3.1.2 Достоинства и недостатки. Применение фрикционных передач

Достоинства фрикционных передач:

а) простота тел качения;

б) равномерность вращения, что позволяет применять фрикционные передачи в машинах при высоких скоростях, а также в приборах, например в приборе для проверки точности зубчатых колес;

в) возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения.

Последнее является решающим для применения фрикционных передач, так как передачи зацеплением не допускают бесступенчатого регулирования,

Недостатки фрикционных передач:

а) большие нагрузки на валы и подшипники или необходимость применения специальных конструкций с разгруженными опорами; например, при коэффициенте трения 0,25 и запасе сцепления 1,5 сила взаимодействия между телами качения в 6 раз превышает полезную окружную силу;

б) необходимость специальных нажимных устройств для прижатия одного тела качения к другому, которые не требуются в передачах зацеплением;

в) опасность повреждения передачи при буксовании и в отдельных случаях неравномерный износ тел качения;

г) невозможность, в отличие от передач зацеплением, получения абсолютно точных средних передаточных отношений из-за проскальзывания и неизбежных погрешностей диаметров тел качения, а поэтому невозможность применения передачи при необходимости жесткой кинематической связи, не допускающей накопления ошибок в относительном угловом положении валов.

Основное применение фрикционные передачи имеют в бесступенчатых вариаторах. Современные фрикционные вариаторы могут конкурировать с электрическими и гидравлическими, отличаясь своей простотой и малыми габаритами при достаточно высоком к. п. д. Фрикционные передачи для постоянного передаточного отношения довольно широко применяют в приборах. Применение этих передач в машиностроении весьма ограничено, так как обычно оказывается целесообразнее применять зубчатые передачи, имеющие меньшие габариты, оказывающие меньшие силовые воздействия на опоры и не требующие специальных нажимных устройств. Большое применение имеют передачи колесо - рельс и колесо - дорожное полотно самоходного транспорта.

3.1.3 Расчетные зависимости для определения сил прижатия тел качения фрикционных передач.

Для передачи окружной силы F фрикционной передачей тела качения должны быть прижаты одно к другому с силой F_n (рисунок 3.1):

где - коэффициент трения; S - запас сцепления, принимаемый в силовых передачах 1,25-1,5, а в передачах приборов до 3.

Расчетные значения коэффициентов трения: сталь по стали в масле 0,04-0,05; сталь по стали или по чугуну всухую 0,15 – 0,2; сталь по текстолиту всухую 0,2-0,3.

По силе Q ведут расчет на прочность тел качения, а также расчет валов и подшипников передачи.

Передаточное отношение фрикционной передачи (рисунок 3.1 а и б):

,

где n₁ и n₂ -частота вращения ведущего и ведомого тел качения, об/мин; R₁ и R₂ - соответственно их радиусы; ξ - коэффициент, учитывающий скольжения и изменяющийся от 0,995 для передач, работающих всухую, до 0,95 для вариаторов, работающих в масле, при значительных передаточных отношениях.

Фрикционные передачи основаны на использовании сил трения в контакте тел вращения под действием силы прижатия (рисунок 3.1).

Сила трения на ведущем и ведомом катках F_тр имеет противоположное направление по отношению к окружной силе F_t. Момент Т₂, представляющий собой сопротивление движению рабочего органа машины, направлен в сторону, противоположную вращению ведомого катка.

Во всех фрикционных передачах должно быть соблюдено соотношение, определяющее их работоспособность:

где k-коэффициент запаса сцепления, гарантирующий работу передачи без буксования при перегрузках – окружная сила; – коэффициент трения.

Расчетная зависимость определения сил прижатия тел качения имеет следующий вид: