Фрикційні передачі і варіатори 1.Загальні відомості
Фрикційні передачі - це механізми, в яких рух передається силами тертя. Найпростіша фрикційна передача складається з двох коліс, що притискаються один до одного із заданою силою (рис.1). При цьому повинно бути
де - окружна сила; - сила тертя між катками.
Для передачі з циліндричними катками (див. Рис. 1)
де - коефіцієнт тертя.
Фрикційні передачі можна класифікувати за кількома ознаками:
по розташуванню осей валів;
за формою тіл кочення;
по можливості регулювання передавального числа (передачі нерегульовані і регульовані або варіатори, рис. 2).
На рис. 2 показана схема найпростішого варіатора (лобовий ва-ріатор). Ведучий ролик А можна переміщати по валу в направле-ниях, зазначених стрілками. При цьому передавальне відношення плав-но змінюється відповідно до зміни робочого діаметра d2 веденого диска Б. Якщо перевести ролик на ліву сторону диска, то можна отримати зміна напрямку обертання веденого вала - варіатор має властивість реверсивності.
Особливістю роботи фрикційної передачі є обов'язкова наявність ковзання. Ковзання є причиною зносу, зменшення к. П. Д. І мінливості передавального відносини у фрикційних передачах. Розрізняють три види ковзання: буксування, пружне ковзання, геометричне ковзання.
Буксування настає при перевантаженнях, коли не дотримується ус-умова (1): <. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, вызывая местный износ или задир по-верхности. Нарушение геометрической формы и качества поверхности катков выводит передачу из строя. Поэтому при проектировании сле-дует принимать достаточный запас сцепления и не допускать ис-пользования фрикционной передачи в качестве предохранительного устройства от перегрузки. Применение самозатягивающихся нажим-ных устройств устраняет буксование.
Пружне ковзання пов'язано з пружними деформаціями в зоні контакту.
Геометричне ковзання виникає через різній швидкості робочих тіл на майданчику контакту. Воно є вирішальним для фрикційних передач.
Спосіб притиснення ковзанок дуже впливає на якісно-ні характеристики передачі: к. П. Д. Сталість передавального відносини, контактну міцність і знос ковзанок. Луч-шие показники отримують при регульованому прижатии.
Фрикційні передачі можуть працювати як при наявності мастильного матеріалу (масла ВТМ-1, ВТМ-2 та ін.), Так і всуху. Наявність мастила підвищує довговічність і надійність передач.
Переваги фрикційних передач: а) простота конструкції; б) плавність і безшумність в роботі; в) можливість безступінчатого регулювання швидкості обертання веденого вала.
Недоліки фрикційних передач: а) значні навантаження на тіла кочення, вали і підшипники; б) необхідність спеціальних натискних пристроїв для притиснення робочих тел.
Фрикційні передачі з постійним передавальним відношенням застосовують порівняно рідко. Їх область ограничи-ється переважно кінематичними ланцюгами приладів, від яких вимагається плавність руху, безшумність роботи, безударное включення на ходу і т. П. Як силові (НЕ кінематичні) передачі вони не можуть конкурувати з зубчастими передачами за габаритами, надійності, к. П . д. і ін.
Фрикційні варіатори застосовують як в кінематичних, так і силових передачах в тих випадках, коли потрібно безступінчасте регулювання швидкості.
Фрикційні передачі знаходять застосування в ковальсько-пресовому обладнанні, металорізальних верстатах, що транспортують машинах, в приладах і т. Д.
Застосування фрикційних воротарів на практиці обмежується діапазоном малих і середніх потужностей - до.
Основні типи фрикційних передач і варіаторів
У фрикційної передачі з гладкими циліндричними катками (див. Рис. 1)
де - коефіцієнт ковзання; - запас зчеплення; - для силових передач; - для передач приладів.
Коефіцієнт тертя у фрикційних передачах має для різних випадків такі значення:
Сталь по сталі в маслі
Сталь по сталі або чавуну без змащення
Сталь по текстоліту або фібру без змащення
Формула (4) дозволяє відзначити велике значення сили прижився-ку ковзанок фрикційної передачі. Наприклад, приймаючи і
. отримуємо те-гда як в зубчастих передачах навантаження в зачепленні приклад-но дорівнює.
Для передачі руху між валами з пересекающі-мися осями використовують коні-чний фрикционную передачу (рис. 3).
Кут між ося-ми валів може бути відмінності-ним, найчастіше він дорівнює. Без урахування прослизання передавальне відношення
З огляду на, що d2 = 2R sin # 948; 2. а d1 = 2R sin1 # 948; 1. для конічної передачі
Необхідне значення сил притиснення Fn1 і Fn22 визначають з рівнянь:
З формул (6) з урахуванням (5) випливає, що зі збільшенням передавального відношення зменшується Fn1 і збільшується Fn2. Тому в понижуючих конічних передачах притискний пристрій целесо-образно встановлювати на провідному валу.
Лобовий варіатор (див. Рис. 2). Максимальне і мінімальне значення передавального відношення
Діапазон регулювання є однією з основних характеристик будь-якого варіатора.
Практично діапазон регулювання обмежують значеннями D≤3. Це пояснюється тим, що при малих d2 значно віз-розтане ковзання і знос, а к. П. Д. Знижується.
Відносно к. П. Д. І зносостійкості лобові варіатори усту-пают інших конструкцій. Однак простота і можливість ревер-сірованіе забезпечують лобовим вариа-Торам досить широке застосування б малопотужних передачах приладів і дру-гих подібних пристроях.
Дискові варіатори (рис. 4). У цих варіатора момент переда-ється за рахунок тертя між набором провідних і ведених дисків. Зраді-ня передавального відношення досягнень-гают переміщенням провідного вала / щодо веденого вала 2 в на-правліннях, зазначених стрілками. При цьому змінюється межосевое рас-стояння а й робочий діаметр d2. Передавальні відносини
У виконаних конструкціях варіатор поєднують зазвичай з зуб-чатой передачею, а вал 1 є проміжним.
У конструкції дискового варіатора увели-чено число точок контакту між фрикційними елементами. Це дозволяє значно знизити контактні тиску, а разом з цим і знос дисків. Значно знижується також і сила притиснення Fn. Нехтуючи впливом конусності дисків, отримуємо
де т - число місць контакту, рівне подвоєному числу провідних дис-ков (виконують m = 18. 42 і більше); с - число провідних валів 1.
Притиснення здійснюють пружиною (див. Рис. 4). Диски виготовляють зі сталі і гартують до високої твердості (HRC 50. 60). Варіатор рабо-тане в маслі. Зниження коефіцієнта тертя при мастилі в цих варіатора компенсують збільшенням числа контактів. Для зменшення ковзання (втрат) дискам надають конічну форму (конусність 1 ° 30 '. 3 ° 00'). Тонкі сталеві диски дозволяють отримати компактну конструк-цію при значній потужності.
Виконують варіатори потужністю до 40 кВт з діапазоном регулюються-вання до 4,5 при к. П. Д. 0,8. 0,9.
Крім схеми із зовнішнім контактом розроблені схеми з внут-ренним контактом дисків. У цих конструкціях провідні диски мають кільцеву форму і охоплюють ведені. Внутрішній контакт позво-ляет додатково знизити втрати на ковзання, а також вико-нить конструкцію з «прямою передачею» (t = l), що особливо важливо для застосування воротарів на автомобілях.
Принципові схеми воротарів інших типів зображені на рис. 5: а - конусний з рухомим ременем; б - лобовий дводисковий; в - конусний; г - кульовий простий; д - кульовий здвоєний. Такі варіатори виконують для малих потужностей і при-міняють переважно в кінематичних ланцюгах приладів.