Фрикционные передачи

Фрикционной передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения от одного вала к другому с помощью сил трения, возникающих между насаженными на валы и прижатыми друг к другу дисками, цилиндрами или конусами.

Фрикционные передачи можно классифицировать по нескольким признакам:

– по расположению осей валов(с параллельными осями, с пересекающимися осями и соосные);

– по форме тел качения(с гладкими цилиндрическими катками, рис. 1.37, а; катками с клинчатым ободом, рис. 1.37, б;с коническими катками, рис. 1.39; торовые, рис. 1.42; сферические и др.);

– по условиям работы(открытые – работающие всухую и закрытые – работающие в масляной ванне);

– по возможности регулированияпередаточного числа (с условно постоянным передаточным числом, с бесступенчатым регулированием передаточного числа – фрикционные вариаторы).

Рис.1.37. Фрикционные передачи с гладкими цилиндрическими катками и катками с клинчатым ободом

Достоинствафрикционных передач: простота конструкции, плавность и бесшумность работы, возможность безаварийной ситуации при случайной перегрузке, возможность плавного изменения передаточного числа на ходу машины. Главный недостаток фрикционных передач – значительная радиальная нагрузка на опоры валов, которая может до 35 раз превышать передаваемую окружную силу. Кроме того, фрикционные передачи не обеспечивают строгого постоянства передаточного числа при изменении нагрузки и имеют сравнительно невысокий КПД.

Фрикционные передачи находят применение в кузнечно-прессовом оборудовании (фрикционныепрессы, фрикционные молоты), металлорежущих станках, транспортирующих машинах (например, лебедки с фрикционным приводом); в приборах, счетно-решающих машинах и т.д. Наибольшее применение в машиностроении имеют фрикционные вариаторы. Принцип фрикционной передачи является основой технологического процесса в прокатных станах, основой работы рельсового и безрельсового колесного транспорта, однако эти вопросы являются предметом изучения специальных дисциплин.

Виды скольжения.При передаче вращающего момента за счет силы трения, возникающей на площадке контакта прижатых друг к другу катков, неизбежно возникает относительное проскальзывание их рабочих поверхностей, причем рабочая поверхность ведущего катка является опережающей, а рабочая поверхность ведомого катка – отстающей. Степень этого проскальзывания зависит от передаваемой окружной силы, упругих свойств материала катков и поэтому называется упругим скольжением, сопутствующим работе фрикционной передачи с катками любой формы.

Если линия контакта ведущего и ведомого катков параллельна осям валов (рис.1.37, а) или пересекается с осями валов в одной точке, то любая пара точек контакта будет иметь геометриче­ски одинаковую (не учитывая упругое скольжение) скорость, в противном случае (рис.1.37, б) скорости только одной пары точек контакта могут быть одинаковыми, а в остальных точках линии контакта неизбежно скольжение, которое тем больше, чем длиннее линия контакта. Такое скольжение зависит от формы катков, расположения их осей и поэтому называется геометрическим.

При перегрузках, когда сила трения на площадке контакта катков оказывается меньше окружной силы, ведомый каток останавливается, ведущий каток скользит по нему, и наступает буксование, приводящее к интенсивному местному износу ведомого катка. Скольжение является причиной износа, снижения КПД и непостоянства передаточного числа фрикционных передач.

Материалы тел качения фрикционных передач должны обладать высокой износостойкостью и прочностью рабочих поверхностей, возможно большим коэффициентом трения скольжения, высоким модулем упругости (для уменьшения упругого скольжения). Максимальную нагрузочную способность имеют катки из закаленной стали типа ШХ15, которые могут работать в масляной ванне и всухую. В силовых передачах применяются также чугунные катки и сочетания текстолитовых и стальных или чугунных катков. Кроме того, для изготовления катков или их облицовки (для повышения коэффициента трения) применяют кожу, резину, прорезиненную ткань, дерево, фибру и другие материалы. Катки из неметаллических материалов работают всухую.

При разных материалах тел качения ведущий каток делают из менее прочного материала во избежание образования задиров и лысок в случае буксования передачи. Принцип равной работо­способности тел качения при этом не нарушается, так как у фрикционных передач рабочая поверхность ведущего катка является опережающей и обладает большей нагрузочной способностью, чем рабочая поверхность ведомого катка.