Достоинства и недостатки. Применение фрикционных передач

Достоинства фрикционных передач:

а) простота тел качения;

б) равномерность вращения, что позволяет применять фрикционные передачи в машинах при высоких скоростях, а также в приборах, например в приборе для проверки точности зубчатых колес;

в) возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения.

Последнее является решающим для применения фрикционных передач, так как передачи зацеплением не допускают бесступенчатого регулирования,

Недостатки фрикционных передач:

а) большие нагрузки на валы и подшипники или необходимость применения специальных конструкций с разгруженными опорами; например, при коэффициенте трения 0,25 и запасе сцепления 1,5 сила взаимодействия между телами качения в 6 раз превышает полезную окружную силу;

б) необходимость специальных нажимных устройств для прижатия одного тела качения к другому, которые не требуются в передачах зацеплением;

в) опасность повреждения передачи при буксовании и в отдельных случаях неравномерный износ тел качения;

г) невозможность, в отличие от передач зацеплением, получения абсолютно точных средних передаточных отношений из-за проскальзывания и неизбежных погрешностей диаметров тел качения, а поэтому невозможность применения передачи при необходимости жесткой кинематической связи, не допускающей накопления ошибок в относительном угловом положении валов.

Основное применение фрикционные передачи имеют в бесступенчатых вариаторах. Современные фрикционные вариаторы могут конкурировать с электрическими и гидравлическими, отличаясь своей простотой и малыми габаритами при достаточно высоком к. п. д. Фрикционные передачи для постоянного передаточного отношения довольно широко применяют в приборах. Применение этих передач в машиностроении весьма ограничено, так как обычно оказывается целесообразнее применять зубчатые передачи, имеющие меньшие габариты, оказывающие меньшие силовые воздействия на опоры и не требующие специальных нажимных устройств. Большое применение имеют передачи колесо - рельс и колесо - дорожное полотно самоходного транспорта.

3.1.3 Расчетные зависимости для определения сил прижатия тел качения фрикционных передач.

Для передачи окружной силы F фрикционной передачей тела качения должны быть прижаты одно к другому с силой F_n (рисунок 3.1):

где - коэффициент трения; S - запас сцепления, принимаемый в силовых передачах 1,25-1,5, а в передачах приборов до 3.

Расчетные значения коэффициентов трения: сталь по стали в масле 0,04-0,05; сталь по стали или по чугуну всухую 0,15 – 0,2; сталь по текстолиту всухую 0,2-0,3.

По силе Q ведут расчет на прочность тел качения, а также расчет валов и подшипников передачи.

Передаточное отношение фрикционной передачи (рисунок 3.1 а и б):

,

где n₁ и n₂ -частота вращения ведущего и ведомого тел качения, об/мин; R₁ и R₂ - соответственно их радиусы; ξ - коэффициент, учитывающий скольжения и изменяющийся от 0,995 для передач, работающих всухую, до 0,95 для вариаторов, работающих в масле, при значительных передаточных отношениях.

Фрикционные передачи основаны на использовании сил трения в контакте тел вращения под действием силы прижатия (рисунок 3.1).

Сила трения на ведущем и ведомом катках F_тр имеет противоположное направление по отношению к окружной силе F_t. Момент Т₂, представляющий собой сопротивление движению рабочего органа машины, направлен в сторону, противоположную вращению ведомого катка.

Во всех фрикционных передачах должно быть соблюдено соотношение, определяющее их работоспособность:

где k-коэффициент запаса сцепления, гарантирующий работу передачи без буксования при перегрузках – окружная сила; – коэффициент трения.

Расчетная зависимость определения сил прижатия тел качения имеет следующий вид:

3.1.4 Материалы. Основные требования, предъявляемые к материалам тел качения:

а) высокая износостойкость и поверхностная прочность;

б) достаточно высокий коэффициент трения во избежание больших сил прижатия;

в) достаточно высокий модуль упругости во избежание повышенных потерь на трение, связанных с размерами площадки контакта.

Закаленная сталь по закаленной стали обеспечивает наименьшие габариты и высокий к. п. д. передачи, но требует точного изготовления передачи и высокой чистоты отделки поверхностей трения. Наиболее пригодными являются шарикоподшипниковые стали типа ШХ15, а также стали типа 18ХГТ и 18Х2Н4МА). Передачи работают как в масле, так и всухую.

Для материалов сталь - пластмасса требуются менее высокая точность изготовления и отделка контактирующих поверхностей. Передачи работают всухую. В связи с большим коэффициентом трения на валы действуют меньшие силы, чем при металлических телах качения, к. п. д. несколько ниже, а габариты больше.

Более надежны передачи, у которых ведущее тело сделано из менее твердого материала, чем ведомое, так как при случайном буксовании на последнем не образуются лыски.

Применяют обрезиненные тела качения, обеспечивающие весьма высокий коэффициент трения, однако падающий с увеличением влажности воздуха.

Для обкладок в крупных передачах применяют прессованный асбест, прорезиненную ткань и кожу.