Tarcie zewnętrzne
Tarcie ziarna o powierzchnie konstrukcyjne zależy od wielu czynników, wśród których za najważniejsze uważa się rodzaj powierzchni, jej szorstkość, wilgotność ziarna, nacisk normalny, drogę poślizgu, prędkość poślizgu, orientację ziarna względem kierunku poślizgu, warunki otoczenia oraz gatunek i odmianę ziarna. Poszczególne odmiany i gatunki ziarna różnią się między sobą pod względem wartości współczynnika tarcia. Jedną z przyczyn jest różnica w szorstkości oraz fakturze powierzchni ziaren. Wilgotność jest powszechnie wskazywana jako główne źródło zmienności współczynnika tarcia ziarna. Na ogół rośnie on ze wzrostem wilgotności, zwłaszcza powyżej 13%, chociaż dla niektórych materiałów występuje minimum przy wilgotności nie przekraczającej 15%.
Wpływ drogi poślizgu na wartość współczynnika tarcia ziarna związany jest ze zmianą zachodzącą na powierzchni podczas tarcia. W przypadku długotrwałego poślizgu następuje osadzanie się na powierzchni poślizgu kutyny - woskowej substancji ochronnej okrywy ziarna. Kutyna wygładza nierówności powierzchni i zmienia jej stan chemiczny. Spełnia rolę czynnika smarującego. Badania tarcia ziarna pszenicy o ścianę modelowego zbiornika wykonanego z blachy stalowej wykazały, że osadzanie się kutyny prowadzi do redukcji współczynnika tarcia o ponad 60%.
Molenda M., Horabik J., Ross I.J.: Wear-in effects on loads and flow in a smooth-wall bin. Trans. of the ASAE, 39(1), 225-231, 1996.
Istotnym elementem wpływu prędkości poślizgu na proces tarcia jest powstawanie drgań ciernych. Objawiają się one jako nagłe szarpnięcia podczas przemieszczania się ziarna po powierzchni. Zjawisko to na ogół zanika powyżej pewnej prędkości, zwanej prędkością krytyczną. Drgania cierne często obserwować można podczas przepływu ziarna w silosie. Rysunek przedstawia typową zależność amplitudy i częstości drgań ciernych od prędkości poślizgu uzyskaną przez Bucklina i in. (1996). Autorzy stwierdzili, że w przypadku tarcia ziarna pszenicy o blachę stalową i ocynkowaną drgania ustają przy prędkości rzędu 10 mm/min.
Bucklin R.A., Molenda M., Bridges T.C., Ross I.J.: Slip-stick frictional behavior of wheat on galvanized steel. Trans. of the ASAE, 39(2), 649-653, 1996.
Oddziaływania w obszarze styku ciernego
Materiały sypkie pochodzenia biologicznego też charakteryzują się dużą odkształcalnością ziaren w porównaniu z materiałami pochodzenia mineralnego. Opis procesu tarcia wymaga rozpatrywania oddziaływań zachodzących nie w punktach styku ziaren lecz w obszarach styku. Badania doświadczalne wskazują, że pole powierzchni elementarnego styku ziaren zboża z płaską powierzchnią wzrasta wolniej niż liniowo ze wzrostem nacisku normalnego oraz wykładniczo ze wzrostem wilgotności. Wzór Hertza pozwala przewidzieć wielkość odkształcenia w obszarze kontaktu w szerokim zakresie wilgotności.
Horabik J., Molenda M.: Force and contact area of wheat grain in friction. J. Agric. Eng. Res., 41(1), 33-42, 1988.
