Фрикционные передачи и их расчёт

Простейшая фрикционная передача состоит из двух соприкасающихся между собой колес (катков, роликов, дисков); вращение одного из колес преобразуется во вращение другого за счет сил трения, возникающих в месте контакта колес (рис. 81). Необходимая сила трения между колесами фрикционной передачи достигается прижатием одного из них к другому. Постоянную силу прижатия осуществляют одним из следующих способов: начальной затяжкой с помощью специальных пружин или других упругих деталей, в том числе и самих колес (за счет упругой деформации материала колес); собственной массой узла или машины; центробежной силой. Перемен­ная сила прижатия достигается с помощью специальных прижимных механизмов.

Рис. 81.

По конструкции и назначению различают фрикционные передачи нескольких видов. Простейшая фрикционная передача между парал­лельными валами — это цилиндрическая передача (рис.81, а). Самая простая фрикционная передача между валами с пересекающимися осе­выми линиями — коническая передача (рис. 81, б). Угол между ва­лами конической передачи может быть любым, но в большинстве случаев он равен 90°. Для правильной работы колес конической пере­дачи оба конуса должны иметь общую вершину.

Цилиндрическая и коническая фрикционные передачи характери­зуются условно постоянным передаточным отношением. Если одно из колес (или оба колеса) фрикционной передачи имеет переменный диа­метр вращения, то такая передача, называемая вариатором, харак­теризуется переменным передаточным отношением.

Рис. 82. Схемы фрикционных вариаторов: а – лобовой; б – конусного; дисковый; в, г и д – шаровый; е – многодисковый; ж и з – торовый; и – клиноременной.

Фрикционные вариаторы по конструкции весьма разнообразны: лобовые (рис. 82, а), конусные (рис. 82, б), шаровые (рис. 82, в, г, д), многодисковые (рис. 82, е), торовые (рис. 82, ж, з) и клиноременные (рис. 82, и). Различают фрикционные вариаторы без проме­жуточного звена (рис. 82, а, б, в, е) и с промежуточным звеном рис. 82, г, д, ж, з, и).

Простейшим вариан­том является так называемая лобовая переда­ча (рис. 81). Цилиндрические колеса ее уста­навливают на взаимно перпендикулярных валах. Лобовую передачу применяют в тех случаях, когда необходимо плавно изменять угловую скорость ведомого колеса или иметь реверсивную передачу. То и другое достигается передвижением одного из колес вдоль его вала. На рис.74 передвижением веду­щего колеса А (различные положения колеса показаны штриховыми линиями) можно изме­нить угловую скорость ведомого колеса и сделать передачу реверсив­ной. Более "подробные сведения о фрикционных вариаторах изложены в специальной литературе.

Фрикционные передачи работают всухую или в масле. Их применя­ют гораздо реже других механических передач, что объясняется рядом существенных недостатков; большой силой прижатия колес друг к другу и отсюда повышенным износом колес и подшипников; пониженным к. п. д. передачи; непостоянством передаточного отноше­ния из-за проскальзывания колес и соответственно невозможностью применения передачи в тех случаях, когда передаточное отношение должно быть точным; необходимостью применения специальных при­жимных устройств для взаимного прижатия колес. Вместе с тем фрик­ционные передачи имеют ряд достоинств: возможность бесступенчатого регулирования угловой скорости ведомого вала; равномерность вра­щения колес, вследствие чего передачи работают без шума и могут применяться при высоких скоростях, предохранение деталей машины от поломок из-за возрастания сопротивления на ведомом валу, так как колеса при этом проскальзывают (пробуксовывают) одно относительно другого.

В соответствии с изложенным фрикционные передачи применяют в машинах и механизмах в тех случаях, когда необходимо иметь плавное изменение скорости, достичь бесшумности хода, получить ре­версивное движение. Фрикционные передачи с постоянным передаточ­ным отношением сравнительно широко применяют в различных при­борах, но в машинах применение их ограничено. Фрикционные вари­аторы довольно широко распространены как в приборах, так и в раз­личных машинах, например в металлообрабатывающих станках, счетно-решающих машинах и др. По сравнению с электрическими и гидравлическими вариаторами фрикционные наиболее просты, на­дежны и экономичны. Фрикционные передачи предназначены для пере­дачи мощностей от весьма малых (в приборах) до нескольких сотен киловатт, но преимущественно до 20 кВт.