Цилиндрическая фрикционная передача

Скольжение. В цилиндрической фрикционной передаче (рис. 10.1) окружная скорость v ведомого катка несколько меньше скорости v ведущего катка. Вследствие упругих деформаций первоначальный кон­такт катков по линии переходит под нагрузкой в контакт по площадке. При контакте по линии имеет место равенство окружных скоростей ведущего и ведомого катков (чистое качение), а при контакте по площадке скорости сопряженных точек катков не равны — возникает скольжение. Для передач, работающих в масле, скольжение связано также с наличием масляных пленок.

Влияние проскальзывания учитывают с помощью коэффициента скольжения

Обычно; ε = 0,005...0,05. Упругое скольжение для стальных катков неве­лико: ε = 0,002; для текстолита по стали ε = 0,01; для резины по стали ε = 0,03.

В вариаторах (см. рис. 10.2) дополнительно появляется геометриче­ское скольжение, связанное с неодинаковым изменением скорости по длине контакта у тел качения.

Буксование. Нарушение условия (10.1) приводит к буксованию. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему. Рабочие поверхности катков изнашиваются. Для предупреждения буксо­вания создают достаточный запас сцепления К [см. формулу (10.3)].

Передаточное число. На рис. 10.1 показана схема простейшей цилин­дрической фрикционной передачи с нерегулируемым передаточным числом. Опоры ведомого вала выполнены подвижными (плавающими) в направлении линии центров 0₁0₂, и находятся под действием пружи­ны сжатия, вследствие чего обеспечивается прижимная сила F_r. В пе­редаче с цилиндрическими катками

где ε — коэффициент скольжения (см. выше). В силовых передачах и < 7. Геометрический расчет передачи. Межосевое расстояние (см. рис. 10.1)

Диаметр ведущего катка

Диаметр ведомого катка

 

Силы в передаче. При работе фрикционной передачи должно со­блюдаться условие (10.1). Окружная сила

(10.2)

где Т₁ — в Н ■ м, D₁ — амм. Прижимная сила

(10.3)

где К— запас сцепления, его вводят для предупреждения пробук­совывания катков при перегрузках, в частности, в период пуска. Для силовых передач К=1,25...2, для передач приборов принимают К до 3.

Прижимные устройства. Постоянная по значению прижимная сила катков допустима при передаче постоянной нагрузки. При переменной нагрузке прижатие катков должно изменяться автоматически — про­порционально изменению передаваемого вращающего момента. В этом случае снижаются потери на трение, повышается долговечность пере­дачи.

Постоянное прижатие катков осуществляют пружинами, ко­торые периодически регулируют (см. рис. 10.1). Автоматическое при­жатие катков осуществляют самозатягиванием элементов передачи (использованием активных и реактивных сил и моментов, см. рис. 22.10), а также нажимными устройствами, например, вин­тового типа.

Вариаторы

Назначение и характеристики. Вариаторы служат для плавного (бес­ступенчатого) изменения на ходу частоты вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего вала.

В качестве механизма главного движения в ва­риаторах применяют передачи разного типа — фрикционные, ременные, цепные. Их выпол­няют в виде отдельных механизмов с непосред­ственным контактом ведущего и ведомого катков (см. рис. 10.2) или с промежуточным элементом (например, ремнем, рис. 10.3). Разработано боль­шое число конструкций с различными принци­пиальными схемами. Применяют в станкострое­нии, химической, текстильной, бумажной про­мышленности и др.

Рис. 10.3. Схема вариатора с раздвижными конусами

Бесступенчатое регулирование скорости спо­собствует повышению производительности работы машины вследствие возможности выбора опти­мального режима, оно благоприятно для автома­тизации и управления на ходу.

Для некоторых машин — волочильные станы, текстильные, бумагоделательные и подобные им машины — плавное регулирование скорости является технологически обязательным.

Одной из основных характеристик вариатора является диапазон регулирования, равный отношению максимальной частоты вращения ведомого катка п_2тм к его минимальной частоте вращения n_2min:

(10.4)

Обычно для одноступенчатых вариаторов Д= 3...8.

Вариаторы подбирают по каталогам и справочникам в зависимости от передаваемого вращающего момента, диапазона регулирования и частоты вращения ведущего вала.

Разновидности вариаторов. В зависимости от формы тел качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.

Лобовые вариаторы (см. рис. 10.2) применяют в винтовых прессах и приборах. Бесступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала достигается передвижением малого катка вдоль вала, т. е. изменением радиуса R₂. Допускают реверсирование вращения (передвижением мало­го катка из положения А в положение Б, см. рис. 10.2). Имеют интен­сивный износ рабочих поверхностей катков и пониженный КПД вслед­ствие разности скоростей на площадке контакта (геометрическое сколь­жение). Так как R₁ = const, диапазон регулирования лобового вариатора

(10.5)

Вариаторы с раздвижными конусами (см. рис. 10.3) имеют наиболь­шее применение в машиностроении. Промежуточным элементом явля­ется широкий клиновой ремень или специальная цепь. Плавное из­менение частоты вращения ведомого вала достигается раздвижением ведущего и синхронным сближением ведомого конусных катков, т. е. изменением расчетных радиусов катков R₁ и R₂. 104

 

 

Максимальное и минимальное зна­чения передаточного числа:

Клжоременные вариаторы (см. рис. 10.3) просты и надежны в эксплуатации, стандартизованы. Диапазон регулирова­ния Д< 5. При использовании широких ремней передаваемая мощность дости­гает 50 кВт при КПД п. = 0,8...0,9.

Рис. 10.4. Схема торового вариатора

Цепные вариаторы сложнее и до­роже клиноременных, но компактнее, долговечнее. Обеспечивают постоянство передаточного числа. Применяют для мощностей до 100 кВт; Д< 7; η = 0,8...0,9.

Торовые вариаторы состоят из двух соосных катков с тороидальной рабочей поверхностью и двух промежуточ­ных роликов (рис. 10.4). Частоту вращения регулируют поворотом роликов с помощью рычажного механизма, в результате чего изменяются ради­усы поверхностей контакта R, и R₂. Текущее значение передаточного числа

(10.6)

Из всех вариаторов торовые наиболее компактны и совершенны, скольжение у них сведено к минимуму, КПД < 0,95; Д< 6,3. Недостат­ками являются сложность конструкции, требование высокой точности изготовления и монтажа.

Рис. 10.5. Схема многодискового вариатора

Многодисковые вариаторы состоят из пакетов ведущих и ведомых раз­движных конических тонких дисков, прижимаемых пружинами (рис. 10.5).

Изменение частоты вращения п_г ведомого вала осуществляют радиаль­ным смещением ведущего вала относительно ведомого, изменяя при этом расчетный радиус R_x ведущих дисков. Долговечность повышается при работе дисков в масляной ванне.