Скольжение в фрикционной передаче

 

Скольжение в фрикционной передаче связано с упругими деформа­циями поверхностных слоев, износом поверхностей, возможным ослаб­лением прижатия катков, возможным непостоянством коэффициента трения.

Скольжение во фрикционной передаче зависит от нагрузки. При пе­регрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному разрушению рабочих поверхностей.

Передаточное число фрикционной передачи с учетом скольжения

где ε — коэффициент скольжения:

где v₁, v₂ — линейные скорости в точке контакта. Обычно в = 0,002...0,05.

Материалы

 

Основные требования к материалам:

• износостойкость и контактная прочность;
• высокий коэффициент трения;
• высокий модуль упругости, чтобы не возникала значительная де­формация площадки контакта и не увеличивались потери на тре­ние.

 

Сочетание закаленная сталь — закаленная сталь обеспечивает не­большие габаритные размеры передачи и высокий КПД; используют шарикоподшипниковые стали с закалкой до 60 HRC.

Сочетание чугун — чугун или чугун — сталь позволяет работать со смазкой и без нее (всухую).

Сочетание сталь — текстолит позволяет работать без смазки, ко­эффициент трения специальных пластмасс достигает 0,5.

Применяют тела качения, покрытые кожей или резиной. Эти мате­риалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но он зависит от влажности воздуха. Такие колеса обладают малой контактной прочно­стью. Иногда используют покрытие из дерева.

Оценка фрикционных передач

Надежны передачи, у которых ведущий шкив выполнен из менее твердого материала.

 

Достоинства фрикционных передач:

• простота конструкции;
• бесшумность и плавность работы;
• возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа.

 

Недостатки фрикционных передач:

• значительное давление на валы и опоры, ограничивающее вели­чину передаваемой мощности;
• скольжение в передаче, вызывающее непостоянство передаточно­го числа даже при тщательном изготовлении и монтаже передачи.

 

Виды разрушений и критерии работоспособности передачи:

• усталостное выкрашивание рабочих поверхностей;
• заедание в тяжелонагруженных быстроходных передачах, рабо­тающих со смазкой;
• при разрыве масляной пленки образуются приваренные частицы, задирающие поверхность в направлении скольжения;
• изнашивание поверхности, часто неравномерное.

 

Повышенное изнашивание наблюдается в открытых передачах.

Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является контактная прочность.

Проч­ность и долговечность фрикционных передач оцениваются по контакт­ным напряжениям — напряжениям смятия поверхности на площадке контакта.

Расчет на прочность фрикционной передачи

 

Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи пред­ставлена на рис. 2.2.

Контактные напряжения передач с контак­том по линии определяют по формуле Герца

где q — нормальная нагрузка по длине кон­тактной линии; Q — сила прижатия катков; К — коэффициент запаса сцепления (коэффи­циент нагрузки), К= 1,25...2; l — длина кон­тактной линии; ρ _пр — приведенный радиус кривизны:

Е_пр — приведенный модуль упругости,

μ — коэффициент поперечной деформации.

При μ = 0,3 получим условие прочности по контактным напряже­ниям:

где [ σ _H] — допускаемое контактное напряжение для менее прочного материала катков.

Вариаторы

 

Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения ско­рости вращения ведомого вала на ходу при постоянной скорости ведуще­го вала.

В зависимости от формы тел качения вариаторы делятся на

• ло­бовые,
• конусные,
• торовые,
• дисковые,
• клиноременные.

Основная харак­теристика вариатора — диапазон регулирования

Лобовые вариаторы (рис. 2.3, а) просты, их выполняют реверсивны­ми. При изменении положения ролика 1 меняется радиус ведомого зве­на. Диапазон регулирования лобового вариатора

Конусные вариаторы без промежуточного звена (рис. 2.3, б) по диа­пазону регулирования аналогичны лобовым и могут обеспечить изме­нение направления вращения.

Конусные вариаторы с параллельными валами и промежуточным элементом (рис. 2.3, е) могут работать только на ускорение или замед­ление.

Торовые вариаторы (рис. 2.3, в) состоят из торовых чашек и роли­ков. Изменение скорости на выходе достигается поворотом осей вра­щения роликов. Из всех типов вариаторов торовые вариаторы наиболее совершенны, их недостаток — сложность конструкции. Диапазон регу­лирования торового вариатора

Многодисковые вариаторы (рис. 2.3, г) состоят из пакетов кониче­ских раздвинутых дисков, прижимаемых пружинами. Регулирование скорости производится смещением оси ведущего вала относительно ве­домого; изменяется величина радиуса контакта.

КПД вариатора 0,75...0,85.

Диапазон регулирования дискового вариатора

Вариаторы с раздвижными шкивами и широкими клиновыми ремнями (рис. 2.3, д) просты и надежны. Их выпускают в виде самостоятельных агрегатов или встраивают в машину. Скорость регулируется изменени­ем расчетных диаметров шкивов с помощью осевого перемещения дис­ков. Диапазон регулирования таких вариаторов

Вариаторы стандартизированы, КПД = 0,8...0,9.

Практически для одноступенчатых вариаторов диапазон регулиро­вания Д = 3...8.