ГЛАВА 2. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Общие сведения
В фрикционной передаче вращательное движение от ведущего катка к ведомому передается силами трения, которые возникают в месте контакта двух прижатых друг к другу катков (рис. 2.1).
Условие работоспособностипередачи
Rf ≥ Ft(2.1)
где Ft – передаваемая окружная сила;Rf – сила трения в месте контакта катков.
Нарушение условия (2.1) приводит к буксованию. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему; при этом рабочие поверхности катков изнашиваются. Для создания требуемой силы трения Rf катки прижимают друг к другу силой Fr , которая во много раз превышает силу Ft .
Классификация передач.В зависимости от назначения различают фрикционные передачи: с нерегулируемым передаточным числом (2.1) и с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа (рис. 2.2). Такие передачи называют вариаторами.
Рис. 2.1 Схема цилиндрической фрикционной передачи с гладким ободом
В зависимости от взаимного расположения осей валов фрикционные передачи бывают: цилиндрические– при параллельных осях (2.1); конические – при пересекающихся осях; лобовые– при скрещивающихся осях (см. рис. 2.2).
В зависимости от условий работы фрикционные передачи подразделяют на: открытые – работают в сухую и закрытые – работают в масляной ванне.
Рис. 2.2 Схема лобового вариатора
В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод теплоты, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.
Достоинства. 1. Простота конструкции и обслуживания. 2. Равномерность и бесшумность вращения. 3. Возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа, причем на ходу, без останова передачи. 4. Невозможность аварий при перегрузках
Недостатки.1. Большое и неравномерное изнашивание рабочих поверхностей катков при буксовании. 2. Большие нагрузки на валы и подшипники от прижимной силы Fr, что требует увеличения размеров валов и подшипников и, следовательно, делает передачу громоздкой. Этот недостаток ограничивает передаваемую мощность. 3. Непостоянное передаточное число из-за проскальзывания катков.
Применение. Фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом в машиностроении применяют сравнительно редко. В качестве силовых передач они громоздки и малонадежны. Эти передачи используют преимущественно в приборах ( спидометры, магнитофоны и др.), где требуется плавность и бесшумность работы.. Фрикционные передачи с бесступенчатымрегулированием– вариаторы – широко применяют в различных машинах, например в металлорежущих станках, в текстильных и транспортирующих машинах и т.д. Фрикционные передачи предназначены для мощностей, не превышающих 200 кВт, окружная скорость катков допускается до 25 м/с.
Материалы катков
Материалы фрикционных катков должны иметь высокие коэффициент трения f ( для уменьшения требуемой силы прижатия Fr) и модули упругости E(для уменьшения упругого скольжения и потерь на перекатывание), должны быть износостойкими и влагонепоглощающими.
Для фрикционных катков применяют следующие сочетания материалов:
1.Закаленная сталь по закаленной стали. Рекомендуются стали 40ХН, 18ХГТ, ШХ15 и др. Применяют в быстроходных закрытых силовых передачах. Такие передачи отличаются высокими износостойкостью и к.п.д., малыми габаритами, но требуют точного изготовления.
2. Текстолит, гетинакс или фибра по стали. Применяют в слабонагруженных открытых передачах. Катки из этих материалов имеют пониженную износостойкость.
Значения коэффициентов трения f следующие:
Сталь по стали ( в масле) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,04…0,05
Сталь по стали или чугуну ( всухую) . . . . . . . . . . . . . 0,15…0,18
Текстолит или фибра по чугуну или стали ( всухую) . . . . . . 0,20…0,25
Сталь по бронзе (периодическое смазывание) . . . . . . . . . 0,08…0,10
В открытых фрикционных передачах коэффициент трения f выше, прижимная сила Fr катков меньше.