Трение эластомеров относительно различных твердых поверхно­стей играет как положительную, так и отрицательную роль. Поло­жительную— при фрикционной передаче, фрикционных тормозах, в транспортной и ременной передачах. Отрицательную — при рабо­те подвижных уплотнений, подшипников и т. д. В первом случае трение имеет место либо при практически неподвижном контакте, либо при малых скоростях скольжения v, не приводящих к замет­ному разогреву и износу. Во втором случае трение стремятся сни­зить применением смазочных материалов, что позволяет применять резиновые подшипники при больших скоростях. Кроме того, трение играет важную роль в процессах изготовления изделий из резины (прессование, штамповка, шприцевание, вальцевание и каландро - вание резиновых смесей).

Трение наряду с прочностью является одним из основных фак­торов, влияющих на процесс износа (истирания) резины. Так как в эксплуатации сухое трение применяется при практически непод­вижном контакте или малых v, знание закономерностей сухого трения эластомеров необходимо прежде всего в этих условиях. При малых и коэффициент трения смазанных поверхностей близок к значению, характерному для сухого трения. Поэтому смазки эф­фективны при больших vf когда применение сухого трения практи­чески исключено. Природа внешнего трения эластомеров и низко - молекулярных твердых тел по твердым поверхностям принципиаль­но различна. Значение и характер изменения силы трения при уве­личении v у эластомеров по сравнению с твердыми полимерами иные (рис. 13.6). При сухом трении сила трения резины по стали резко возрастает, а для твердого полимера — почти не изменяется с увеличением v.

В то же время процесс трения резины со смазкой весьма близок к характеру трения твердых смазанных поверхностей (рис. 13.7). Трение резины без смазки сильно зависит от скорости скольжения и температуры, тогда как трение твердого полимера от этих фак­торов практически не зависит. Это объясняется различной приро­дой трения высокоэластических материалов и твердых тел.

В 1953 г. Шалламах на основе анализа экспериментальных дан­ных пришел к выводу, что природа трения резины представляет собой молекулярно-кинетический активационный переход кинетиче­ских единиц через барьер, имеющий место и в других процессах, например в вязком течении, диффузии, ионной проводимости и т. д. Эмпирическая формула Шалламаха для скорости скольже­ния резины относительно твердой подложки имеет следующий вид:

—Вехр [ — (U — уF)l(kT)].

Здесь F — тангенциальная сила, численно равная силе трения; Т — температура; U — энергия активации процесса трения; у и & — по­стоянные.

Влияние нормального давления на трение резины заключается в изменении числа цепей NK (пропорционального 5ф), находящих­ся в контакте с твердой поверхностью. Так как у=Я/(2jVK), это влияние сказывается в изменении постоянной у. Для расчетов силы

1 — резины. 2 — плексигласа по гладкой стальной поверхности при 403 К и нормальном давлении 0,03 МПа

Рис. 13.7. Зависимость коэффициента трения от скорости в случае трения ре­зины по стали с разной смазкой (/ — вода, II — силиконовое масло)

трения резины можно ограничиться простой одночленной зависимо­стью вида F=cS^ (здесь с — константа, зависящая от условий опыта: температуры и скорости скольжения). На основе анализа экспериментальных данных исследования трения эластомеров мо­жно сформулировать следующие положения:

максимальная сила трения между эластомером и твердым телом возникает в том случае, когда имеется их относительное скольже­ние;

сила трения увеличивается от нуля до максимального значения с увеличением скорости скольжения от нуля до значения, соответ­ствующего максимальному коэффициенту трения.