10.2. Общие вопросы конструирования

Фрикционные передачи и вариаторы применяют в широком диапазоне мощностей — от очень малых( в приборах) до сотен киловатт. Для больших мощностей конструируют фрикционные передачи с большимчислом точек контакта.

10.2. Общие вопросы конструирования

Необходимую для работы фрикционной передачи силу прижатия тел качения можно получить несколькими способами, в том

числе автоматически изменяющимся прижатием с изменением передавамоментамого .

Большинство современных вариаторов и передач выполняют с автоматическим прижатием. Однако в этом случае при изменении передаваемого момента передача некоторое время пробуксовывает, пока сила прижатия не достигнет значения, достаточного для передачи вращающего момента. Это приводит к значительному скольжению и нагррабочихтел. ву

Форму тел качения передач с постоянным передаточным отношением выбирают такой, чтобы было чистое качение на всей площадке контакта. Поэтому передачи с коническими роликами должны иметьобщ уювершину конусов в точке О (см. рис. 10.1, б).

Тела качения выполняют с начальным касанием по линии или в точке. При начальном касании по линии необходимо обеспечить высокую точность изготовления и сборки передачи, исключающую возможные перекосы рабочих тел, которые приводят к нару-

передача обладает высокой нагрузочной способностью (коэффициент трения велик), но при проскальзывании возможны значительный нагрев в зоне контакта и повреждение рабочих поверхно-

чи, хотя и снижает коэффициент трения. Для таких передач характерна высокие долговечность и надежность. Их работу описывает контактно-гидродинамическая теория смазки. В зоне контакта ввиду высоких контактных давлений повышается вязкость масла и, как следствие, сопротивление сдвигу слоев масляной пленки, разделяющей рабочие тела. В результате этого возможна передача значительных касательных сил через масляную пленку в зоне контакта. Для смазывания фрикционных передач следует применять

197

Глава 10. Фрикционныепе редачи вариаторы

специальные высокотяговые масла, увеличивающие коэффициент трения в зоне контакта. К ним относят зарубежные масла Santotrac-50, отечественные аналоги ВТМ-1 и ВТМ-2 и другие, у

Материалы рабочих тел. Рабочие тела фрикционной передачи должны обладать рядом особых свойств, обусловленных спецификой работы фрикционной пары. К ним относят высокие значения коэффициента трения, модуля упругости (для обеспечения значительных сил прижатия и уменьшения гистерезисных потерь),

можно отнести шарикоподшипниковую сталь ШХ15 с твердостью рабочих поверхностей 62…65 HRC. При ее применении следует

включения плохо сопротивляются их действию, что приводит к снижению ресурса передачи в несколько раз. Возможно также использование стали 18Х2Н4МА , у которой нет этого недостатка.

Передачи с рабочими телами из закаленных сталей, работают, как прави,мас. лео

Специальные фрикционные пластмассы с целлюлозным напол-

нителем. Это такие материалы, как16 Л, 24 А, КФ-3. Их коэффициент трения может достигать 0,5, они являются наиболее перспективными.

Текстолит широко применяют при работе без смазочного ма-

При работе со смазочным материалом коэффициент трения скольжения зависит от скорости скольжения. Для оценки коэффициента трения можно воспользоваться формулой Ю.Н. Дроздова [21], полученной на основе контактно-гидродинамической теории смазки и экспериментальныхданных.

198

10.3. Расчетфрикцион ныхпередач

10.3. Расчет фрикционных передач

Во фрикционных передачах с постоянным передаточным отношением первоначальный контакт рабочих тел может быть по линии или в точке. Под действием сил прижатия первоначальный контакт распространяется по площадке, на которой действуют контактные напряжения. При обкатывании фрикционных тел друг по другу каждая точка поверхности подвергается периодическому воздействию нормальной и касательной сил, вследствие чего основной причиной выхода из строя фрикционных передач с металлическими роликами, работающих в масле, является усталостное выкрашивание поверхностей. Поэтому фрикционные передачи следует рассчитывать по контактным напряжениям на усталостнуюпрочность .

Большинствофрикционных передач можносвести к расчетной схеме контакта двух цилиндров. Максимальные контактные нормальные напряжения, возникающие при контакте двух цилиндрических тел, можно приближенно выразить формулой Герца (при

1 2 0,3):

веденныйрадиус кривизцили. ндровы При работе фрикционной передачи в зоне контакта также дей-

ствуют касательные силы, материал рабочих тел находится в сложном напряженном состоянии. Влияние касательных нагрузок учитывают выбором соответствующих допускаемых контактных напряжений.

Твердость рабочих тел из закаленной шарикоподшипниковой стали или высоколегированных сталей, подвергнутых цементации

199

Глава 10. Фрикционныепе редачи вариаторы

безсмазочногоматериала

[ ]H 0 2000 2200 МПа .

Дляфрикционных передач, рабочиетела которых изготовлены из улучшенных сталей( средняя твердость материала 320 НВ), напряжение, МПа,

[ ]H 0 (3,5 4,0) H HB.

При ограниченном ресурсе допускаемые контактные напряжения можно определять так же, как и для зубчатых передач (см.

[ ]H [ ]H 0 6 25 106 ,

N HE

где NHE — эквивалентное число циклов нагружения, которое зависитот режима нагружения и характерадействия механизмаc жатия фрикционныхтел.

Если силы прижатия рабочих тел изменяются в зависимости от передаваемой нагрузки, то изменяются и контактные напряжения. С учетом изменения контактных напряжений эквивалентное числоциклов

где T1, n1 — вращающий момент и частота вращения, соответствующие режиму с наибольшей нагрузкой; Ti, ni, ti — вращаю-

щий момент, частота вращения и время i-го режима нагружения;

t — ресурс передачи( время работы), ч; nз —число контактов рабочего тела за один оборот. Значения Ti, ni и ti выбирают из циклограммынагружения (см. рис. 11.21).

200