2.4 Фрикционные передачи

Принцип действия и классификация

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, возникающих в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия Fn. Условия работы: Ft≤F,

где Ft – окружная сила, F – сила трения между катками.

F=Fn·f,

где f – коэффициент трения.

В зависимости от назначения все фрикционные передачи делят на:

1) передачи нерегулируемые (с постоянным передаточным отношением);

2) передачи регулируемые, или вариаторы (с бесступенчатым изменением передаточного отношения).

В зависимости от расположения осей валов:

1) цилиндрические;

2) конические;

В зависимости от условий работы различают открытые (работают всухую) и закрытые (работают в масляной ванне) передачи.

б)

а)

Рисунок 1 - Принцип действия фрикционных передач

(а- цилиндрическая фрикционная передача; б – коническая фрикционная передача)

Фрикционные передачи с постоянным передаточным числом используют преимущественно при небольших нагрузках – в приборах, где требуется плавность и бесшумность работы. Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости.

В фрикционной передаче с гладкими цилиндрическими катками:

i=n₁/n₂=d₂/[d₁(1-ε)];

где ε≈0,01…0,03 – коэффициент скольжения;

Коническую фрикционную передачу используют для передачи движения между валами с пересекающимися осями.

Без учета проскальзывания i≈ d₂/d₁

Учитывая что, d₂=2Rsinδ₂, d₁=2Rsinδ₁, для конической передачи получаем:

i=sinδ₂/ sinδ_1;

i=tgδ₂/ ctgδ_1;

Силы прижатия F_п1 и F_п2 определяют из уравнений.

КF_t=fF_n=fF₁/sinδ₁, КF_t=fF₂/sin δ₂,

где К – запас сцепления.

Вариаторы

Лобовой вариатор

Ведущий ролик можно перемещать по валу. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра d₂ ведомого диска. Если перевести ролик на противоположную сторону диска, можно получить изменение направления вращения ведомого вала – свойство реверсивности.

Максимальное и минимальное значения передаточного отношения:

i_max=d_2max/d₁ ,

i_min=d_2min/d₁ ,

Основной характеристикой вариаторов является диапазон регулирования D:

D= i_max/ i_min= d_2max/ d_2min

– основная характеристика лобового вариатора. Теоретически d_2min →0, а D→∞.

Практически D≤3, т.к. при малых d₂ значительно возрастает скольжение и износ, а КПД падает.

Простота конструкции и возможность реверсирования обеспечивают лобовым вариатором широкое применение в маломощных передачах приборов.

Рисунок 2 - Лобовой вариатор

Рисунок 3 - Вариатор с раздвижными конусами

Вариатор с раздвижными конусами.

Предающим элементом служит клиновой ремень или специальная цепь. Винтовой механизм управления раздвигает одну и сдвигает другую пару конусов одновременно на одно и то же значение. При этом ремень перемещается на другие рабочие диаметры без изменения своей длины.

Торовый вариатор.

На ведущем и ведомом валах установлены чашки, выполненные по форме круглого тора. Между чашками зажаты ролики. Изменения передаточного отношения достигают поворотом роликов вокруг осей. Оси роликов всегда расположены симметрично относительно оси чашек. В торовых вариаторах малое скольжение, КПД до 0,95.

Рисунок 4 - Торовый вариатор

Дисковый вариатор

Момент передается за счет трения между набором ведущих и ведомых дисков. Изменение передаточного отношения достигают перемещением ведущего вала относительно ведомого.

Рисунок 5 – Принципиальные схемы вариаторов

(а- конусный с передвигающимся ремнем, б - шаровой простой, в- конусный,

г – лобовой двухдисковый, д – шаровой сдвоенный)

Способы прижатия катков:

2 способа: 1) с постоянной силой

2) с переменной силой

Постоянное прижатие создается деформацией системы, установкой пружины и т. д.

Переменное – специальными нажимными устройствами:

Шариковое самозатягивающееся (см. эскиз торового вариатора);

Винтовые нажимные устройства.

Способ прижатия влияет на к.п.д, постоянство передаточного отношения, износ и контактную прочность