Детали машин / Konspekty_lekcii / Конспекты лекций / Лекция 22. Рычажные передачи. Фрикционные передачи

5. Цилиндрическая фрикционная передача

Устройство, основные геометрические и силовые соотношения

Фрикционную передачу с параллельными осями валов и с рабочими поверхностями цилиндрической формы называют цилиндрической. Простейшая фрикционная передача с гладкими катками и постоянным передаточным числом показана на рис. 22.23. Один вал d1 устанавливают на неподвижных подшипниках, подшипники другого вала d2 — плавающие. Катки 1 и 2 закрепляют на валах с помощью шпонок и прижимают один к другому специальным устройством с силой Fr. Цилиндрические фрикционные передачи с гладкими катками применяют для передачи небольшой мощности (в машиностроении до 10 кВт); эти передачи находят широкое применение в приборостроении. Для одноступенчатых силовых цилиндрических фрикционных передач рекомендуется u 6.

Определите конструктивные исполнения прижимных устройств цилиндрических фрикционных передач, показанных на рис. 22.23 и 22.32.

Аналогичное назначение имеет цилиндрическая фрикционная передача

скатками клинчатой формы (см. рис. 22.24).

Впередачах с клинчатыми катками при данной силе F, прижатия одного катка к другому нормальные силы между рабочими поверхностями, а следовательно, и силы трения значительно больше, чем в передачах с гладкими катками (тем большие, чем меньше угол клина).

Это позволяет снизить в передачах с клинчатыми катками силу Fr в 2 — 3 раза.

Число клиновых выступов для катков принимают равным z = 3…5 (рис. 22.33). При z > 5 условие равномерного прилегания всех рабочих поверхностей таких катков ухудшается. Мощность этой передачи достигает 15 кВт.

Недостатки: большое изнашивание клиновых выступов катков; сложность изготовления катков; более низкий КПД η 0,88 0,9 , чем в передаче с

гладкими катками ( η до 0,92).

21

Цилиндрические фрикционные передачи могут быть выполнены с гладкими выпуклыми или выпукло-вогнутыми катками (рис. 22.34, а, б, в). Имеются и другие конструктивные разновидности фрикционных цилиндрических передач.

Геометрические параметры передачи (см. рис. 22.33). Межосевое расстояние

где ψa 0,2 0,4 - коэффициент ширины обода катка по межосевому расстоянию.

Для компенсации неточности монтажа на практике ширину малого катка (см. рис. 22.32) принимают, мм:

Силы в передаче. Для обеспечения работоспособности фрикционных передач необходимо прижать катки (см. рис. 22.33) силой нажатия Fr таким образом, чтобы соблюдалось условие (22.1), т. е.

где Rf – максимальная сила трения; Ft, – передаваемая окружная сила; f– коэффициент трения (выбирается по табл. 22.1). Отсюда сила нажатия

Fr Ft / f или

где Кс – коэффициент запаса сцепления; вводится для предупреждения про-

22

буксовки от перегрузок в период пуска передачи (для силовых передач Кс = 1,25 - 1,5; для передач приборов Kc = 3 - 5).

По схеме, показанной на рис. 22.13,

Подставив формулу (22.13) в формулу (22.12), определим силу нажатия

6. Коническая фрикционная передача.

Фрикционную передачу с пересекающимися валами и катками, рабочие поверхности которых конические, называют фрикционной конической передачей. На рис. 22.25 показана фрикционная коническая передача с постоянным передаточным числом. Ее устройство аналогично цилиндрической фрикционной передаче. Прижимной каток конической передачи обычно меньший, так как при этом необходима меньшая сила нажатия. Угол 8 между осями валов (рис. 22.25) может быть различным. Как правило,

δ δ1 δ2 900 , (2.19)

Рис. 22.25

где δ1 — угол при вершине конуса ведущего катка; δ2 — угол при

вершине конуса ведомого катка. Для нормальной работы передачи необходимо, чтобы общая вершина конусов лежала в точке пересечения геометрических осей валов. Коническая фрикционная передача может быть нереверсивной (чаще) и реверсивной. Ее применяют для передачи небольшой мощности (до 25 кВт).

23

Опишите кратко устройство конической фрикционной передачи. Какой каток делается прижимным в конической фрикционной передаче?

Геометрические параметры передачи (см. рис. 22.25). 1. Конусное расстояние (из ∆ AO1O)

Силы в передаче. В конической фрикционной передаче действующие силы определяют по размерам средних сечений катков (см. рис. 22.25). Условие работоспособности для конической фрикционной передачи аналогичное ранее рассмотренному.

Силу нажатия катков определяют по формуле

24

7. Фрикционные вариаторы

Фрикционный механизм, предназначенный для бесступенчатого регулирования передаточного числа, называют фрикционным вариатором или просто вариатором. Вариаторы выполняют в „виде отдельных одноступенчатых механизмов с непосредственным касанием катков (см. рис. 22.26) или с промежуточным диском (см. рис. 22.27 и 22.28). Основная кинематическая характеристика вариатора — диапазон варьирования угловой скорости (передаточного числа) ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала:

Лобовые вариаторы (см. рис. 22.26). Ведущий каток 1 радиуса R1 устанавливается на валу на скользящей шпонке и может перемещаться вдоль оси. Ведомый каток 2 радиуса R2 закреплен на валу неподвижно. За счет нажимного устройства создается сила трения, необходимая для работы вариатора. Бесступенчатое изменение угловой скорости в этом вариаторе достигается перемещением вдоль вала ведущего катка 1, при этом R1 = const; R2≠ const. Отсюда передаточное число

Лобовой вариатор позволяет изменять направление и частоту вращения ведомого вала, останавливать его на ходу без выключения привода.

Увеличится или уменьшится передаточное отношение вариатора (см. рис. 22.16), если малый каток перемещать к центру большого? Как классифицировать лобовой вариатор по взаимному расположению осей валов?

Торовые вариаторы (см. рис.22.27). На концы валов насажены две торовые чашки 1 и 2. Вращение от ведущей чашки к ведомой передается промежуточными дисками 3, свободно вращающимися на осях 4. Угловая скорость ведомой чашки изменяется при одновременном повороте осей 4 вокруг шарнира 5. При этом изменяются радиусы R1 и R2 чашек 1 и 2, т. е. R1≠ const;

R2≠ const. Отсюда

u = R2/R1≠ const.

Для торовых вариаторов диапазон варьирования

В какое положение необходимо поставить промежуточный диск 3, чтобы передаточное число и было равно единице (см. рис. 22.27)? Правильно ли показано направление вращения ведомого катка у торового вариатора. Как классифицировать рассматриваемый вариатор по взаимному расположению осей валов.

Вариатор с коническими катками (см. рис. 22.28). На ведущем и ведо-

25

мом валу установлены катки 1 и 2 с рабочими поверхностями конической формы. Вращение от ведущего катка 1 к ведомому 2 передается промежуточным диском 3 цилиндрической формы, свободно вращающимся на оси 4. Пружина 5 обеспечивает необходимую силу нажатия для нормальной работы вариатора. При перемещении промежуточного диска 3 вдоль оси 4 радиусы R1 и R2 ведущего 1 и ведомого 2 катков изменяются. В данной конструкции вариатора. R1≠ const; R2≠ const. Отсюда

u= R2/R1≠ const.

Диапазон варьирования для вариаторов с коническими катками

ДRmax / Rmin 2 .

Всовременном машиностроении применяют вариаторы с принципиально различными схемами. В данной книге рассмотрены наиболее распространенные конструкции фрикционных вариаторов.

Вариаторы находят практическое применение в машиностроении (в станках, прессах, конвейерах и т. п.), приборостроении и других отраслях промышленности.

На рис. 22.26 показана схема дискового фрикционного вариатора.

Рис. 22.26

Контрольные вопросы

1.Где применяются рычажные передачи?

2.Перечислите основные элементы рычажных передач.

3.Перечислите основные достоинства и недостатки рычажных передач.

4.Почему передача называется качалка – тяга?

5.В чем заключается проектный расчет рычажных передач?

6.Какие проверочные расчеты производят для элементов рычажных передач?

26

7.По перечисленным признакам классификации дайте характеристику передаче, изображенной на рис. 22.29.

8.Укажите основные достоинства и недостатки фрикционной передачи, работающей в режиме пробуксовки катков.

9.Можно ли рекомендовать фрикционную передачу для точных делительных механизмов?

10.Почему ведомый каток рекомендуют изготовлять из более износостойкого материала?

11.Каким материалом покрывают катки, показанные на рис. 22.30?

12. Назовите силовые параметры фрикционной передачи, показанные на рис. 22.23.

13.Чем обусловлено скольжение в закрытой фрикционной передаче?

14.Дайте определение передаточного числа.

15.Запишите формулу передаточного числа при условии известных частот вращения ведущего и ведомого валов п1, и п2.

16.Чем объяснить, что КПД в закрытых передачах больше, чем в открытых?

17.Объясните процесс усталостного выкрашивания рабочих поверхностей катков закрытых передач (см. рис. 22.31, б).

18.Каково основное назначение фрикционной передачи с катками клинчатой формы?

19.Дайте определение условию работоспособности фрикционной передачи.

20.Как назвать передачу, показанную на рис. 22.34, г? Для чего она предназначена?

21.Опишите кратко устройство конической фрикционной передачи. Какой каток делается прижимным в конической фрикционной передаче?

22.Зависит ли сила нажатия катков от коэффициента трения? Если да, то как? От каких геометрических параметров передачи зависит эта сила?

23.Как классифицировать вариатор с коническими катками по взаимному расположению осей валов?

24.Дайте определение основной кинематической характеристики вариатора?

27