Kitkavastukset

Kitkavastukset ovat kahden toisiinsa koskettavan pinnan välistä vastustusta liikkeelle, joka johtuu kitkasta. Ne kuuluvat tribologiaan ja voivat ilmetä erilaisina mekanismeina: kuivikitkana, viskoosina kitkana sekä mahdollisena hysteresis- tai materiaalin sisäisen dissipatiivisuuden seurauksena. Staattinen kitka pitää liikkeen aloittamatta, kunnes rasituksen arvo ylittää tietyn kynnyksen, ja on tavallisesti suurempi kuin liikkuvan kitkan arvo. Liikkuva kitka voidaan vielä jakaa viskoosikihtiin, joka on suhteessa nopeuteen, sekä muuhun, esimerkiksi alueeseen, jossa kitkakerroin muuttuu eri voitelu- ja pintakäyttäytymisen vuoksi.

Kitkavastusten määrää määrittävät useat tekijät: koskettavien pintojen materiaali- ja kovuusominaisuudet, pinnan karheus ja mikro- sekä nano-tekstuurit, normaalivoima sekä mahdollinen voitelu, lämpötila, nopeus sekä kuluminen. Yksinkertaisimmassa muodossaan kitkavastus voidaan kuvata F = μ N -tyyppisellä suhteella, missä μ on kitkakerroin ja N on normaalivoima. Lisäksi monimutkaisemmissa järjestelmissä käytetään Stribeck-käyrän kaltaisia malleja, jotka kuvaavat kitkakerroin-arvon muutosta erilaisissa voitelutilanteissa.

Käytännössä kitkavastuksia tutkitaan tribometreillä (esim. pinon, kuulon tai tasakäyrän kanssa), ja niiden tunteminen on ratkaisevaa suunnittelussa: energiahäviöiden minimoimisessa, erilaisten laitteiden kuten laakereiden, jarrujen ja vetojärjestelmien suorituskyvyn ymmärtämisessä sekä kestävyyden arvioinnissa. Kitkavastukset ovat siten keskeinen osa koneiden tehokkuutta ja luotettavuutta.