Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных передачах

2.6. Основные геометрические параметры фрикционной передачи:

D₁ и D₂ — диаметры ведущего и ведомого катков;

а — межосевое расстояние;

b — ширина катка;

d_] и d₂ — диаметры валов ведущего и ведомого катков (рис. 2.6). Методика определения диаметров катков D₁, D₂ и их ширины, как от­носящихся к параметрам фрикционной передачи, рассмотрена в настоящей главе. Диаметры валов d_{ и d₂ рассчиты­вают по известным формулам курса «Сопро­тивление материалов».

Рис. 2.6. Геометрические параметры фрикционных передач

2.7. Передаточное число. Если допустить, что во фрикционной передаче скольжение отсутствует, то окружные скорости катков бу­дут равны, т. е. v₁ = v₂. Для передачи, пока­занной на рис. 2.1:

v₁=ω₁(D₁/2); v₂=ω₂(D₂/2).

Приравнивая правые части равенств, по­лучим ω₁(D₁/2) = ω₂(D₂/2)или ω₁D₁ = ω₂D₂. Отсюда

ω₁ /ω₂ = D₂ /D₁=u,

где и — передаточное число.

В действительности скольжение между катками есть, т. е. v₁ ≠v₂ . Величина скольжения оценивается коэффициентом скольжения ; ε = 0,005 ÷ 0,03 (здесь — теоретическая угловая скорость).

Передаточное отношение фрикционной передачи с учетом скольжения

(2.2)

Чем обусловлено скольжение в закрытой фрикционной передаче! Дайте определение передаточного числа и. Запишите формулу передаточного числа при условии известных частот вращения ведущего и ведомого валов n₁ и n₂.

2.8.КПДфрикционных передач зависит от следующих потерь:

• связанных с использованием катков, имеющих формы, не позволяю­щие им перекатываться один по другому без проскальзывания; это отчетливо видно, например, в передаче с клиновыми катками (см. рис. 2.2) и лобовой передаче (см. рис. 2.11);

• проскальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих по­верхностях и т. д.;

• трения качения, вызванного деформацией поверхностей катков в зоне контакта;

• в подшипниках.

КПД фрикционной передачи определяют по формуле

(2.3)

где — сумма относительных потерь. В совершенных конструкциях η до 0,95.

Чем объяснить, что КПД в закрытых передачах больше, чем в от­крытых?

2.9. Основные виды повреждений рабочих поверхностей катков и крите-~'.ш расчета.

Усталостное выкрашивание (питтинг). Сила прижатия катков F_r, необ­ходимая для обеспечения работоспособного состояния фрикционной пере­дачи, на опорной поверхности катков вызывает значительные контактные напряжения σ_H . Эти напряжения (рис. 2.7, а) носят циклический характер, так как при обкатывании точки обода катка проходят неподвижную точку контакта. Циклическое действие контактных напряжений способствует раз­витию усталостных микротрещин на рабочих поверхностях катков. В за­крытых передачах, работающих при обилии смазочного материала, микро­трещины расклиниваются смазочным материалом, и от рабочей поверхно­сти катка выкрашиваются частицы металла (рис. 2.7, 6). Такой вид газрушения катка называют усталостным выкрашиванием. Условие для пре­дотвращения усталостного выкрашивания (или условие прочности):

Σ_H ≤ [σ]н, (2.4)

где [σ]_H — допустимое контактное напряжение для материала катков.

Рис. 2.7.Усилия и напряжения в контакте цилиндрических колес:

1— ведущее колесо; 2 — ведомое колесо; 3 — смазочное масло

Наибольшие контактные напряжения определяют по формуле Герца:

(2.5)

где q — нормальная нагрузка на единицу длины контактных линий (для цилиндрических катков q = F_r/b); E_np = 2Е_[Е₂/(Е₁ + Е₂) — приведенный модуль упругости; Е₁ и Е₂ — модули упругости материалов ведущего и ве­домого катков; ρ_пр = R_iR₂/(R_i + R₂) — приведенный радиус кривизны ци­линдрических катков; R₁ и R₂ — радиусы катков (равны D₁/2 и D₂/2).

При перекатывании катка, имеющего радиус R, внутри катка (кольца)

радиуса R₂ приведенный радиус кривизны (внутреннее зацепление).

Формула (2.5) применима для фрикционных передач из материалов, деформации которых отвечают закону Гука.

Изнашивание. Этот вид повреждения рабочих поверхностей катков чаще наблюдается в открытых передачах, так как именно в эти передачи в про-дгссе работы больше всего попадает абразивных материалов, что, в свою :чередь, увеличивает их изнашивание. Наблюдается также изнашивание катков при буксовании и вследствие упругого скольжения, как в открытых, так и в закрытых передачах. Для обеспечения износостойкости фрикционные передачи рассчитывают на контактную прочность (для стальных или чугунных катков) или по условию ограничения нагрузки q на единицу дли­ны контактной линии (для катков из фибры, резины и других материалов). Объясните процесс усталостного выкрашивания рабочих поверхностей катков закрытых передач (см. рис. 2.7, б).

2.10.Ответьте на вопросы контрольной карточки 2.1.