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 работоспособности передачи

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.