Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

Фрикционная передача (от лат. frictio, родительный падеж frictionis — трение), механическая передача, в которой движение передаётся или преобразовывается с помощью сил трения между телами качения — цилиндрами, конусами, прижимаемыми друг к другу. Фрикционные передачи применяют для передачи движения между валами с параллельными (Рисунок 1; а) и пересекающимися осями, для преобразования вращательного движения в винтовое (Рисунок 1; б) и вращательного в поступательное (Рисунок 1; в, г). Они выполняют с постоянным и переменным передаточным отношением.

Пары качения изготовляют из закалённых до высокой твёрдости сталей для передач, преимущественно работающих в масле (требуют высокой точности изготовления); из стали и пластмассы (текстолит или специальные фрикционные пластмассы) — для передач, работающих всухую.

Классификация фрикционных передач

Фрикционные передачи классифицируются:

По расположению осей вращения валов в пространстве:

- с параллельными осями

- с пересекающимися осями

По взаимному расположению поверхностей контакта:

С внешними контактами

С внутренними контактами

По возможности варьирования передаточного отношения:

- с постоянным передаточным отношением (нерегулируемые) - применяют в приборах, так как создание небольших потребных сил сжатия тел качения не вызывает трудностей. Широко распространены передачи колесо - рельс и колесо - дорожное полотно в самоходном транспорте.

- с переменным передаточным отношением (регулируемые) – применяют чаще всего в машиностроении для бесступенчатого регулирования скорости, еще такие передачи называют бесступенчатыми. В свою очередь бесступенчатые фрикционные передачи по форме основного тела качения (у которого меняется радиус качения) подразделяют на дисковые (лобовые), конусные, шаровые и торовые.

Виды скольжения во фрикционных механизмах

Различают три вида скольжения во фрикционных механизмах

- геометрическое скольжение – обусловленное геометрией элементов передачи

- буксование – возникающее, когда окружная сила превышает силу трения в точке контакта

- упругое скольжение – вызывается упругими деформациями волокон материала ведущего и ведомого катков в зоне их контакта)

Процесс упругого скольжения весьма сложен, но его можно пояснить следующим образом. Волокна материала ведущего катка (Рисунок 3, метка1) перед точкой контакта сжаты, а волокна ведомого (Рисунок 3, метка 2) – растянуты, а после прохождения точки контакта волокна обоих катков возвращаются к исходной длине что обусловлено угловой частотой радиальных линий.

Конструкция

Фрикционные передачи состоят из двух катков (рис.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой Fr (на рисунке — пружиной), так что сила трения в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы Ft.

Фрикционные вариаторы

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей, реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным к.п.д. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатии катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.

Фрикционные вариаторы нашли применение в станкостроении, сварочных и литейных машинах, машинах текстильной, химической и бумажной промышленности, различных отраслях приборостроении и т. д. Фрикционные передачи любого типа неприменимы в конструкциях, от которых требуется жесткая кинематическая связь, не допускающая проскальзывания или накопления ошибок взаимного положения валов.

КПД фрикционных передач зависит от следующих потерь:

- связанных с использованием катков, имеющих формы, не позволяющие им перекатываться один по другому без проскальзывания; это отчетливо видно, например, в передаче с клиновыми катками (см. рис. 2.2) и лобовой передаче (см. рис. 2.11);

- проскальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих поверхностях и т. д.;

- трения качения, вызванного деформацией поверхностей катков в зоне контакта;

- в подшипниках. Потери в подшипниках зависят от величины нагрузки на валы, которая определяется прижимным усилием F.