2.2. Расчет фрикционных передач.

Для создания необходимого для работы передачи трения ведущее 1 и ведомое 2 звенья (диски, валики, колеса, катки) должны быть прижаты друг к другу с достаточной силой (рис. ).

Для обеспечения устойчивого функционирования передачи должно выполняться условие

, (1)

где – коэффициент трения; – окружная сила.

Окружная сила зависит от момента полезного сопротивления на ведомом звене, формы и геометрических размеров фрикционной пары.

Для цилиндрической фрикционной передачи (см. рис. )

, (2)

где – диаметр ведомого звена.

Выражение (1) является условием сцепления элементов фрикционной передачи. Вследствие непостоянства момента полезного сопротивления на ведомом валу и коэффициента трения возможно проскальзывание элементов передачи, поэтому в выражение (1) вводится поправочный коэффициент запаса сцепления β.

Тогда уравнение силового соотношения фрикционной передачи приобретает вид:

,

или

.

Из последнего выражения следует, что чем большие требуются окружная сила и надежность, определяемая коэффициентом β, тем больше должна быть сила прижатия звеньев (катков). Она должна быть больше силы F. Чем больше сила F , тем большую нагрузку воспринимают опоры. Это основной недостаток фрикционной передачи.

Лекция № 6.

6.1. Кинематические и силовые соотношения фрикционных передач.

Кинематические и силовые соотношения определяются при условии отсутствия проскальзывания между звеньями. Это можно обеспечить при заданном моменте нагрузки и необходимой силы прижатия регулированием.

В этом случае

,

где , – окружные скорости точек контакта звеньев;

или  .

Тогда передаточное отношение равно:

.

Если заданы передаточное отношение и диаметр одного из звеньев d₁ , то можно определить межосевое расстояние a и d₂ диаметр второго звена:

; .

Рассмотрим фрикционные передачи с переменным передаточным отношением – вариаторы. На рис. показан один из примеров конструкции такой передачи – грибовидный вариатор. В этой конструкции изменение передаточного отношения достигается изменением угла α, т. е. поворотом оси вращения грибовидного фрикциона 1 относительно вертикального положения. При этом изменяется радиус ρ, а следовательно, и окружная скорость, передаваемая на ведомый ролик 2.

Так как , то при получаем .

Таким образом, в этой конструкции передаточное отношение можно изменять в широком диапазоне.

Передаточные отношения фрикционной передачи выбираются из диапазона 1…7 в неответственных устройствах (на практике 3...4), в сдвоенных передачах из диапазона 7...15. Окружная скорость передачи достигает величины 25 м/с.

6.2. Определение силы прижатия.

Для преодоления момента нагрузки M₂, приложенного к ведомому валу, необходимо наличие силы трения достаточной величины. Сила трения между звеньями определяет окружное усилие между ними F, т. е. должно выполнятся условие,

Тогда, ; .

Из этого условия следует, что сила прижатия может значительно превосходить окружную силу .

Для уменьшения силы прижатия между звеньями применяют клинчатые фрикционные колеса (см. рис. ). В этом случае коэффициент трения равен:

,

где α - угол наклона рабочей поверхности фрикционных звеньев.

При этом справедливы следующие соотношения:

и .

Недостатком клинчатых передач является наличие геометрического скольжения. Любое проявление скольжения в фрикционных передачах приводит к износу поверхностей элементов.

Различают три вида скольжения:

1. буксование (возникает при перегрузке, когда , в этом случае ведомое звено затормаживается, а ведущий продолжает вращаться, что вследствие выделения тепла приводит к местному износу);

2. упругое скольжение (вызывается упругими деформациями в зоне контакта); скорость упругого скольжения зависит от упругих свойств материалов фрикционной пары и окружной силы и составляет ~1% от окружной скорости;

3. геометрическое скольжение (определяется конструктивными особенностями); геометрическое скольжение относится к числу силовых потерь фрикционных передач; введение автоматического поджатия элементов снижает и даже устраняет этот вид скольжения.