4.6. Фрикционные передачи, вариаторы и передачи с гибкой связью

Во фрикционных передачах движение от ведущего звена к ведомому передаётся за счёт сил трения, возникающих между прижатыми друг к другу колёсами. Различают фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением (рис.36, а, б, в) и фрикционные вариаторы (с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения).

На рис. 36 показаны: г- лобовой (торцевой) вариатор, в котором при передвижении ролика с постоянным радиусом R₁ изменяется рабочий радиус R₂ диска; д - сдвоенный лобовой вариатор, в котором путём пере­ме­­щения промежуточного ролика изменяются R₁ и R₂; е - вариатор с конус­ными барабанами и промежуточным роликом, при осевом перемещении которого изменяются рабочие радиусы барабанов; ж - реверсивный лобо­вой вариатор, у которого осевым перемещением двух связанных между собой верхних дисков осуществляется контакт одного из них с нижним диском; з - грибовидный вариатор.

По характеру преобразования движения фрикционные передачи делятся:

- на передачи для преобразования вращательного движения ведущего звена во вращательное движение ведомого, при этом оси валов могут располагаться параллельно (рис.36, а) или пересекаться, обычно под углом /2 (рис.36, в);

- передачи для преобразования вращательного движения в поступа­тель­ное и наоборот (рис. 36, б);

- передачи для преобразования вращательного движения в винтовое и наоборот.

Передаточное отношение фрикционных передач

u = ₁/₂ = a_у R₂/R₁ ,

где а_у = 1,0021,03-коэффициент упругого скольжения, R₁,R₂ - радиусы кри­виз­ны поверхности катков в месте их контакта.

Необходимая сила прижатия колёс F_r (рис. 36, а, б) определяется из условия работы передачи без проскальзывания (буксования) в зависимости от наибольшей окружной силы F_t

F_r = K F_t/ f = K T₂ / f R₂ ,

где Т₂- момент сопротивления на ведомом катке; R₂ - радиус ведомого катка, К- коэффициент запаса сцепления, К = 3.

Рабочие поверхности металлических катков фрикционных передач, рабо­тающих в масле при жидкостном трении, разрушаются из-за усталостного выкрашивания под действием переменных контактных напряжений _Н, выз­ванных силой нажатия.

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 _Н и коэффициента трения f. Поэтому расчёт передач выполняют на основе условия контактной прочности

_Н  [_Н] ,

где [_Н] - допускаемое контактное напряжение, принимают равным 800...1200 МПа для металлической пары, а для катков из текстолита при работе без смазывания оно равно 80... 100 МПа.

3

При проектном расчёте в качестве первого расчётного параметра для передач с гладкими цилиндрическими катками принимают межосевое расстояние, мм,

а  (u + 1) (0,418/(u [_Н]))² Е_пр К Т₂/ _ba f ,

где Е_пр- приведённый модуль упругости материалов катков; _ba-коэффи­циент шири­ны b катка, _ba= b/a = 0,2...0,4 ; 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

d₁=2a/(u+1) ; d₂=d₁ u/а_у.

Ширина катков

b= _ba a.

При расчёте конической фрикционной передачи из условия контактной прочности определяется средний диаметр меньшего катка

3

d ₁ 0,9 (1 + u²) К Е_прТ₁ /(u f _bd [_H²) ,

где _bd=b/d - коэффициент ширины катка по диаметру, _bd= 0,2...0,6 для открытых передач, для точных закрытых передач _bd=0,8...1,2.

Средний диаметр большого катка

d₂ = d₁ u/а_у ,

ширина катков

b = d₁ _bd .

Остальные размеры катков принимаются конструктивно.

Передачи гибкой связью применяются для передачи вращения между валами при больших межосевых расстояниях. Передача состоит из ведущего и ведомого колёс (роликов, шкивов, барабанов или звёздочек) и охватывающей их гибкой связи (ремни, шнуры, цепи).

Расчёт плоско- , клиноремённых и цепных передач излагается в курсах “Прикладная механика” и “Детали машин”. Приближённый расчёт тяговой способности применяющихся в приборах передач гибкими шнурами обычно основывается на формуле Эйлера, позволяющей установить связь между окружной силой на шкивах или роликах, коэффициентом трения ремня о шкив и углом охвата меньшего шкива.

Основными критериями работоспособности цепных передач являются износостойкость и прочность цепей, исходя из чего рассчитывается шаг цепи, подбирается стандартная цепь и определяются все параметры передач.