Расчеты фрикционных передач

Передаточное отношение для простой фрикционной передачи с учетом взаимного проскальзывания колес найдется из соотношения:

где , – диаметры колес;

– коэффициент скольжения.

Передаточное число вариатора находится по аналогичному соотношению и изменяется от минимального значения до максимального . Диапазоном регулирования вариатора называют величину , значение которой для лобовых вариаторов не превышает . С увеличением значений растет проскальзывание, износ и снижается КПД.

Условие эффективной работы фрикционной передачи заключается в том, чтобы окружная сила была меньше силы трения между колесами (рис. 3.36).

С учетом коэффициента запаса по сцеплению колес силовое соотношение запишется в виде:

где – сила взаимного прижатия колес,

f – коэффициент трения:

(сталь по стали в масле f = 0,04…0,05;

сталь по стали без смазки f = 0,15…0,2;

сталь по текстолиту f = 0,2…0,3).

Коэффициент полезного действия фрикционных вариаторов зависит от потерь на взаимное проскальзывание и потерь в опорах катков и изменяется в интервале  = 0,7…0,9.

Расчет на прочность фрикционных передач заключается в определении контактных напряжений в зоне соприкосновения рабочих поверхностей. При работе колес в масле происходит усталостное выкрашивание поверхностей, а в передачах без смазки происходит износ рабочих поверхностей. В случае буксования колес возможен задир поверхностей. При соприкосновении колес по линии контакта расчетные контактные напряжения определяются по формуле Герца ,

где – сила прижатия колес, b – длина линии контакта,

– приведенный модуль упругости, – модули упругости материала колес,

– приведенный радиус кривизны колес,

–

для цилиндрических колес,

– для конических колес,

– половина угла при вершине конусов конических колес.

Подставляя указанные параметры в формулу для контактных напряжений, можно определить также значения диаметра меньшего колеса , или межосевое расстояние при заданных значениях допускаемых контактных напряжений :

 = 1000 – 1200 МПа – для стальных закаленных колес с HRC60,

 = 80 – 100 МПа - для текстолитовых колес без смазки.

Задаваясь отношением можно определить диаметр d₁ меньшего колеса фрикционной передачи. Для цилиндрической передачи диаметр d₁ меньшего колеса равен

Для конической фрикционной передачи значение диаметра на среднем радиусе d_1ср равно

Коэффициент ширины фрикционных колес можно принять:

 = 0,8 – 1,2 -для закрытых передач,

 = 0,2 – 0,6 - для открытых.

Проверочный расчет по контактным напряжениям сжатия фрикционных колес проводится по формуле

Контрольные вопросы

1. Какую передачу называют фрикционной? Виды фрикционных передач?

2. Какими свойствами должны обладать материалы фрикционных колес?

3. С какой целью обеспечивают взаимное прижатие колес фрикционной передачи и какими способами его осуществляют?

4. Что называют вариатором и какие типы вариаторов применяют в технике?

5. Для чего в расчет фрикционных передач вводят коэффициент сцепления?

6. За счет чего можно повысить в 2 раза полезную окружную силу?

7. Каковы основные причины поломок фрикционных передач?

8. Какие параметры влияют на геометрические размеры передачи?