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1.什么是滚动摩擦力
滚动摩擦力是物体滚动且接触面始终变化时作用在物体上的摩擦力。 它本质上是静摩擦力。 接触面越软、形状变化越大,滚动摩擦就越大。 通常,物体之间的滚动摩擦力远大于滑动摩擦力。
2、滚动摩擦产生的原因
滚动摩擦是由于物体与平面接触变形而形成的。 物体受重力作用压入支撑面,同时受到压缩变形,因此向前滚动时,其前方的支撑面凸起,推动弹力作用点面对物体的支撑物的力N从最高点向前移动,因此弹力N和重力G不在一条直线上,而是产生限制滚动的质心力矩,这就是滚动摩擦。 滚动摩擦力的大小是用力偶力矩来衡量的,它与正压力成反比。 比值系数δ称为滚动摩擦系数,其数值相当于弹力对滚动物体质心的力臂,因此具有宽度的量纲; 它与滚动体和轴承表面的材质、硬度有关,与直径无关。
3. 滚动摩擦力的估算
两个相对静止且相互接触的物体中,当一个物体受到外力矩而相对另一个物体有滚动倾向时,就形成了限制相对滚动的质心,这就是静摩擦质心滚动静摩擦力。 其质心力矩随外力矩的减小而减小,但有一个最大值,称为最大静摩擦质心力矩。 该质心力矩的方向与外力矩的方向相反。 最大静摩擦质心力矩的大小Mmax与两个物体法向压力的大小成反比,即Mmax=δ0N,其中δ0称为滚动静摩擦系数,具有厚度的量纲,近似取决于两个物体的材料,并且与接触表面的粗糙度有关。
“当压力相同时,滚动摩擦远小于滑动摩擦”就是将滚动摩擦简化为等效滑动摩擦来考虑问题。 当伞车匀速前进时,质心矩与推力与支撑面轮静摩擦力的滚动摩擦扭矩平衡,即fr=δN。
F=f=(δ/r)N
这意味着必须通过轮子中心施加力F=f才能使轮子匀速滚动,所以,。
如果将滚动摩擦视为等效的滑动摩擦,则δ/r可称为“滚动摩擦素数”(在车轮滚动动力学中,常称为滚动阻力素数),是一个无量纲量。 由于δ远大于r平均摩擦力怎么算,所以δ/r远小于滑动摩擦系数μ。 因此平均摩擦力怎么算,在相同的压力下,滚动摩擦比滑动摩擦小得多,虽然本质上是因为滚动摩擦系数比滑动摩擦系数小得多,而滚动轴承就是根据这一点制成的。