ДЕТАЛИ МАШИН И ОК. 10. Детали машин Классификация деталей машин

• Название: 10. Детали машин Классификация деталей машин
• Дата: 22.04.2023
• Размер: 2.11 Mb.
• Имя файла: ДЕТАЛИ МАШИН И ОК.docx
• Тип: Документы; #1081321
• страница: 18 из 20

Фрикционные передачи

Фрикционная передача — механическая передача, служащая для пере­дачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движе­ния в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и при­жимаемыми один к другому.

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



Рис.1. Цилиндрическая фрикционная передача:

1 — ведущий каток; 2 — ведомый каток

 

На практике применяют два способа прижатия катков: постоянной силой и автоматическое. 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.

В первом случае сила прижатия, осуществляемая обычно с помощью пружин, в процессе paботы изменена быть не может; во втором случае сила прижатия изменяется с изменением нагрузки, что положительно, сказывается на качественных характеристиках передачи. Однако применение специальных нажимных устройств (например, шариковое самозатягивающее устройство) усложняет конструкцию.

Основные геометрические параметры фрикционной передачи:

D₁ и D₂— диаметры ведущего и ведомого катков;

а — межосевое расстояние;

b — ширина катка;

d₁и d₂— диаметры валов ведущего и ведомого катков (рис.5). Методика определения диаметров катков D₁, D₂и их ширины, как от­носящихся к параметрам фрикционной передачи, рассмотрена в настоящей главе. Диаметры валов d₁и d₂рассчиты­вают по известным формулам курса «Сопро­тивление материалов».

 



Рис.5. Геометрические параметры фрикционных передач

 

Передаточное число.

Если допустить, что во фрикционной передаче скольжение отсутствует, то окружные скорости катков бу­дут равны, т.е. v₁=v₂. Для передачи, пока­занной на рис.1:



Приравнивая правые части равенств, по­лучим    или  . Отсюда



где u — передаточное число.

В действительности скольжение между катками есть, т. е. v₁≠v₂.Величина скольжения оценивается коэффициентом скольжения    ε=0,005÷0,03 (здесь   — теоретическая угловая скорость).

Передаточное отношение цилиндрической фрикционной передачи с учетом скольжения (для практических расчетов)



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_𝜂.

КПД фрикционной передачи определяют по формуле

η=1-Σψ,                                                                          (3)                         

где Σψ— сумма относительных потерь.

Для закрытых фрикционных передач η = 0,88 – 0,93, для открытых η = 0,68 – 0,86.

Проверочный расчет передач с металлическими катками.

Критерием работоспособности фрикционных передач является износостойкость рабочих поверхностей тел качения. В процессе работы на поверхности тел качения возникают циклические изменяющиеся контактные напряжения (см. рис. 6, а), которые вызывают усталостное изнашивание поверхностей катков. Подставив в формулу (4) формулу Герца (5) для определения наибольших контактных напря­жений и выполнив некоторые преобразования, получим формулу прове­рочного расчета



где а — межосевое расстояние, мм; Е_пр — приведенный модуль упругости, МПа;  f - коэффициент трения (см. табл. 1); Т₁ — момент на ведущем валу, Нмм; К_с — коэффициент запаса сцепления; и ≥ 1 — передаточное число; b — рабочая ширина обода катка, мм; [σ]_H— допускаемое контактное напряжение для менее прочного материала, МПа 

Лобовые вариаторы(см. рис.10). Наиболее просты, но из-за значительной величины геометрического скольжения уступают вариаторам других конструкций по КПД и износостойкости.

Диапазон регулирования лобового вариатора



Для уменьшения геометрического скольжения, которое приводит к интенсивному износу и снижению КПД, рабочую поверхность ролика делают выпуклой, но при этом уменьшается площадка контакта и, следовательно, увеличиваются контактные напряжения.

Лобовые вариаторы нашли применение в маломощных передачах приборов.

Ведущий каток лобового вариатора 1 радиуса R₁, ус­танавливается на валу на скользящей шпонке и может перемещаться вдоль оси. Ведомый каток 2 радиуса R₂закреплен на валу неподвижно. За счет нажимного устройства создается сила тре­ния,   необходимая для  работы вариатора. Бесступенчатое изменение угловой скоро­сти в этом вариаторе достигается переме­щением вдоль вала ведущего катка 1; при этом R₁≠const;  R₂≠const.  Отсюда переда­точное число



здесь не учитывается проскальзывание кат­ков, поэтому равенство приближенное.



Рис.10. Лобовой вариатор:   1 — ведущий каток; 2 — ведомый каток

 

Лобовой вариатор позволяет изменять направление и частоту вращения ведомого вата, останавливать его на ходу без выклю­чения привода.

Вопросы для самопроверки

- Перечислите основные виды фрикционных передач и их устройство.

- За счёт каких сил передают движение фрикционные передачи?

- Каковы достоинства и недостатки фрикционных передач?

- Каковы основные виды поломок фрикционных передач?

- В каких конструкциях могут применяться фрикционные передачи?

- Когда применяются фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением?

- В каких случаях могут применяться неметаллические фрикционные передачи?

- Чем отличаются фрикционные вариаторы от коробок скоростей? Области их применения?

- Какие конструкции фрикционных вариаторов наиболее распространены?

- Критерии работоспособности фрикционных передач. По каким напряжениям их рассчитывают?

- Какие материалы применяются для фрикционных передач?

- Кратко опишите работу катков фрикционной передачи при буксовании.

- Какие устройства называют вариаторами? Их назначение.

- Как классифицируют фрикционные передачи? Перечислите основные виды передач.

- Какие материалы применяют для изготовления рабочих поверхностей фрикционных катков? Какими свойствами должны обладать эти материалы?

- Как обеспечивают прижатие катков фрикционных передач?

- Почему во фрикционных передачах непостоянное передаточное число?

- Как протекает процесс усталостного выкрашивания рабочих поверхностей катков закрытой передачи?

- Что такое заедание рабочих поверхностей катков? Как можно предупредить его?

- Что такое диапазон регулирования вариаторов и как его определяют?