Вычислив межосевое расстояние, определяем размеры катков по формулам:

D₁=2a/(i+1), D₂=D₁i, b=_aa,

причем должно соблюдаться условие bD₁, а ширину обода малого катка принимают на 2...5 мм больше расчетной, так как возможно осевое смещение катков из-за неточностей изготовления и сборки.

Допускаемые контактные напряжения устанавливают в зависимости от материалов катков, твердости НВ рабочих поверхностей или предела прочности при изгибе _ви и условий работы передачи. Ориентировочно для стальных катков, работающих всухую, [_H]=1,2...1,5 НВ, МПа; для стальных катков, работающих в масляной ванне, [_H]=2,4...2,8 НВ, МПа; для чугунных катков [_H]l,5_ви; для текстолитовых катков [_H]=80...100 МПа.

Расчет неметаллических катков, материал которых не подчиняется закону Гука, ведут по нагрузке q на единицу длины контактной линии по условию

q=Q/b[q],

где Q – сила прижатия катков; b – ширина катков; [q] – допускаемая удельная нагрузка; для пластмасс ориентировочно [q]=40...80 Н/мм, для дерева [q]=2,5...5 Н/мм, для резины [q]=10...30 Н/мм, для кожи [q]=15...25 Н/мм.

Так как Q=2kT₁/(fD₁), a D₁=2a/(i+1), то, приняв q=[q], получим формулу для проектного расчета передач с неметаллическими катками

.

Конические фрикционные передачи (рис. 85, б) преобразовывают вращательное движение между валами, оси которых пересекаются, причем обычно угол между осями =₁+₂=90°, где ₁ и ₂ – половины углов при вершине конусов ведущего и ведомого катков. В конических передачах скольжение теоретически отсутствует.

Основными геометрическими параметрами передачи являются (рис. 85, б): конусное расстояние , где D₁ и D₂ – диаметры катков.

Для передачи крутящего момента необходимо катки прижать друг к другу, создав силу нормального давления N и обеспечив условие

kF_t=F_mp=fN,

где k – коэффициент запаса сцепления; F_t=2T₁/D_1m – окружная сила; f – коэффициент трения. Для определения силы Q₁ прижатия катков разложим эту силу по реальным направлениям на составляющие N и Q₂ (рис. 85, б), тогда

Q₁=Nsin₁, Q₂=Nsin₂.

Из этих равенств видно, что для обеспечения одной и той же силы нормального давления N надо к ведущему катку приложить силу Q₁ или к ведомому – силу Q₂, причем Q₁<Q₂, если ₁<₂. Отсюда следует, что выгодно нажимным делать меньший каток.

У ортогональных передач (=90°), для которых D₂/D₁=tg₂, передаточное число можно также определить по формуле i=tg₂=ctg₁. Для конических фрикционных передач рекомендуется i<4, а их КПД =0,85...0,9.Критерий работоспособности и принципы расчета конических фрикционных передач аналогичны рассмотренным ранее для цилиндрических передач, но основным расчетным параметром следует считать средний диаметр D_m большего (обычно ведомого) катка, так как в основном именно этот размер определяет габариты передачи.

На рис. 87 представлена схема реверсивной конической фрикцион-ной передачи винтового пресса, в которой ведущие катки 1 поочередно сцепляются с ведомым катком 2, причем ведомый вал меняет направление вращения, а винт получает рабочий и обратный ход. Обычно катки такой передачи делают из чугуна, а обод ведомого шкива покрывают кожаной лентой, прорезиненной тканью или прессованным асбестом; иногда обод ведомого катка изготовляют из пластмассы.

Рис. 87

Вариатором или бесступенчатой передачей называется механизм для плавного изменения передаточного отношения. В машиностроении фрикционные вариаторы используют в силовых приводах, мощность которых колеблется от небольших величин до десятков и даже сотен киловатт. Вариаторы бывают одно- и двухступенчатые.

Основной кинематической характеристикой любого вариатора является диапазон регулирования Д, равный максимальному передаточному отношению, деленному на минимальное

Д=i_max/i_min.

Для одноступенчатых вариаторов преимущественные значения Д=3...6. С увеличением диапазона регулирования снижается КПД вариатора.

На рис. 85, в изображена схема лобового вариатора, в котором оси взаимно перпендикулярны, а изменение скорости ведомого вала происходит за счет осевого перемещения ролика. Лобовой вариатор допускает реверсивные вращения ведомого вала при одностороннем вращении ведущего. Ведущим звеном в лобовой передаче может быть либо ролик, либо работающий торцом диск. Передаточное число лобового вариатора

i=₁/₂=x/r,

а диапазон регулирования

Д=i_max/i_min=R_max/R_min.

На рис. 85, г представлена схема двухконусного вариатора с параллельными осями. Изменение передаточного отношения происходит за счет перемещения с помощью винтового механизма промежуточного цилиндрического катка 3, зажатого между рабочими поверхностями конических катков 1 и 2.

Так как i_max=D_max/D_min, а i_min=D_min/D_max, то диапазон регулирования Д=i_max/i_min= .

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. Применяются в силовых передачах 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 повреждения катков в случае буксования передачи.