10. Tělesa a soustavy těles s vazbami typu NNTP 136a) Pokud je a < a v , nastává smýkání válce po podložce a stejně jako u hranolu velikostsíly F T,o i F T,v nezávisí na poloze nositelky a.b) Při a ≥ a v dochází k valení válce po podložce a naměřené výsledky lze aproximovathyperbolickou závislostí F · a = konst3. Podobně jako u hranolu nás opět zajímá přechod z klidu do pohybu v = 0 + resp. udržovánírovnoměrného pohybu v = konst při smýkání nebo analogické stavy ω = 0 + resp. ω =konst při valení. V obou případech postupně měníme velikost přítlačné síly F 1 = var aurčujeme velikost F potřebnou k realizaci požadovaného pohybového stavu. Z výsledkůměření lze vyvodit následující závěry:- při a < a v za pohybu nastává smýkání (stejně jako u hranolu). Mezi složkami silovéstykové výslednice existuje již uváděná lineární závislost F T = konst · F n = f F n .- při a ≥ a v nastává valení a naměřené výsledky lze aproximovat závislostí F ·aF 1=konst = e. Momentová podmínka SR válce M A −M vA = 0 vyjadřuje rovnováhu mezihnacím momentem M A = F · a a pasivním odporem proti pohybu M vA = F An · e.Veličina e [mm], která vyjadřuje posunutí nositelky normálné složky stykové sílyvzhledem k bodu A, je označována jako rameno valivého odporu.Zobecnění výsledků a formulace teorie tuhého valeníV případě experimentu s válcem měla styková vazba mezi válcem a podložkou charakterpodpory. Poznatky, které jsme na základě experimentu získali, zopakujeme, doplníme a utřídíme.Z analýzy průběhu a výsledků experimentu je zřejmé, že na rozdíl od smýkání je přivalení přechod z klidu do pohybu stabilní. Velikost momentu valivého odporu M ⃗ vA v podpořeA určíme ze vztahu M vA = F An e. Moment valivého odporu je vždy orientován proti pohybut.j. ⃗e MvA = −⃗e ω . Veličina e [mm], označovaná jako rameno valivého odporu, v sobě zahrnujeimplicitně ty vlastnosti styku, které nebyly uváženy v modelu geometrie stýkajících se těles(uvažujícím geometricky dokonalé povrchy a bodový kontakt). Rameno valivého odporu jeobecně závislé na materiálech těles, nerovnostech a na deformaci těles v blízkém okolí jejichstyku. Výpočtový model tuhého valení neuvažuje změnu velikosti e se zatížením t.j. e ≠ g(F n ).Hodnoty ramene valivého odporu se pohybují řádově v mezích 10 −2 až 10 1 [mm] a lze je najít vtechnických příručkách. Některé orientační hodnoty e [mm] uváděné v literatuře: kalená ocel -kalená ocel 0,01 – 0,1 , ocel - ocel 0,5 , ocel - dřevo 0,7 – 0,9 , dřevo - dřevo 0,5 – 1,5 , pneu auto- vozovka 3 – 10 (podle typu vzorku) , pneu bicykl - vozovka 2 – 5 (podle typu vzorku) atd. Přivýpočtovém řešení je nutno vždy uvážit možnost odchylek od tabulkových hodnot uváděnýchv <strong>technické</strong> literatuře.Závěr:a) Válec i podložka mají v kontaktu mikroskopicky drsný povrch, stykový útvar Γ s o maléstykové ploše můžeme z makroskopického hlediska považovat za bodový. Důsledkem tohoje velký stykový tlak a významná makroskopická deformace Γ s a jeho okolí.b) Podstatou pasivního odporu při smýkání válce, popsaného třecí silou F T = F n f, je předevšímdeformace a porušování mikronerovností. Udržování pohybu je podmíněno dodávánímmechanické energie, která se nevratně mění v teplo.c) Podstatou pasivního odporu při valení válce, popsaného momentem valivého odporuM v = F n e, je především makroskopická deformace podložky a válce v Γ s a jeho okolí.
10. Tělesa a soustavy těles s vazbami typu NNTP 137Jestliže dochází k valení, musíme tělesu dodávat mechanickou energii, která se v místěstyku mění nevratně na teplo a zbytkovou energii napjatosti akumulovanou v tělesech.d) Mezi velikostí momentu hnací síly M A = F a k bodu dotyku A a pohybem tělesa přivalení platí tyto relace:- je-li F a < F 1 e (při F < F 1 f o ) – těleso je v klidu ω = 0- je-li F a = F 1 e (při F < F 1 f o ) – začíná valení tělesa ω = 0 +- je-li F a = F 1 e (při F < F 1 f v ) – rovnoměrné valení tělesa ω = konst- je-li F a < F 1 e (při F < F 1 f v ) – nerovnoměrné valení tělesa ω ≠ konste) Pasivní účinky jsou vždy orientovány proti pohybu tělesa.10.1.2 Obecné závěry vyplývající z experimentů a z praxeV historii mechaniky byly popsané experimenty mnohokrát opakovány a o pravdivosti tvrzeníz nich vyvozených se lze přesvědčit improvizovanými pokusy a pozorováním jevů probíhajícíchkolem nás. Prokázaly, že je-li silové působení ve směru geometricky možného pohybu z hlediskařešeného problému podstatné, pak pro popis silových podmínek ve styku, které jsou významnězávislé na charakteru pohybu, musíme použít model NNTP.V úvodní kapitole byly podstatné vlastnosti stykových vazeb NNTP formulovány doaxiomu o styku těles, vyjadřujícího, že relativní pohyb v každém bodě Γ s zatíženého stykutěles:a) je omezen ve směru normály v důsledku neprostupnosti tělesb) jeho ovlivňování v tečném směru závisí na podmínkách ve stykuc) jeho udržení vyžaduje dodávání mechanické práce, která se nevratně mění v teplo.10.2 Aplikace teorie coulombovského smykového třenía tuhého valeníZákladní vztahy silového působení pro nejjednodušší modely NNTP styku t.j. coulombovskétření a tuhé valení jsme vymezili v předchozím odstavci. Dále se budeme zabývat uvolněnímzákladních stykových vazeb s uvážením uvedených modelů styku. Vzhledem k tomu, že silovépůsobení v těchto případech významně závisí na charakteru pohybu, musíme při uvolňovánívazeb uvažovat konstrukční provedení vazby a uložení tělesa, které jsou z hlediska pohybupodstatné.10.2.1 Posuvná vazbaVazba mezi hranolem a podložkou u experimentu měla charakter jednostranné posuvné vazby.V případě jednostranné posuvné vazby může z pohybového hlediska nastat klid nebo smýkánínebo může dojít ke změně charakteru vazby (na obecnou při překlápění hranolu), případně i kezrušení kontaktu. Funkční posuvná vazba odnímá tělesu dva stupně volnosti. Dále jsou uvedena