Лобовой вариатор

4.

3.

2.

1.

ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ И ВАРИАТОРЫ

1. Общие сведения

2. Нерегулируемые фрикционные передачи

3. Виды разрушения и основы расчета на прочность фрикционных передач

4. Вариаторы

«Общие сведения»

Фрикционная передача относится к передачам трением с непо­средственным контактом фрикционных элементов. Передача со­стоит из двух катков, закрепленных на валах. Подшипники ведомого вала выполнены подвижными, благодаря чему вал может перемещаться в направлении линии центров передачи. Пружина сжатия, дей­ствующая на подвижный под­шипник, прижимает катки один к другому силой F_t, нагрузка передается силой трения R_f, возникающей в месте контакта вращающихся катков. Условие работоспособности передачи

R_f ≥ F_t

где F_t = 2М₂/d₂ – передаваемая окружная сила,

R_f = fF_r – сила трения.

Следовательно, fF_r = F_t откуда сила прижатия катков

F_r = КF_t/f

где К – коэффициент запаса сцепления;

К = 1,25…1,5 для силовых передач и К ≈ 3 для передач приборов;

f – коэффициент трения скольжения между катками; f = 0,15…0,20 дли стали по стали или чугуну всухую и f = 0,04…0,05 для стали по стали в масле. Значение силы F_r во много раз больше силы F_t, что является боль­шим недостатком фрикционных передач.

На практике применяют два способа прижатия катков:

1. постоян­ной силой (например, пружины, собственный вес элементов пере­дачи и т. п.),

2. переменной силой, которая автоматически изменя­ется пропорционально изменению передаваемой силы.

Достоинства: плавность и бесшумность работы; простота кон­струкций и эксплуатации; возможность бесступенчатого регулиро­вания передаточного числа.

Недостатки: большие давления на валы и подшипники из-за большой силы прижатия катков, что усложняет конструкцию передачи и увеличивает ее размеры; не­постоянство передаточного числа из-за неизбежного упругого сколь­жения катков; повышенный износ катков и др.

Все фрикционные передачи делятся на две группы:

1. передачи нерегулируемые, т. е. с постоянным передаточным числом;

2. пере­дачи регулируемые или фрикционные вариаторы с плавным бессту­пенчатым регулированием передаточного числа.

«Нерегулируемые фрикционные передачи»

Цилиндрическая фрикционная передача применяется для передачи движения между валами с параллельными осями.

Передаточное число

u = ω₁ / ω₂ = d₂ / [d₁ (1 - ε)] ≈ d₂ / d₁

где ε [эпсилон] ≈ 0,01...0,03 – коэффициент скольжения. В силовых передачах рекомендуется u ≤ 6.

Коническая фрикционная передача применяется для передача движения между валами с пересекающимися осями. Угол Σ между осями валов может быть различным, чаще всего Σ [сигма] = δ₁ [дельта] + δ₂ = 90°, где δ₁, δ₂ – углы при вершинax конусов ведущего и ведомого катков.

Материалы фрикционных катков должны иметь: высокий коэф­фициент трения f, что уменьшает требуемую силу прижатия F_r; высокий модуль упругости E, что уменьшает потери на трение; высокую износостойкость; контактную прочность и теплопроводность. Наиболее распространенное сочетание материалов катков: закаленная сталь по закаленной стали; чугун по чугуну; тексто­лит по стали или чугуну. Иногда для; повышения коэффициента трения один из катков облицовывают прессованным асбестом, проре­зиненной тканью и т. п. Как правило, рекомендуется ведомый каток делать из более твердого материала, чтобы избежать образова­ния на нем лысок, появляющихся при буксовании передачи.

«Виды разрушения и основы расчета

на прочность фрикционных передач»

Основные виды разрушения рабочих поверхностей катков: усталостное разрушение, характерное для передач, работающих в масле; износ характерен для передач, работа­ющих всухую; задир поверхности возникает в быстроходных высоконагруженных передачах при разрыве масляной пленки на ра­бочей поверхности катков. Обычно задир связан с буксованием или перегревом передачи.

Все виды разрушения зависят от значения напряжений в месте контакта. Поэтому основным критерием работоспособности и расче­та фрикционных передач с металлическими катками является их контактная прочность, которая зависит от значения контактных напряжений σ_Н [сигма].

Условие прочности

где [σ_Н] [сигма] – допускаемое контактное напряжение для менее проч­ного из материалов пары катков. Для закаленных сталей [σ_Н] [сигма] = 1000...1200 МПа.

«Вариаторы»

В большинстве современных рабочих машин необходимо регули­ровать скорость рабочих органов в зависимости от изменяющихся свойств обрабатываемого объекта, условий технологического про­цесса, загрузки машины и т. п. Для этого машины снабжают сту­пенчатыми коробками, передач или механически регулируемыми пе­редачами – вариаторами, которые обеспечивают плавное (бес­ступенчатое), изменение угловой скорости ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала. Вариаторы позволяют установить оптимальный скоростной режим и регулировать ско­рость на ходу. Применение их способствует повышению произво­дительности машины, качеству продукции, уменьшению шума и вибраций. Основной кинематической характеристикой любого ва­риатора является диапазон регулирования

Д = ω_{2 max} / ω_{2 min} = u_max / u_min,

где ω_{2 max}, ω_{2 min} [омега] – максимальная и минимальная угловые скорости ведомого вала;

u_max, u_min – максимальное и минимальное значения передаточного числа передачи.

Рассмотрим фрикционные вариаторы с непосредст­венным контактом – лобовые и торовые и фрикционные вариаторы с гибкой связью – клиноременные.

Состоит из катков 1 и 2,установ­ленных на взаимно перпендикулярных валах и прижатых один к другому пружиной сжатия. Вращение от ведущего вала к ведомому передается силой трения. Каток 1 соединен с ведущим валом длин­ной направляющей шпонкой.

Предельные значения передаточного числа

u_max = ω₁ / ω_{2 min} ≈ r_{2 max} / r₁

u_min = ω₁ / ω_{2 min} ≈ r_{2 min} / r₁

Диапазон регулирования

Д = ω_{2 max} / ω_{2 min} = u_max / u_min = r_{2 max} / r_{2 min} ≤ 3

Дата добавления: 2015-06-04