Кинематика фрикционной передачи

В результате неизбежного при работе фрикционных передач упругого скольжения ведомый каток отстаёт от ведущего и точное значение передаточного числа будет определяться по формуле

где - коэффициент скольжения (для металлических катков = 0,01…0,03, Большие значения относятся к передачам, работающим всухую, для текстолитового катка 0,1).

Наличие упругого скольжения и некоторая его зависимость от колебаний нагрузки и условий работы передачи вынуждают называть передаточное число фрикционной передачи условно постоянным. Для практических расчётов силовых фрикционных передач пользуются приближённым значением передаточного числа.

Для одной пары катков силовых передач , для передач приборов .

Силовые отношения в передаче

Для передач от одного вала к другому вращающего момента необходимо за счёт силы трения приложить к ведомому катку окружную силу

которая должна быть меньше силы покоя, возникшей между катками, прижатыми друг к другу силой Q. Таким образом, условие работы фрикционной передачи записывается так:

где k – коэффициент запаса сцепления (k = 1,3…1,4);

f – коэффициент трения (для стальных или чугунных катков, работающих в масляной ванне f = 0,04…0,15; работающих всухую f = 0,15…0,20; для передач с одним неметаллическим катком f = 0,2…0,3).

Из вышеприведённой формулы определим силу притяжения катков: Q = kF1/f = 2kT1/(fD1)

Из этой формулы видно, что сила притяжения больше окружной силы в k/f раз, что при k = 1,4, f = 0,04 даёт k/f = 1,4/0,04 = 35 раз. Большие силы притяжения катков создают значительные радиальные нагрузки на опоры валов и вызывают появление больших контактных напряжений на рабочих поверхностях катков, что делает силовые фрикционные передачи громоздкими, а их нагрузочную способность сравнительно невысокой.

Для уменьшения в несколько раз силы притяжения применяют катки с клинчатым ободом, трение в которых аналогично трению в клинчатом ползуне, рассмотренному в теоретической механике. Однако в таких катках возникает значительное геометрическое скольжение, существенно уменьшающее срок их службы.

Коэффициент полезного действия фрикционных передач в основном определяется потерями в опорах валов. Экспериментально установлено, что для закрытых передач , для открытых передач .

Критерии работоспособности фрикционной передачи

Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является контактная прочность. Прочность и долговечность фрикционных передач оцениваются по контактным напря-

жениям — напряжениям смятия поверхности на площадке контакта.

Расчет па прочность фрикционной передачи Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи представлена на рис. 2

Рисунок 2. Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи

Контактные напряжения передач с контактом по линии определяют по формуле Герца

2) Фрикционные цилиндрические передачи состоят из двух катков (рис.1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой Fr (на рисунке — пружиной), так что сила трения в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы Ft.

Рис.1. Цилиндрическая фрикционная передача:

1 — ведущий каток; 2 — ведомый каток

Условие работоспособности передачи:

Нарушение условия приводит к буксованию и быстрому износу катков. Для того чтобы передать заданное окружное усилие Ft., фрикционные катки надо прижать друг к другу усилием Fr так, чтобы возникающая при этом сила трения была бы больше силы Ft. на величину коэффициента запаса сцепления , который принимают равным = 1,25...2,0.

Значения коэффициента трения между катками в среднем:

- сталь или чугун по коже или ферродо насухо f = 0,3;

- то же в масле f = 0,1;

- сталь или чугун по стали или чугуну насухо f = 0,15;

- то же в масле f = 0,07.

Подставив эти значения в уравнение, можно убедиться в том, что усилие прижатия фрикционных катков во много раз превышает передаваемое окружное усилие.