Расчет фрикционных тел на контактную прочность и КПД передач

Фрикционными называют передачи у которых силовое “замыкание” жестких звеньев осуществляется за счет сил сцепления (трения). Их применяют для передачи движения между валами с параллельными и пересекающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное или винтовое.

Фрикционная передача может быть реализована как жесткими, так и податливыми (гибкими) звеньями.

Рабочие поверхности тел качения могут быть коническими, сферическими и др. Кроме передач с внешнем контактом нередко используют передачи с внутреннем контактом катков.

Основные типы фрикционных передач и вариаторов

Во фрикционной передаче с гладкими цилиндрическими катками

где e» 0,01...0,03 — коэффициент скольжения; K — запас сцепления; K» 1,25... 1,5 — для силовых передач; K» до 3 — для передач приборов.

Коэффициент трения f во фрикционных передачах имеет для разных случаев следующие значения:

-сталь по стали в масле f» 0,04...0,05;

-сталь по стали или чугуну без смазки f» 0,15...0,20;

-сталь по текстолиту или фибре без смазки f» 0,2...0,3.

Формула (4) позволяет отметить большое значение силы прижатия катков (фрикционной передачи. Например, принимая f = 0,1 и K = 1,5, получаем F_n =15 F_t, тогда как в зубчатых передачах нагрузка в зацеплении примерно равна F_t.

Для передачи движения между валами с пересекающимися осями используют коническую фрикционную передачу (рис. 3). Угол 2 между осями валов может быть различным, чаще всего он равен 90°. Без учета проскальзывания передаточное отношение

Учитывая, что d₂= 2R sin d₂, a d₁=2R sin d₁, для конической передачи получаем

и при å = d ₁ + d ₂ = 90°,

u = tg d₂ = ctg d₂

Необходимое значение сил прижатия F_n1 и F_n2 определяют из уравнений:

Из формул (6) с учетом (5) следует, что с увеличением передаточного отношения уменьшается F_n1 и увеличивается F_n2. Поэтому в понижающих конических передачах прижимное устройство целесообразно устанавливать на ведущем валу.

;

111. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ И ВАРИАТОРЫ. Общие сведения. Принцип действия и классификация

Фрикционными называют передачи у которых силовое “замыкание” жестких звеньев осуществляется за счет сил сцепления (трения). Их применяют для передачи движения между валами с параллельными и пересекающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное или винтовое.

Фрикционная передача может быть реализована как жесткими, так и податливыми (гибкими) звеньями.

Основные достоинства передач: удобство регулирования частоты вращения ведомого звена, простота конструкции, плавность движения и безшумность.

Недостатки передач обусловлены большими нагрузками на валы и возможностью взаимного проскальзывания катков.

Передача обычно состоит из ведущего и ведомого катков (цилиндрических или конических), а также опор одна из которых подвижна.

Рабочие поверхности тел качения могут быть коническими, сферическими и др. Кроме передач с внешнем контактом нередко используют передачи с внутреннем контактом катков.

В приборах (например лентопротяжных устройствах и т. п.), транспортных машинах и др. используют механизмы преобразующие вращательное движение ведомого катка в поступательное движение ведомого звена.

Принцип действия и классификация.

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия F„ (рис.1). При этом должно быть

(1)

где Ft — окружная сила; F — сила трения между катками.

Для передачи с цилиндрическими катками (см. pиc. 1)

(2).

где f — коэффициент трения.

Нарушение условия (1) приводит к буксованию и быстрому износу катков.

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи нерегулируемые, т. е. с постоянным передаточным отношением: передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступенчатое регулирование). Особую группу составляют фрикционные механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное или винтовое (ведущие колеса экипажей, валки прокатных станов, подающие валки шлифовальных станков и т. п.). Каждая из указанных групп охватывает большое количество передач, различающихся по конструкции и назначению. Например, различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков, с промежуточным (паразитным) фрикционным элементом или без него и т. д.

Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рис.1. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах.

Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуется плавность движения, бесшумность работы, безударное включение на ходу и т. п.