Материалы катков фрикционных передач

К материалам катков предъявляются следующие основные требования:

· износостойкость и контактная прочность;

· высокий коэффициент трения;

· высокий модуль упругости, препятствующий появлению значительной деформации площадки контакта и увеличению потерь на трение.

Для фрикционных катков чаще всего применяют следующие сочетания материалов:

1. Закаленная сталь по закаленной стали. Для быстроходных закрытых силовых передач применяют стали марок 18Х2Н4МА, 18ХГТ, ШХ15 и другие. Такие передачи имеют высокую износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.

2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.

3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной сталиприменяется в открытых силовых передачах.

4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-стальиспользуется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.

5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.

6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.

Ниже представлена таблица значений коэффициента тренияf для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.

	Сталь по стали (в масле) .................................	........0,04...0,05
	Сталь по стали (всухую) ..................................	........0,13...0,18
	Фрикционная пластмасса по стали...............	........0,35...0,45
	Текстолит, ретинакс по стали (всухую).......	........0,30...0,35
	Металлокерамика по стали (всухую).............	........0,30...0,35
	Сталь по бронзе (периодическое смазывание)	........0,08...0,10

При конструировании фрикционных передач рекомендуется ведущий каток выполнять из менее твердого материала, чем ведомый, чтобы при случайном буксовании на последнем не образовывались лыски.

***

Применение фрикционных передач

Фрикционные передачи с постоянным передаточным числом используют преимущественно при небольших нагрузках – в приборах (спидометры, магнитофоны и т. п.), где требуется плавность и бесшумность работы.

На практике широко применяют реверсивные фрикционные передачи винтовых прессов. Принцип работы такой передачи представлен на рис. 2. При перемещении ведущего катка из положения А в положение Б ведомый каток начинает вращаться в обратную сторону (реверс).
Передачи колесо-рельс (для железнодорожного транспорта) и колесо-дорожное полотно (для самоходного транспорта) тоже относятся к фрикционным.

Фрикционные передачи с бесступенчатым регулированием передаточного числа – вариаторы – применяют, например, в металлорежущих, текстильных и других станках, в транспортных машинах, автомобилях и т. п.

Большинство фрикционных передач, применяемых в машиностроении, позволяют передавать мощность до 30 кВтпри окружной скорости катков до 25 м/сек.

***

Основные характеристики фрикционной передачи

Передаточное число

Передаточное число передачи без учета проскальзывания:

u = ω₁/ω₂ = n₁/n₂ = D₂/D₁

где:
ω₁ и ω₂ - угловая скорость вращения соответственно ведущего и ведомого катков, n₁ и n₂ - частота вращения катков, D₁ и D₂ – диаметр ведущего и ведомого катков.

С учетом скольжения передаточное число фрикционной передачи может быть подсчитано по формуле:

u = D₂/D₁(1 – ε),

где: ε – коэффициент скольжения.

ε = (v₁ – v₂)/v₁,

где:
v₁, v₂ - линейные скорости в точке контакта. Обычно коэффициент скольжения ε равен 0,002...0,05.

Практически в силовых фрикционных передачах передаточное число u ≤ 7.

Сила трения в контакте

Сила трения в зоне контакта катков фрикционной передачи определяется по формуле:

R_t = f F_r,

где: f – коэффициент трения, F_r – сила прижатия катков.

КПД фрикционных передач

Коэффициент полезного действия (коэффициент потерь мощности) фрикционных передач зависит от потерь на качение и скольжение катков, а также потерь в подшипниках опор. Для каждого типа конструкций передач КПД определяют экспериментально, сравнивая мощность на ведущем и ведомом валах.

Обычно для закрытых фрикционных передач η = 0,88...0,95, для открытых – η = 0,70...0,85 (без учета потерь в подшипниках).

***