Rozdíl mezi silou přilnavosti a smykovou silou

Nebo: Proč můj magnet na stěně neudrží plnou zátěž?

Maximální síla, kterou lze magnet zatížit na určitém přilnavém povrchu, se v závislosti na směru působení síly výrazně liší.

Uvedená maximální síla přilnavosti platí pro zatěžovací sílu působící kolmo na kontaktní plochu.

Pokud však zatěžovací síla působí rovnoběžně s kontaktní plochou (smykový směr), je její maximální hodnota výrazně nižší (cca 15–25 % uvedené síly přilnavosti).

Tyto hodnoty lze zlepšit použitím speciálních produktů z našeho obchodu a experimentováním s různými povrchy.

Obsah

Možná jste si tohoto jevu již sami všimli: Pro odtažení magnetu kolmo od kontaktní plochy je zapotřebí mnohem větší síly než pro jeho posunutí do strany. Analogicky je také mnohem namáhavější zvednout těžkou bednu ze země, než ji posunout po hladké podlaze.

Tato boční síla se nazývá smyková síla nebo smyková síla.

Zatěžovací síla kolmá na kontaktní plochu

Maximální teoretická síla přilnavosti uvedená u každého magnetu platí mimo jiné tehdy, když zatěžovací síla působí kolmo na kontaktní plochu (další vlivy viz FAQ „Jak silně tento magnet drží?“).

a = síla přilnavosti magnetu
b = zatěžovací síla

Zatěžovací síla šikmo k přilnavé ploše

Ilustrace – zatěžovací síla šikmo k kontaktní ploše

a = síla přilnavosti magnetu
b = zatěžovací síla
c = třecí síla

Pokud zatěžovací síla nepůsobí kolmo na kontaktní plochu, závisí její maximální hodnota také na třecí síle mezi přilnavým tělesem a magnetem. Při překročení maximální hodnoty začne magnet klouzat. Maximální třecí síla je dále ovlivněna následujícími faktory:

Drsnost obou kontaktních ploch: Čím drsnější jsou obě plochy, tím větší je maximální třecí síla. Nerovné kontaktní plochy se do sebe zaklesnou (viz obrázek níže).
Přítlačná síla: Čím větší je síla, kterou jsou obě kontaktní plochy stlačeny k sobě, tím větší je maximální třecí síla.

Ilustrace – drsnost magnetu a kontaktní plochy

Zatěžovací síla rovnoběžná s kontaktní plochou: smyková síla / síla posunu

a = síla přilnavosti magnetu
b = maximální zatěžovací síla

U mnoha magnetických aplikací působí zatěžovací síla rovnoběžně s kontaktní plochou, například při umístění nože na magnetický blok na nože. V těchto případech může být magnet zatížen výrazně méně než je uvedená maximální síla přilnavosti.

Protože povrchová úprava přilnavého tělesa se liší a není nám známa, můžeme k maximální zatěžovací síle rovnoběžné s kontaktní plochou uvést pouze hrubé orientační hodnoty.

Základní pravidla pro smykovou sílu / sílu posunu

Materiál magnetu	Kombinace materiálů	Přilnavá síla magnetu (a)	Zatěžovací síla (b)
Neodymové magnety	Železo - železo	100 %	cca 15 %
Feritové magnety	Železo - železo	100 %	cca 15 %
Magnetické pásky a fólie	Plast - železo	100 %	cca 25 %

Příklad: Na magnetický háček BD-FTN-40 (materiál: neodymový magnet) přilnutý ke stěně s maximální silou přilnavosti 50 kg lze zavěsit zátěž přibližně 7,5 kg, než začne magnet po stěně klouzat dolů.

Možnosti optimalizace

Výše uvedené hodnoty vycházejí z měření na silné, leštěné železné desce. Pečlivým výběrem materiálů a optimalizací výsledného tření lze tuto hodnotu zvýšit až na 50 % přilnavé síly magnetu. Naše doporučení:

Přilepte na zadní stranu magnetů naše kaučukovou pásku.
Použijte magnety s gumovým povlakem nebo silikonové podložky na spodní straně magnetů.
Použijte vhodné gumové krytky nebo kovové disky s okrajem na spodní straně magnetů v pouzdře.
Experimentujte s hrubšími a hladšími kovovými povrchy, abyste našli optimální řešení.

Všechny tyto kroky mohou výrazně zvýšit maximální sílu přilnavosti ve smykovém směru.