Классификация передач. В зависимости от назначения Различают фрикционные передачи: с Нерегулируемым передаточным числом и с Бесступенчатым (плавным) Регулированием передаточного числа. Такие передачи называют вариаторами.
В зависимости от взаимного расположения осей валов Фрикционные передачи бывают: Цилиндрические - при параллельных осях (см. рис. 66); Конические – при пересекающихся осях; Лобовые – при скрещивающихся осях.
В зависимости от условий работы Фрикционные передачи подразделяют на: Открытые – работают всухую и Закрытые – работают в масляной ванне.
В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод теплоты, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.
Назначение. Фрикционные передачи относится к механическим передачам трения с непосредственным контактом и состоят 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. 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. Фрикционные передачи могут быть с параллельными и пересекающимися валами, открытые и закрытые, с постоянным либо с плавно изменяемым передаточным отношением.
Преимущества. Простота конструкций, бесшумность и плавность работы, малые колебания за оборот вала передаточного числа с возможностью его бесступенчатого плавного регулирования, автоматическая защита от перегрузок, при которых колеса пробуксовывают.
Недостатки. Большие нагрузки на валы и опоры, необходимость установки специальных прижимных устройств. Относительно меньший КПД и изменение передаточного отношения во времени в связи проскальзыванием колес и их износом, невозможность применения в приводах с постоянным передаточным числом и переменными нагрузками, износ при буксовании ведущего колеса.
Сферы применения. Фрикционные передачи применяют при мощности 20КВт, при окружной скорости
20М/с, с передаточным числом
и с КПД для закрытых передач
0,88…0,93, а для открытых передач
0,78…0,86. Передачи могут работать всухую или в масле. Поэтому в основном применяются в приборах, устройствах регулирования и управления машин, металлообрабатывающих станках и др. По сравнению с электрическими и гидравлическими вариаторами фрикционные наиболее просты, надежны и экономичны.
Порядок выполнения проектного расчета. При проектном расчете из условия обеспечения контактной прочности поверхности стальных колес определяется диаметр ведущего колеса цилиндрической фрикционной передачи:
, (11.1)
Где - крутящий момент на ведущем колесе в
;
- коэффициент запаса сцепления:
- для постоянной нагрузки,
- при переменной;
- коэффициент режима работы:
=1 - при спокойной нагрузке,
=1,1...1,3 - при ударных нагрузках;
- модуль упругости материала колес, для пары сталь-сталь:
;
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки в контакте:
=1,0...1,1;
- передаточное отношение передачи;
- коэффициент трения материала колес:
=0,04 - сталь по стали в масле,
=0,15…0,2 - сталь по стали или по чугуну без смазки,
=0,2…0,35 - текстолит-сталь;
=0,3…0,35 - сталь – металлокерамика;
< 0,4 - сталь – пластмасса;
- коэффициент ширины ведущего колеса: для открытой передачи
0,2…0,6, для закрытой передачи
0,8…1,2;
- допускаемые контактные напряжения на сжатие: для закаленных стальных колес с HRC>60
= 800...1200МПа, для нормализованных стальных колес
=(2…3)НВ, для текстолитовых колес,
=80...100МПа, а для чугунных колес
=
, где
- предел прочности чугуна при изгибе.
При проектном расчете из условия обеспечения износостойкости поверхности неметаллических колес определяется диаметр ведущего колеса цилиндрической фрикционной передачи:
, (11.2)
Где - допустимая удельная сила в контакте поверхностей: для пары резина – сталь
10...30
, для пары текстолит – сталь
40…80
, для пары металлокерамика – сталь
130
.
Расчетный диаметр ведущего колеса и его ширина
округляются до ближайших больших стандартных размеров из ряда стандартных чисел.
Расчетные диаметр и ширина ведомого колеса определяются по формулам:
, (11.3)
. (11.4)
Полученные значения округляются до ближайших стандартных чисел.
Расчетное усилие прижатия колес
. (11.5)
Окружное усилие на колесах передачи
. (11.6)
Межосевое расстояние передачи
. (11.7)
Порядок выполнения проверочного расчета. При проверочном расчете из условия обеспечения контактной прочности поверхности стальных колес определяют расчетные контактные напряжения и сравнивают их с допустимыми
(11.8)
При проверочном расчете передачи с одним неметаллическим колесом определяется удельная сила в контакте и сравнивается с допустимой удельной силой
. (11.9)