Фрикционные передачи.
Общие сведения.
Передачи, в которых при движении от ведущего к ведомому звену передается силами трения.
Простейшая передача состоит из двух гладких цилиндрических тел (колес, дисков, роликов, катков), сжатых между собой с целью получения силы трения.
Делятся на две группы:
1.передачи нерегулируемые, т.е. с постоянным передаточным числом;
2.регулируемые передачи (вариаторы) позволяют плавно и бесступенчато изменять передаточное число.
Q
1
группа:
T
1
1
F t2 Ft1
Q
2
Условие работоспособности:
(1)
Е
сли
,
то произойдет буксование
, где
-
коэффициент запаса по сужению
,
-
коэффициент трения;
(2)
– усилие сжатия.
Из формулы (2): чтобы изменить Q, можно увеличить коэффициент трения f, засчет применения негладких, а клиновидных роликов.
Материалы для изготовления колес.
Сталь+сталь со смазочным материалом.
f=0.040.05
Применяют в быстроходных закрытых фрикционных передачах, часто включаемых и выключаемых.
Сталь+сталь без смазки.
f=0.150.2
Применяют в открытых тихоходных передачах непрерывного действия.
Сталь+неметалл (текстолит).
f=0.20.3
Достоинства:
Простота конструкции и изготовления.
Бесшумность работы.
Возможность плавного регулирования передаточного числа.
Безударное включение.
Недостатки:
Большое усилие прижатия колес (большая нагрузка на опоры).
Значительный и неравномерный износ из-за проскальзывания.
Невысокий КПД (до 90% - в закрытых, до 80% - в открытых).
Фрикционные передачи U=const применяются в машиностроении крайне редко, в основном в приборах, где требуется плавность, бесшумность и безударное включение.
Напротив, фрикционные вариаторы широко распространены в промышленности ( автомобильные коробки передач).
Кинематика фрикционных передач и вариаторов.
В фрикционных передачах окружная скорость колеса несколько меньше окружной скорости ведущего в связи с проскальзываением.
Различают 3 вида скольжения:
1.
Буксование:
2. Упругое скольжение:
Скорости на площадке контакта различны: max на краю площадки.
3. Геометрическое скольжение:
Связано с неравенством окружных скоростей на площадке контакта по ширине колеса (см. лобовой вариатор). Скольжение является причиной износа, низкого КПД и непостоянства передаточного отношения.
Фрикционные вариаторы.
Лобовой вариатор – простейший вариатор.
Q
1
b
R1
R
2
2
b- ширина ведущего диска;
R1- радиус ведущего диска;
R2- радиус ведомого диска.
(без
учета скольжения),
т.к.
,
при уменьшении R2
- u
тоже уменьшается.
b
V
2
V=V1-V2
2
V2
V
1
R
2
-
со скольжением.
Чем больше b и меньше R2, тем больше скольжение.
Основной характеристикой вариатора является диапазон его регулирования.
Теоретически, если R2min0, то диапазон регулирования Д0.
На
практике:
,
что объясняется резким возрастанием
(
геометрического скольжения) при малых
значениях R2,
т.к.
.
Это может привести к износу, резкому снижению КПД и остановке.