滚动摩擦

004 滚动摩擦

车轮在地面上滚动时，会产生滚动摩擦现象，施力方向不同，滚动情况也不同。《考工记·轮人》对此有较详的记载。“凡察车之道，必自载于地者始也；是故察车自轮始。凡察之道，欲其朴属而微至。不朴属，无以为完久也；不微至，无以为戚速也。”“朴属”就是坚固，“微至”指轮和地面接触面积少。“不微至，无以为戚速也”是说如果轮子和地面接触多，就难以快速转动。反之，轮子和地面接触少，就容易转得快。这种论述指出了滚动物体的转动速度与滚动物体接触面积多少有关。符合近代摩擦理论。

滚动摩擦gundong moca

一个物体在另一个物体的表面发生滚动（或具有滚动趋势）时，在接触面产生形变而引起的阻碍滚动的现象。滚动摩擦实际上是一种阻碍滚动的力矩。如图所示，物体A在物体B上做无滑动的滚动。

如果物体A不受其它驱动力或驱动力矩的作用，转动角速度逐渐减小，直至静止。在这一过程中，物体A受重力G，静摩擦力fs，还由于B表面在A重力作用下被压缩向下发生形变，物体A向前滚动时，受B表面弹力N作用，其作用点相对过A质心垂线与B表面交点O′向前移动δ距离（如图）交点O′可视为瞬时转动中心。重力G，静摩擦力fs对O′点力矩为零，弹力N对O′点力矩为Nδ，方向与转动方向相反。此力矩阻碍物体转动，通常称其为滚动摩擦力，其实质是滚动摩擦力矩。记为M=δN，其中δ称为滚动摩擦系数，具有长度量纲，它与两物体接触材料和接触面的物理状态有关。所谓滚动摩擦比滑动摩擦小，不能理解为滚动摩擦力矩比滑动摩擦力小，因为力矩跟力无法比较大小。正确的理解是，在其他条件相同的情况下，克服滚动摩擦的力矩使物体滚动所需作用在滚动物体质心上的水平力，比克服滑动摩擦力所需要的力小得多。两者之比约为1/60-1/40。所以，在高速转动的机器上，采用滚动摩擦能减少机械能的损失。物体之间或车辆在道路上进行滚动运动的滚动摩擦系数（单位为米）如下表。

摩擦物体			滚动摩擦 系数*
一般物体	淬火钢和淬火钢 软钢和软钢 木材和钢 木材和钢 木材和木材		0.001 0.005 0.005 0.03～0.04 0.05～0.08
车辆在 道路上	火车在铁轨上 有轨电车 胶轮车在高级柏油路上 胶轮车在一般柏油路上 胶轮车在一般公路或石路上 胶轮车在一般的干土路上 胶轮车在雨后的土路上 胶轮车在沙土路上 铁轮车在高级道路上 铁轮车在石路上 铁轮车在土路上		0.003～0.005 0.006～0.008 0.01～0.018 0.018～0.022 0.02～0.03 0.025～0.035 0.05～0.15 0.15～0.30 0.015 0.03～0.05 0.08～0.16
拖拉机在 不同地面上	地面	轮胎式拖拉机		履带式拖拉机
	泥地 荒地 有植物残根的土地 熟地	0.05～0.15 0.10～0.12 0.14～0.16 0.18～0.20		0.05～0.07 0.065 0.08 0.07～0.09

*车辆在道路上的滚动摩擦系数也叫做牵引系数

滚动摩擦

物体在另一物体上滚动或有滚动趋势时所受到的阻碍作用。一般用阻力矩来度量。在其他条件相同的情况下，克服滚动摩擦所需的力要比滑动摩擦力小得多，因此人们常设法把相对滑动的情况改变为相对滚动，以减小摩擦阻力的作用。

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滚动摩擦

见“工程技术基础”中的“滚动摩擦”。

滚动摩擦

rolling friction