Influence of normal micro-vibrations in contact on sliding motion of solid body

• Autorzy: Grudziński K. , Kostek R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ mikrodrgań normalnych w kontakcie na ruch ślizgowy ciała stałego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper shows results of some simulation studies on: (i) normal contact micro-vibrations in a simple model of a friction system and (ii) the influence of such vibrations upon reduction of friction forces in the system. A model of friction contact with two degrees of freedom is adopted, considering non-linear normal contact flexibility of rough surfaces acting on each other. The mechanisms which cause the reduction of the friction force are investigated and described. It is proved that the main cause of the decrease of the friction force, if normal contact micro-vibrations are present, is due to certain dynamic processes taking place within the contact region. This decrease is not due to lower values of the friction coefficient, nor lower mean values of the normal reaction and real contact area, as it is often quoted in many publications.

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacyjnych badań mikrodrgań w kierunku normalnym w kontakcie ciał stałych o powierzchniach chropowatych oraz ich wpływu na redukcję siły tarcia. Przyjęto model o dwóch stopniach swobody, uwzględniający nieliniową podatność kontaktową normalną oddziaływujących na siebie powierzchni. Zbadano i opisano mechanizm powodujący zmniejszenie oporu tarcia w kontakcie, w przypadku występowania w nim drgań normalnych. Wykazano, że główną przyczyną redukcji oporu tarcia w takim przypadku są pewne procesy dynamiczne występujące w kontakcie, a nie spadki wartości współczynnika tarcia, ani też średniej wartości reakcji normalnej, jak to się podaje w wielu publikacjach.

Słowa kluczowe

EN

mechanical systems; vibration; friction reduction

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 43 nr 1
• Strony: 37--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Grudziński K.

• Department of Mechanics and Machine Elements, Technical University of Szczecin

autor

Kostek R.

• Department of Mechanics and Machine Elements, Technical University of Szczecin

Bibliografia

• 1. Back N., Burdekin M., Cowley A., 1973, Review of research on _xed and sliding joints, Proc. 13th International Machine Tool Design and Research Conference (Edited by S.A. Tobias and Koenigsberger), Macmillan, London, 87-97
• 2. Broniec Z., Lenkiewicz W., 1982, Static friction processes under dynamic loads and vibration, Wear, 80, 261-271
• 3. Budanov B.V., Kudinov V.A., Tolstoi D.M., 1980, Interaction of friction and vibration, Sov. J. Friction and Wear, 1, 1, 79-89
• 4. Dolby M., Bell R., 1971, The contact stiffness of joints at low apparent interface pressure, Annals of CIRP, 19, 67-79
• 5. Godfrey D., 1967, Vibration reduces metal to metal contact and causes an apparent reduction in friction, ASLE Trans., 10, 183-192
• 6. Grudziński K., Wedman S., 1999, A simulation investigation into self-excited stick-slip motion in a mass-spring system under variable normal load, Tenth World Congress on the Theory of Machine and Mechanisms, Oulu, Finland, 4, 1662-1667
• 7. Grudziński K., Konowalski K., Kostek R., 2000, Untersuchung normalek Schwingungen der gefugten Korper bei Fuhrungssystemen von Maschinen, International Congress MATAR, Praha, Section 1, 236-242
• 8. Grudziński K., Kostek R., 2003, Modelowanie i analiza nieliniowych kontaktowych mikrodrga« normalnych wymuszonych siª¡ harmoniczn¡, Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej Politechniki .l¡skiej, 20, 141-146
• 9. Hess D.P., Soom J.T., 1991, Normal vibrations and friction under harmonic load: Part I { Hertzian contacts, Part II - Rough planar contacts, Trans. ASME, Journal of Tribology, 113, 80-92
• 10. Hess D.P., Wagh N.J., 1995, Evaluating surface roughness from contact vibrations, Trans. ASME, Journal of Tribology, 117, 60-64
• 11. Kohei I., Kyosuke O., 2001, Analysis of bouncing vibration of 2-DOF model of tripad contact slider over a random wavy disk surface, Trans. ASME, Journal of Tribology, 123, 159-167
• 12. Levina Z.M., 1965, Calculation of contact deformation on slideways, Machines and Tooling, 36, 1, 1-8
• 13. Martins J.A.C., Oden J.T., Sim~oes F.M.F., 1990, A study of static and kinetic friction, Int. J. Engng. Sci., 28, 1, 29-92
• 14. Ostrovski V.I., 1965, The inuence of machining tools on slideway contact sti_ness, Machines and Tooling, 36, 1, 17-19
• 15. Pfeiffer F., 1999, Unilateral multibody dynamics, 2000 Kluwer Academic Publishers, Netherland, Meccanica, 34, 437-451
• 16. Sakamoto T., 1987, Normal displacement and dynamic friction characteristics in a stick-slip process, Trib. Intl., 20, 25-31
• 17. SkAare D.M., StAahl J.E., 1992, Static and dynamic friction processes under the inuence of external vibrations, Wear, 154, 177-192
• 18. Tolstoi D.M., 1967, Significance of normal degree of freedom and natural normal vibration in contact friction, Wear, 10, 199-213
• 19. Tolstoi D.M., Borisova G.A., Grigorova S.R., 1973, Friction regulation by perpendicular oscillation, Soviet Phisics-Doklady, 17, 9, 907-909
• 20. VDI-Bericht 1736, 2002, Reibung und Schwingungen in Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen, VDI-Geselschaft Entwicklung Konstruktion Vertrieb, Dusseldorf