Передача винт гайка с трением качения (шарико-винтовые и шарико-подшипниковые)
9. Принцип работы, передаточное отношение и виды скольжения в фрикционных передачах.
Фрикционные передачи – передачи, в которых движение от ведущего тела к ведомому передается за счет сил трения.
Если цилиндрический ролик заменить коническим, то можно получить коническую фрикционную передачу.
Если одно из тел качения выполнить с переменным радиусом качения, то получим фрикционную передачу с переменным передаточным отношением, т. е. вариатор.
Лобовый вариатор
Передаточное отношение в фрикционных передачах
- коэффициент скольжения
V1, V2 – окружная скорость ведущего и ведомого тела.
Условие, при котором будет передаваться движение
,
- сила притяжения
Важнейшей характеристикой
вариатора является диапазон регулирования
Достоинства фрикционных передач:
1. Простота конструкции
2. Плавность и бесшумность работы
3. Возможно бесступенчатое регулируемое передаточное отношение
4. не боятся перегрузов
Недостатки фрикционных передач:
1. Большие нагрузки на валы и опоры
2. Не высокий КПД (Ƞ = 0,9-0,85)
3. Непостоянства передаточного отношения
4. Невысокая долговечность
5. Требуется специальное прижимное устройство
Скольжение во фрикционных передачах
Скольжение является причиной низкого КПД, большого износа и непостоянства передаточного отношения.
Различают 3 вида скольжения:
1. Буксование
2. Упругое
3. Геометрическое
Буксование наблюдается, когда Ft > Fтр ( Окружная сила > силы трения)
В этом случае ведущий каток вращается, а ведомый останавливается => происходит местный износ ведомого катка.
Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта
Если бы катки
были абсолютно жесткие, то первоначальный
контакт по линии
В зоне контакта образуется небольшая площадка
В следствии контакта на уч-ке 1-2 волокна ведущего катка сжаты, а на ведомом растянуты.
В следствии контакта сжатых и растянутых волокон будет происходить скольжение ( 2-3%).
Геометрическое скольжение связано с неравенством скоростей на площадке ведущего и ведомого тел качения. Оно является определяющим. Природу геометрического скольжения рассматривают на примере лобового вариатора.
По ширине ролика окружная скорость будет постоянной и равной V1. По радиусу диска скорость будет изменятся пропорционально
Vск=V1 – V2
10. Виды повреждения и расчет на прочность фрикционных передач.
1. Усталостное выкрашивание
2. Износ
3. Заедание
Усталостное выкрашивание характерно для передач, работающих в масле. В зоне 2х цилиндров, сжатых по образующим, образуется площадка, на которой возникает нормальное контактное напряжение σН и касательное напряжение δН.
Из-за вращательных катков напряжения σН и δН будут переменными и изменятся по отнулевому прерывистому циклу.
При длительном действии переменных напряжений, а также из-за наличия концентрации напряжений в виде микронеровностей ,действующие напряжения могут превзойти предел выносливости. При этом на рабочих поверхностях появляются углосклонные микротрещины, направленные под углом к поверхности из-за наличия сил трения.
Расклеивание эф. смазки приводит к увеличению размера микротрещин и увеличивает их количество.
При накатываниии ответный поверхности на микротрещину, трещина закрывается и в ней начинает расти гидростатическое давление и происходит скалывание кромки.
Износ
Наблюдается при буксировании несмазываемых передачах ( Ft > Fтр )
Ведомое останавливается – ведущее вращается – износ.
Заедание
Связано с ростом температуры в зоне контакта, причиной роста которой является буксование и износ. С ростом температуры вязкость смазки уменьшается и в какой-то момент происходит ее разрыв, металлический контакт и микросварка поверхности при дальнейшем движении происходит отрыв материала с менее прочной поверхности.
Все виды повреждения связаны с величиной контактного напряжения. Поэтому расчет на контактную прочность фрикционных передач является основным. В основе этого расчета лежит формула Герца, которая для контакта с цилиндром стальных вдоль образ. Имеет следующий вид:
- коэфициент, характеризующий мех.
свойство материалов колес.
ν1, ν2 – коэфициент Пуассона
Е1, Е2 – модули упругости
-
удельная нормальная нагрузка
FН – усилие прижатия
K
– длина контактной линии
Ft – окружная сила
(T1 – момент)
- приведенный радиус кривизны
«+» - внешний контакт роликов
«-» - внутрений контакт роликов
1,
2
– радиус кривизны колес колес.
;
- формула для проверки расчетов фрикционных
передач на проверочную прочность.
В проектирующем расчете провер.:
