книги из ГПНТБ / Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин учеб. пособие для студентов вузов

двадцать

первая

§21.1. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ С ПОСТОЯННЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ

Фрикционные катки применяются для передачи непосредствен­ ным соприкосновением движения между валами с параллельными или пересекающимися осями. Как в том, так и в другом случае

Возможность передачи движения и силы от ведущего звена к ве­ домому обеспечивается тем, что ведомые и ведущие звенья прижи­ маются друг к другу или к промежуточным звеньям при помощи силы, например силы упругости пружины. Возникающая под дей­ ствием прижимающей силы в зоне контакта звеньев сила трения устанавливает определенную связь между ведущим и ведомым звеньями.

Максимальное значение силы трения в зоне контакта звеньев называется силой сцепления.

На рис. 21.1 изображена фрикционная передача с цилиндриче­ скими катками. Если к ведомому звену 2 приложен момент сопро­ тивления М 2 , то для преодоления его со стороны цилиндрического катка / к цилиндрическому катку 2 должна быть приложена окруж­

паса сцепления. При условии, что k> 1, цилиндрические катки будут катиться друг по другу без скольжения, т. е. их окружные скорости будут одинаковы:

440

Это дает возможность определить передаточное отношение

скими катками является необходимость при значительном моменте Мг сил сопротивления прижимать фрикционные катки друг к другу

Одним из средств, способствующих уменьшению нажатия на катки, а следовательно, и уменьшению давления на подшипники, является применение катков из материала с большим коэффициен­

Если угол ß взять достаточно малым, то при заданном значении силы F нажа­ тие может быть значительно умень­ шено по сравнению с цилиндрическими

2fl

\2

777777, 777777,

1

441

катками таких же размеров. Взяв, например, ß = 30°, можно уменьшить давление Q в 2 раза по сравнению с давлением на цилиндрические катки при том же д..

Передача движения клинча­ тыми катками сопровождается боксованием. При заданном ре­ жиме работы устанавливаются определенные угловые скорости cöj и ш3 клинчатых катков.

Если длина зоны контакта невелика, то приближенно можно считать, что боксованне отсут­

ствует на средних окружностях зоны контакта радиусов гх и л2 , т. е. передаточное отношение можно приближенно определять по формуле (21.1), приняв в качестве гх и г2 радиусы средних окруж­ ностей желоба.

Конические катки, схематически изображенные на рис. 21.3, применяют для передачи движения непосредственным соприкосно­ вением между валами с пересекающимися осями. Катки катятся друг по другу без скольжения только при совпадении вершин конусов с точкой пересечения осей катков, и тогда передаточное отношение может быть определено по формулам для конической

442

§21.2. ФРИКЦИОННЫЕ ПЕРЕДАЧИ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ

Втечение двух последних десятков лет к приводным механизмам предъявляются особые требования, одним из которых является возможность плавно изменять в некоторых пределах передаточное отношение. Наиболее просто этот вопрос может быть решен при­ менением фрикционных передач с регулируемым передаточным отношением. Этим, собственно, и объясняется наличие чрезвы­ чайно большого количества отличающихся друг от друга принци­ пиально или только конструктивно фрикционных передач. Рас­ смотрим лишь некоторые типы фрикционных передач с регулируе­ мым передаточным отношением.

На рис. 21.4 изображена лобовая фрикционная передача, в ко­ торой изменение передаточного отношения достигается смещением ролика / вдоль оси. Если радиус ролика rlt а средний радиус диска 2 для зоны контакта г2 , то передаточное отношение

В отдельных точках зоны контакта ролика и лобового диска наблюдается скольжение, аналогичное скольжению в передаче клинчатыми катками. При приближенных расчетах этим боксованием можно пренебречь.

Нажатие лобового диска на ролик осуществляется за счет упру­ гой деформации пружин.

На р'ис. 21.5 изображена схема двойной лобовой передачи, в ко­ торой подвижный ролик 3 зажимается между двумя лобовыми дисками 1 и 2. Смещая ролик

443

сила сцепления возбуждается нажатием одного конуса через про­ межуточное звено на другой конус. В передаче (рис. 21.6, в) усилие нажатия осуществляется за счет деформации охватывающего ко­ нусы кольца 3. С целью разгрузки валов конусов / и 2 от изгибаю1 щих усилий между коническими барабанами помещен промежуточ­ ный ролик 4. Механизм появления усилия автоматического нажатия можно представить себе следующим образом. Если размеры кольца таковы, что радиальный зазор между кольцом и коническими бара­ банами невелик, то при неподвижном барабане / кольцо висит свободно (рис. 21.7). Сообщая вращение барабану /, приведем этим самым в движение кольцо 3, что вызовет изменение зазора между кольцом и коническими барабанами. После того, как зазор будет выбран, кольцо будет прижиматься к ведомому и ведущему бара­ банам тем сильнее, чем больше момент сил сопротивления, прило­ женный к ведомому барабану 2. «Втягивание» кольца ведущим

трения Fy и F2 со стороны ведущего и ведомого конусов и соответ­

каждая из точек А и В касания кольца с конусом располагается внутри угла трения, построенного для противоположно располо­

444

зазор между кольцом и конусами. В передаче с торообразными дисками (рис. 21.8) изменение пере­

даточного отношения производится поворотом промежуточного ролика 3, расположенного между двумя дисками 1 и 2. Поворотом ролика 3 достигается изменение сопряженных радиусов гх и г2 на ведущем 1 и ведомом 2 дисках. С целью увеличения передавае­ мого момента и равномерного распределения усилия нажатия сде­ лано три промежуточных ролика.

На рис. 21.9 изображена кинематическая схема фрикционной передачи с регулируемым передаточным отношением. С приводным валом 2 жестко связан диск 1, имеющий рабочую поверхность в виде части поверхности тора, по которой, как по желобу, могут перека­ тываться ролики 3. Оси последних закреплены на подвижном по­

и увлекут в своем движении поводок 6 и лобовой диск 5. Положение роликов регулируется перестановкой вдоль оси неподвижного кольца 4, вызывающей изменение наклона оси роликов <3. Так как с этим связано изменение сопряженных радиусов, то передаточное отношение также изменяется. Эта передача является эпицикличе­ ской, потому что ролики 3 совершают сложное вращательное дви­ жение.

Определим передаточное отношение рассматриваемой передачи для заданной установки роликов (рис. 21.9).

По формуле для эпициклических передач, при неподвижном кольце 4

откуда

(21.11)

446

Так как т'ъ, г3 и гъ — переменны, то, изменяя положение оси ролика 3, меняем передаточное отношение. _

В рассматриваемом приводе регулируемая фрикционная пере­ дача соединена с планетарным редуктором, у которого колесо гх неподвижно, а поводком является эксцентричный палец на валу лобового диска 5, на котором может вращаться блок зубчатых колес z8 — г» сателлита. Центральное колесо zB с внутренним венцом является ведомым звеном.

§21.3. ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ В РЕГУЛИРУЕМЫХ

ФРИКЦИОННЫХ ПЕРЕДАЧАХ ОТ УВЕЛИЧЕНИЯ НАГРУЗКИ

Врегулируемых фрикционных передачах передаточное отно­ шение-гик это указывалось в § 21.1, обычно определяется отно­

шением средних радиусов активных поверхностей трения. Однако с увеличением ширины ролика ошибка будет возрастать и при некотором ее значении передаточное отношение нужно определять

силами трения, распределенными по длине активной части обра­ зующей. Направление сил трения в каждой точке образующей ко­ нуса противоположно скорости скольжения точек образующей ко­ нуса относительно точек ролика. Если M — точка образующей ведомого конуса, окружная скорость которой равна окружной ско-

447

рости ролика, т. е. бок-

Неизвестное смещение х точки M можно определить из условия равновесия ведомого конуса, т. е. из уравнения

где г\ и Г'І — средние радиусы для каждой из зон скольжения на ведомом конусе.

448

Подставив значения Mî и Mo в формулу (21.15) и произведя преобразования, получаем

Перед радикалом в выражении (21.19) необходимо взять знак плюс, потому что точка M делит образующую AB внутренним, а не внешним образом, как это получилось бы при знаке минус.

Смещение х точки M относительно середины ролика зависит от нагрузки, приложенной к ведомому конусу. Это смещение будет

зуются полностью.

Рассматривая равновесие ролика, находим, что точка на ведо­ мом конусе, в которой боксованне отсутствует, смещается в сторону большего основания конуса, а на ведущем конусе на такую же величину — в сторону меньшего основания. Каждое из этих сме­ щений, при данной установке паразитного ролика и постоянной угловой скорости приводит к уменьшению угловой скорости ведо­ мого конуса с увеличением нагрузки, прикладываемой к нему.

Сопряженные радиусы Rx и R2, определяющие передаточное

собой приращения средних радиусов, появившиеся вследствие приложения нагрузки.

t5 С. Н. Кожевников