Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

В механике выделяют два вида сухого трения—скольжения и качения. Законы трения скольжения при покое (или малых относительных скоростях скольжения) формулируют следующим об­разом.

1. При стремлении сдвинуть одно тело по поверхности другого в плоскости соприкосновения тел возникает сила трения (или сила сцепления), величина которой может принимать любые значения (в зависимости от действующих активных сил) от нуля до FTV, называемой предельной силой трения. Сила трения направлена 68
. в сторону, противоположную той, куда действующие силы стремятся сдвинуть тело.

2. Величина предельной силы трения по модулю равна произ­ведению статического коэффициента трения на нормальное давление или нормальную реакцию:.

FrP=fcN.

Статический коэффициент трения /0 — число безразмерное. Он

устанавливается опытным путем и зависит от материала соприкаса­

ющихся тел и состояния поверхностей (чистота обработки, тем­пература, влажность, наличие смазки и т. д.).

3. Величина предельной силы трения в довольно широких пределах. не зависит от размеров и формы соприкасающихся поверхностей.

Сила трения движения возникает — при относительном движении тел. Ее величина не зависит от величины активных сил. Вектор ; силы трения движения лежит в плоскости, касательной к трущимся

! поверхностям, и направлен против скорости относительного движения.

Модуль силы трения движения определяется по формуле

SHAPE * MERGEFORMAT

ы=.г*.

*

где /—коэффициент трения скольжения (движения),

4<V=.f-

I Угол ф в выражении (3.10) носит название угла трения. Под [ этим углом к нормали направлена полная реакция шероховатой fv связи. Если к телу, лежащему на шероховатой поверхности, приложить [‘■ силу Р под углом ф<фпр (предельного угла трения), то тело сдвинуть ( не удастся. На этом принципе основаны многие применяемые в бурении самозаклиниваюгциеся или самотормозящиеся устройства (кернорватели, трубозахваты и др.).

Данные о коэффициентах трения приведены в табл. 2.4.

В некоторых публикациях по бурению скважин, особенно от — [ носящихся к затратам мощности при холостом вращении бурильных 1 труб, утверждается, что коэффициент трения скольжения зависит от нормального давления. Иными словами, вместо линейной модели, сухого трения (линейность в смысле прямой пропорциональности между силой трения и нормальным давлением) предлагается нелиней­ная (степенная) модель. Хотя при данном подходе получают резуль­таты, близкие к опытным, он скорее отражает изменение характера трущихся поверхностей под действием нормальной нагрузки, чем неправомерность законов сухого трения. При описании различных процессов в бурении желательно основываться на законах трения, внося лишь те уточнения, которые не затрагивают их принципиальной сущности. Оперировать переменными значениями коэффициентов тре­ния, зависящими от нормального давления* вряд ли целесообразно.

При качении одного тела по поверхности другого (без скольжения) также возникает сила трения, направленная в сторону, противрполож-
ную качению, называемая силой зрения качения. Предельная сила трения качения определяется по формуле

Qup—kN/R,

где к—размерный коэффициент трения качения, м; R—радиус кривизны катящейся поверхности в данной точке, м; N—нормальная реакция связи, Н.

Данные о коэффициентах трения качения для катка на плоскости приведены в табл. 2.9.

При практических расчетах чаще, однако, приходится оперировать не силой трения качения, а моментом трения качения

Mjp. t=Nk.

Задачи статики с трением можно разделить на две группы:

а) задачи, в которых сила трения (или момент трения) достигает своего предельного значения. В этих задачах сила трения определяется по формулам (3.8), (3.9), (3.11), (3.12);

б) задачи, в которых сила трения не является предельной. В этих задачах сила трения—неизвестная величина и должна определяться из условий равновесия тела. Поэтому, приступая к решению задачи с трением, необходимо установить, к какой группе задач она относится.

Комментарии запрещены.