2.2.3. Матеріали, що використовуються при виготовленні фрикційних передач

Найбільш поширеними конструктивними матеріалами для виготовлення фрикційний передач є: сталі типу ШХ15, 18ХГТ та 18Х2Н4МА, а також неметалічні матеріали (фібра, текстоліт, пластмаса, шкіра та інші).

2.3. Основи розрахунку фрикційних передач

2.3.1. Зусилля притиску робочих тіл фрикційної передачі

Одним із найважливіших етапів розрахунку фрикційних передач є знаход­ження зусилля притиску робочих тіл, що забезпечує надійність роботи фрикційної передачі.

Фрикційна передача з циліндричними гладкими колесами

Умовою працездатності такої передачі (рис.2.4,а) є:

, (2.1)

де - сила тертя, зумовлена притиском коліс;

- колова сила;

- коефіцієнт запасу зчеплення коліс (коефіцієнт надійності), =1,5...2.

Враховуючи, що

, (2.2)

де - сила притиску коліс;

- коефіцієнт ковзання коліс, за формулою (2.1) знаходимо:

. (2.3)

Рис. 2.4. Розрахункова схема для знаходження зусилля притиску робочих тіл фрикційної передачі

Фрикційна передача з циліндричними клинчастими колесами

Умова рівноваги сил, що діють в зоні взаємодії коліс (рис.2.4,б),

має вигляд:

(2.4)

де - сила нормального тиску робочих поверхонь коліс;

- кут клина.

З рівняння (2.4) маємо:

(2.5)

Враховуючи, що для нашого випадку, за формулою (2.1) знаходимо:

(2.6)

За формулою (2.6) знаходимо необхідну силу притиску клинчастих коліс циліндричної фрикційної передачі:

(2.7) Аналіз виразів (2.3) і (2.7) показує, що заміна циліндричної фрикційної передачі з гладкими робочими поверхнями на передачу з клинчастими колесами дозволяє значно зменшити силу притиску коліс, і тим самим, зменшити навантаження на вали передачі. Так, наприклад, заміна циліндричної фрикційної передачі з гладкими колесами, що передає потуж­ність Р₁= 1,5 кВт приn₁=1440 хв^-1d₁= 80 мм,f=0,05 іна фрикційну передачу з клинчастими колесами при= 15° і зга­даними вище параметрами, дає змогу зменшити силу притиску коліс майже у 4 рази (з 9880 Н до 2557 Н).

Фрикційна передача з конічними колесами (конічна фрикційна передача)

Замінивши конічну фрикційну передачу 1 (рис.2.4,в) еквівалентною циліндричною фрикційною передачею 2 (під еквівалентною передачею розу­міємо таку передачу, яка може передати таку ж потужність, що і, в дано­му випадку, конічна передача), маємо:

(2.8) де - сила притиску коліс еквівалентної циліндричної передачі;

- сила притиску відповідно ведучого та веденого коліс;

- кути конусів відповідно ведучого і веденого коліс. Враховуючи (2.3), рівняння (2.8) набирає вигляду:

(2.9)

2.3.2. Розрахунок фрикційних передач

Метою розрахунку фрикційних передач є знаходження їх розмірів (наприклад, для циліндричної передачі з гладкими робочими поверхнями - діаметрів коліс та їх ширину) в залежності від потужності, швидкості обертання коліс та передаточного числа.

При цьому, в залежності від виду матеріалів, з яких виготовлена передача, розрізняють дві методики розрахунку фрикційних передач:

розрахунок передач з металевими робочими тілами (колесами); розрахунок передач з неметалевими робочими тілами.

Розрахунок фрикційних передач з металевими робочими тілами робиться виходячи з умови обмежень контактних напружень, розрахунок пере­дач з неметалевими робочими тілами відповідно - з умови обмеження питомого тиску в зоні взаємодії робочих тіл.

Розглянемо згадані методики розрахунку фрикційних передач на прикладі циліндричної фрикційної передачі з гладкими колесами.