КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Фрикционные передачи
Фрикционная передача относится к передачам трения и служит для передачи вращательного момента за счет сил трения, возникающих между колесами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому. Простейшая фрикционная передача включает в себя ведущий 1 и ведомый 2 катки и две опоры 3 и 4, одна из которых может смещаться для создания начального прижатия катков (рис.2.16, а).
Рис. 2.16. Схемы фрикционных передач: 1 – ведущий каток; 2 – ведомый каток; 3, 4 – опора;
Фрикционные передачи классифицируют по следующим признакам: - по назначению – с нерегулируемым передаточным числом; с бесступенчатым регулированием передаточного числа (вариаторы) без промежуточного и с промежуточным валом; - по взаимному расположению осей валов – цилиндрические (рис.2.16 а, в) или конусные с параллельными осями; конические (рис. 2.16 б) и лобовые с пересекающимися осями; торовые соосные; - для преобразования вращательного движения ведущего катка 1 в поступательное движение ведомого звена 3 (рис.2.16 г). С помощью катков можно образовать механизм (передачу) с изменяемым (переменным) передаточным отношением – вариатор. На рис. 2.17 показан лобовой вариатор, в котором ведущий каток 1 может перемещаться по своему валу (вдоль оси) в осевом направлении (как показано стрелками). Передаточное отношение этого вариатора будет непрерывно изменяться по мере изменения радиуса R. Если каток 1 будет на «оси» катка 2, то последний будет неподвижным. При переводе катка 1 в левую часть катка 2 изменится направление вращения ведомого катка (реверсивное движение). Рис. 2.17. Лобовая фрикционная передача (вариатор): 1 – ведущий каток; 2 – ведомый каток.
Распространены вариаторы: конусные (рис 2.18 а), многодисковые (рис. 2.18 б), шаровые (рис. 2.18 в, е), торовые (рис. 2.18 г,д) и другие.
Рис. 2.18. Типы вариаторов: а) конусный многодисковый; б) многодисковый; в) шаровой; г) торовый; д) торовый; е) шаровой. Конусные многодисковые вариаторы (рис.2.18, а) имеют тела качения – пакеты конических раздвижных дисков и пакеты раздвижных дисков с коническими поясками. Регулирование частот вращения осуществляется смещением осей промежуточных валов, в результате чего меняется расстояние от оси вращения до площадок контакта конических дисков с сопряженными дисками; диапазон регулирования до 5. Среди фрикционных вариаторов с жесткими телами качения многодисковые вариаторы являются наиболее перспективными. Шаровые соосные сдвоенные вариаторы (рис 2.18 в, е) имеют тела качения в виде двух соосно-расположенных на входном и выходном валах конусных чашек и шаров. Регулирование частот вращения достигается поворотом геометрических осей шаров, благодаря чему одновременно увеличивается радиус качения шаров по одной чашке и уменьшается радиус качения по другой чашке. Диапазон регулирования вариатора 10…12. Торовый вариатор (рис. 2.18 г, д) имеет на входном и выходном валах торовые чашки, между которыми вращаются два или три ролика. Рабочий профиль чашек очерчен дугами окружности с общим центром кривизны. Частота вращения регулируется изменением угла наклона осей вращения роликов. Преимущественно применяемые материалы тел качения – сталь по тексталитуц (обод ролика). Вариатор имеет начальное касание по линии и работает без смазывания. Диапазон регулирования вариатора 4…6. В зависимости от условий работы различают: открытые, работающие всухую (без смазки); и закрытые, работающие при наличие смазочного материала. При работе всухую передача обладает большей нагрузочной способностью (коэффициент трения велик), но при проскальзывании возможен значительный нагрев в области контакта и повреждение рабочих поверхностей при перегрузках.
Наличие смазочного материала стабилизирует работу передачи, хотя и снижает коэффициент трения. Для таких передач характерна большая долговечность и надежность. В зоне контакта из-за высоких контактных давлений повышается вязкость масла, а тем самым и сопротивление сдвигу слоев масляной пленки, разделяющей рабочие тела. В результате этого возможна передача значительных касательных усилий через масляную пленку в зоне контакта. Для смазывания фрикционных передач следует применять специальные высокотяговые масла, увеличивающие коэффициент трения в контакте. К ним относятся зарубежные масла Santotrac – 50, отечественные аналоги ВТМ-1 и ВТМ-2 и другие, у которых коэффициент трения в среднем в 1,2…1,5 раз выше, чем у минеральных масел, и может достигать значений f =0,10…0,20. Достоинства фрикционных передач заключаются в следующем: - простота конструкции, большие кинематические возможности; - бесступенчатое регулирование скорости, включение, выключение, реверс на ходу; - преобразование вращательного движения в поступательное; - предохранительные свойства за счет пробуксовки (проскальзывания) при перегрузках; - бесшумность, плавность (безударность) работы. Недостатками фрикционных передач является: - непостоянство передаточного числа из-за проскальзывания; - большие нагрузки на валы и их опоры, они приводят к громоздкости конструкций и большим потерям энергии на преодоление сил трения; - сравнительно низкий КПД в открытых передачах; - повышенный и неравномерный износ при буксовании; - необходимость специальных нажимных устройств для прижатия одного тела качения к другому. Фрикционные передачи и вариаторы применяются в широком диапазоне мощностей. Максимальная передаваемая мощность 10…20 кВт для открытых передач и 200…300 кВт для закрытых передач, работающих в масле. Окружные скорости силовых открытых передач из-за значительного нагрева не должна превышать 7…10 м/с. Рабочие тела фрикционных передач должны обладать рядом особых свойств, обусловленных спецификой работы передачи. К таким свойствам можно отнести:
- высокий коэффициент трения; - высокий модуль упругости для обеспечения значительных сил прижатия; - высокую контактную усталостную прочность; - высокую износостойкость. Закаленная сталь по закаленной стали обеспечивает наименьшие габариты и высокий КПД передачи, но требует точного изготовления и высокого качества отделки поверхностей трения. К таким материалам можно отнести шарикоподшипниковую сталь ШХ-15 с твердостью рабочих поверхностей 62…65 НRС. При ее применении следует обращать особое внимание на точность состава химических компонентов, так как при наличии касательных сил в контакте неметаллические включения плохо сопротивляются их воздействию, что приводит к снижению ресурса передачи в несколько раз. Передачи с рабочими телами, изготовленными из закаленных сталей, работают, как правило, в масле. Для материалов сталь – пластмасса требуется менее высокая точность изготовления и отделки контактирующих поверхностей. Передача работает без смазки. В связи с большим коэффициентом трения на валы действуют меньшие силы, чем при металлических телах качения. Специальные фрикционные пластмассы с целлюлозным наполнителем (16Л, 24А, КФ-3), коэффициент трения которых может достигать 0,5, являются наиболее перспективными. Текстолит широко применяется при работе без смазочного материала. Поскольку он обладает высоким коэффициентом трения и малым модулем упругости. Перспективно применение пар закаленная сталь – спеченные сплавы, из которых хорошими свойствами обладает металлокерамика ФАБ-П на основе алюминиевой бронзы. Применяют обрезиненные тела качения, обеспечивающие высокий коэффициент трения, однако падающий с увеличением влажности воздуха. Приводим средние значения коэффициентов трения различных пар материалов, работающих всухую: - закаленная сталь – закаленная сталь 0,10…0,18; - текстолит – сталь 0,20…0,25; - фрикционная пластмасса – сталь 0,35…0,45. Рабочие поверхности металлических катков фрикционных передач, работающих в масле при жидкостном трении, разрушаются из-за усталостного выкрашивания под действием переменных контактных напряжений, вызванных силой нажатия. При этом темп нарастания площади поврежденной поверхности катков оказывается пропорциональным величине максимального контактного напряжения , т. е. долговечность катков связана с максимальным контактным напряжением , определяемым по формуле Герца-Беляева: ,где q – погонная нагрузка (нагрузка на единицу длины),
- приведенный модуль упругости для материалов катков; r пр – приведённый радиус кривизны поверхностей катков в точке контакта, . Здесь Еi, ri – модуль упругости и радиус кривизны соответствующего катка в точке контакта. В передачах, работающих без смазывания или при смазывании, но без обеспечения режима жидкостного трения, выход катков из строя происходит из-за их изнашивания, интенсивность которого пропорциональна величинам σн и коэффициента трения f. Таким образом, контактная прочность и износостойкость являются основными критериями работоспособности катков передачи. Поэтому расчёт передач выполняют на основе условия контактной прочности: . Для рабочих тел из закаленной высоколегированной стали, подвергнутой цементации и закалке до 59…63 HRC, предел контактной выносливости можно принимать следующим: МПа – при работе со смазочным материалом; МПа – при работе без смазочного материала. Для фрикционных передач, рабочие тела которых выполнены из улучшенных сталей (средняя твердость материала НВ ≤ 320), , где в МПа, а для катков из текстолита при работе без смазывания оно равно 80... 100 МПа. При проектном расчёте в качестве первого расчётного параметра для передач с гладкими цилиндрическими катками принимают межосевое расстояние, мм: где К – коэффициент запаса сцепления, принимаемый в пределах 1,25 – 1,5 в силовых передачах и К =3 в приборах; T 2 – вращающий момент ведомого катка, Н м, u – передаточное отношение передачи, – коэффициент ширины катка; f – коэффициент трения: f = 0,5 для пары катков из стали и чугуна при работе в масле, f = 0,15...0,2 для той же пары при работе всухую, f = 0,1...0,35 для пары сталь-текстолит или чугун-текстолит при работе всухую. Диаметр катков: ; . Ширина катков: . При расчёте конической фрикционной передачи из условия контактной прочности определяется средний диаметр меньшего катка: , где – коэффициент ширины катка по диаметру, Ψbd = 0,2...0,6 для открытых передач, для точных закрытых передач Ψbd=0,8...1,2. Средний диаметр большого катка: d2= d1 u, ширина катков: b = d1 Ψbd Остальные размеры катков принимаются конструктивно. Необходимая для работы сила прижатия катков: Fr = K Ft/ f = K T2 / f r2, где Т 2 – момент сопротивления на ведомом катке; r 2 – радиус ведомого катка, К = 1,2 – коэффициент запаса сцепления. При проектировании вариаторов или проверке правильности назначаемых их размеров и других параметров целесообразно максимально использовать накопленный опыт: табличные данные из каталогов, данные эксплуатации по одному типоразмеру вариатора с последующим использованием методов подобия. Основные тенденции совершенствования конструкций и расчета вариаторов: выполнение вариаторов с самозатягиванием, т.е. силы прижатия тел качения растут пропорционально передаваемому моменту; применение специальных высокотяговых масел; применение многопоточности передачи энергии.
Дата добавления: 2015-05-29; Просмотров: 2308; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |