kiện (4-20) càng dễ thực hiện vì phạm vi thay đổi của P để thỏa mãn (4-20) càng lớn.
- Tóm lại: muốn hình trụ lăn, khơng trượt, trước tiên phải thỏa mãn (3), sau đó mới đến điều kiện (4-20).
- Đối với các xe cộ, khoảng cách y chính là bán kính của bánh xe. Cho nên bánh xe càng lớn, điều kiện lăn không trượt càng dễ thực hiện, đẩy xe càng nhẹ.