3433

[ ср] – допустимое напряжение на срез для гайки из бронзы 25-30 и для стальной гайки 70-75МПа.

КПД винтового механизма рассчитывается по формулам, как и для резьбового соединения. Для разных параметров материалов винта и гайки КПД может колебаться в пределах от 0,6…0,8.

В случае применения самотормозящих винтовых механизмов КПД меньше 0,5.

71

ТЕМА 10. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ И ВАРИАТОРЫ

10.1. Классификация, область применения, назначение, достоинства и недостатки фрикционных передач

Область применения. Во фрикционных механизмах передача движения осуществляется за счет сил трения между прижатыми друг к другу звеньями(двумя катками,, катком и плоским ползуном и т. д.).

Передаточное отношение в механизмах кинематического назначения может достигать i=25 и более, а в силовых передачах до i=15. Предаваемая фрикционными передачами мощность доходит до 300 кВт при окружной скорости до 25м/с.

Фрикционные механизмы находят также применение в приводах лентопротяжных устройств и счетно-решающих механизмов.

Достоинства.

а) простота конструкции и изготовления; б) бесшумность;

в) автоматическое предохранение от поломок при перегрузках; г) отсутствие мертвого хода;

д) возможность бесступенчатого регулирования передаточного отношения.

Недостатки.

а) наличие усилия, сжимающего катки; б) непостоянство передаточного отношения из-за проскальзывания; в) износ катков.

Классификация. Различают две группы фрикционных передач: с постоянным и регулируемым передаточным отношением. Передачи с постоянным передаточным отношением выполняются с параллельными и пересекающимися осями. В первом случае (рис.10.1) используют цилиндрические катки с внешним (а) или внутренним (б) касанием, во втором (рис.10.1,в) – конические катки.

При этом катки могут иметь гладкий или конический обод. Передачи с углом пересечения осей =900, телами трения которых являются диск или каток, называются лобовыми (рис.10.1,г).

72

Передачи с изменяемым передаточным числом отношений – вариаторы

– применяются в механизмах приводов силовых механизмов и приборов. Их можно подразделить на вариаторы с непосредственным касанием рабочих тел трения (рис.10.3,а) и вариаторы с промежуточным звеном (рис.10.3,б).

а)

б)

Рис. 10.3. Схемы фрикционных передач для преобразования вращательного движения в поступательное

75

10.2. Понятие об упругом скольжении при работе фрикционной передаче

При передаче окружного усилия участки поверхности ведущего катка подходят к точке контакта а сжатыми (обозначены частыми штрихами на рис.10.5), а отходят от точки b растянутыми (более редкие штрихи). На ведомом катке, наоборот, участки поверхности подходят к точке «а» растянутыми, а отходят от точки «b» сжатыми. Удлинение поверхности ведущего катка, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью ведомого катка, вызванное упругим изменением длин соприкасающихся участков, приводит к упругому скольжению, что вызывает отставание ведомого катка от ведущего.

Рис. 10.5. Упругое скольжение фрикционных катков

77

78

Коэффициент полезного действия:

где N1 – мощность на ведущем валу передачи.

Величина коэффициента полезного действия фрикционных передач колеблется в пределах 0,9…0,95.

10.5. Определение силы нажатия

вцилиндрической фрикционной передаче

Вслучае прижима катков друг к другу с определенной силой Q (рис.10.1) в месте касания при их вращении возникает сила трения F=Qf.

Если к ведомому катку 2 приложен момент сопротивления Т2, то вращение его будет возможно, когда сила трения F будет равна окружной

силе P= T2 r2 .

Для предотвращения проскальзывания в процессе работы(учитывая износ катков, вибрацию и т.д.) создают некоторый запас сцепления катков, характеризуемый коэффициентом запаса сцепления:

откуда необходимое усилие прижатия катков:

Коэффициент трения f=0,05 для пары сталь-сталь и чугун-чугун при работе в масле, f=0,1…0,15 для стальных катков при работе всухую. В силовых передачах коэффициент запаса сцепления К=1,25…1,5, в приборах К=3.

79

10.6. Расчет металлических катков фрикционной передачи на прочность

Материалы фрикционных катков должны иметь большие коэффициенты трения f, а также быть износостойкими. Чаще всего применяют: стали, чугун, текстолит, резину и кожу.

Металлические катки (из стали и чугуна) делают дисковой конструкции, катки малых диаметров сплошными заодно с валами или насадными. Клинчатые катки изготовляют с углом при вершине канавки 150, при этом количество канавок выбирается не более пяти.

Расчет на прочность. Контактные напряжения определяются по формуле Герца. Если в эту формулу подставить величины, выраженные через параметры передачи: удельную нагрузку, приведенный модуль упругости, приведенный радиус кривизны, то получим межосевое расстояние:

f – коэффициент трения материалов катков;

нр – допускаемое контактное напряжение сжатия: для пары сталь-сталь при работе всухую нр=(1,2…1,5)НВ; при работе в масле нр=(2,5…3,0)НВ МПа.

Передачи с катками из неметаллических материалов рассчитывают по допустимой удельной нагрузке [ ]:

Для пары текстолит-сталь или текстолит-чугун f=0,2 – 0,25, [ ]=40…80

Н/мм.

Диаметры катков с учетом скольжения:

Затем определяется необходимое усилие нажатия Q, нагрузки на валы.

80