3.4.3. Материалы катков

К материалам катков предъявляются следующие требования:

• высокий модуль упругости для уменьшения упругого скольжения;

• высокий коэффициент трения для уменьшения требуемой силы нажатия;

• высокая контактная прочность для обеспечения необходимой долговечности.

Сочетание “закаленная сталь - закаленная сталь ” обеспечивает компактность и высокий КПД передачи. Сталь ШХ15 при HRC60.

Сочетание “чугун – чугун (сталь)” требует высокую твердость рабочих поверхностей (отбеленный чугун). Катки из “текстолита (фибры) по стали” требуют меньшей силы в связи с высоким коэффициентом трения.

Катки из кожи, дерева, резины по стали или чугуну дают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Быстроходные фрикционные передачи работают в условиях смазки. Однако смазка способствует разрушению рабочих поверхностей, но отказываться от нее нельзя, так как при больших скоростях происходит быстрый нагрев.

3.4.4. Расчет передач с параллельными осями валов

Сила прижатия, нормальная к линии контакта колес с цилиндрическим ободком, находится по формуле:

,

где — коэффициент тяги,

обозначив

,

где — коэффициент запаса сцепления, принимаемый в силовых передачах 1,25-1,5, а в передачах приборов до 3 /1, с. 183/,

получим

.

При , .

Для определения силы нажатия исходной является мощность на ведомом валу. Но при этом надо знать потери в передаче, размеры которых при проектном расчете неизвестны. Учитывая это, силу прижатия можно определить, допуская небольшую погрешность, по величине мощности на ведущем валу (в кВт):

; ,

где — окружная скорость, м/с;

— мощность на ведущем валу, Вт;

тогда:

;

где D₂ — диаметр ведомого катка, мм;

n₂ — число оборотов в минуту ведомого вала.

Межосевое расстояние А равно

,

если , то

;

если , тогда

;

умножим числитель и знаменатель первого члена на , получим:

.

Окончательно:

.

Подставив из этого выражения в формулу для Q получим:

.

(1)

Знак плюс — при внешнем касании, минус — при внутреннем.

Усилие нажатия вызывает на опорной поверхности катков значительные контактные напряжения. При этом разрушение поверхностей происходит в результате усталостного выкрашивания. Поэтому расчет катков силовых фрикционных передач сводится к определению габаритов из условия ограничения контактных напряжений.

Величина наибольших контактных напряжений при сжатии 2-х цилиндров, оси которых параллельны, (при μ=0,3) определяется по формуле Герца:

(2)

где — величина наибольших контактных напряжений при сжатии;

E_пр — приведенный модуль продольной упругости;

b — ширина катков (цилиндров);

— приведенный радиус кривизны.

Для цилиндрических катков:

.

(3)

;

где E₁ и E₂ — модули продольной упругости материалов ведущего и ведомого катков.

Отношение называется коэффициентом ширины катка (колеса),

обычно ;

Подставив в формулу (2) значение Q из формулы (1) и ρ из формулы (3), заменив и приняв , после преобразования получим:

.

Величина принимается в различных пределах в зависимости от материала катков передачи. Так, при работе “сталь по стали” в масле