DM_1 / Деталі машин КЛ [Стадник В. А

б) закриті – захищені від забруднення з мащенням рідкими мастилами (оливами).

8.4. Переваги і недоліки фрикційних передач.

Переваги:

а) простота конструкції і обслуговування; б) плавність і безпечність роботи;

в) можливість безступінчастого регулювання передатного числа, причому без зупинки передачі;

г) запобігання поломці деталей внаслідок перевантаження

Недоліки:

а) непостійність передатного числа внаслідок проковзування котків;

б) велике навантаження на вали та опори від притискної сили Fr і

необхідність її регулювання; в) велике і нерівномірне зношування робочих поверхонь котків при

буксуванні; г) обмеження потужності, що передається, до 20 кВт і колової

швидкості до 25 м/с (для закритих передач – до 250 кВт); д) порівняно низький коефіцієнт корисної дії η = 0 ,9 ÷ 0 ,95 (для

зубчастих передач η = 0 ,96 ÷ 0 ,98 ).

8.5. Основні фактори, що визначають якість фрикційної передачі.

Робота фрикційної передачі супроводжується явищами ковзання в контакті котків. Ковзання котків є причиною спрацьовування котків, зменшення ККД та зміни передатного числа.

Розрізняють три види ковзання: буксування, пружне та геометричне ковзання.

Буксування характеризується зупинкою веденого котка, визваною його перевантаженням. В результаті його зупинки по поверхні веденого котка відбувається його місцеве спрацювання та вихід з ладу. Для запобігання

130

буксуванню потрібно передбачити достатній запас зчеплення, який вибирається на стадії проектування передачі.

Пружне ковзання. Теоретично колова швидкість у контакті котків однакова для обох котків, тобто

котків.

Оскільки матеріали котків мають пружні властивості, то в результаті навантаження котків замість контакту по лінії в дійсності одержуємо контакт на площинці, обмеженій точками А і С (рис. 8.2, а).

У навантаженій передачі моментами T1 і T2 ділянки робочої поверхні ведучого котка 1 наближаються до точки А стиснутими (позначені короткими штрихами), а відходять від точки С розтягнутими (довгі штрихи). На веденому котку 2 навпаки, ділянки робочої поверхні наближаються до точки А розтягнутими, а відходять стиснутими. Зміна знаку деформації на поверхнях контактуючих котків відбувається в деякій точці В, яка знаходиться між точками А і С. В цій точці сила тертя стає меншою від колової сили. У зв'язку з

131

цим у границях кута α відрізняють кут спокою αc і ковзання αs , у границях якого видовжена поверхня ведучого котка 1 дотикається до стиснутої поверхні

2 веденого котка, що приводить до пружного ковзання Vs (рис. 8.3, б).

Відповідним чином змінюються напруження σ1 і σ2 на спряжених поверхнях

(рис. 8.3. в). На площинці контакту є тільки одна лінія, де лінійні колові

називається коефіцієнтом пружного ковзання котків. Для стальних котків пружне ковзання незначне ε ≈ 0 ,002 ; для текстоліту та сталі ε ≈ 0 ,01, а для гуми та сталі ε ≈ 0 ,03 .

Геометричне ковзання залежить від геометричної форми контактуючих поверхонь котків і обумовлене різницею у значеннях, а інколи і напрямках швидкостей контактуючих точок ведучого і веденого котків. Наприклад, у передачі з клинчастими котками (рис. 8.4, а) чисте кочення має місце тільки в одній точці – полюсі кочення, де V1 =V2 ; в інших точках відбувається

ковзання Vs .

В лобовій фрикційній передачі (рис. 8.4. б) при роботі на холостому ходу

геометричне ковзання Vs характеризується двома рівновеликими

трикутниками I,в Під навантаженням відбувається зменшення швидкості V2

веденого диска 2, трикутники II,в стають рівновеликими,полюс кочення

зміщається на величину відносно середини контактної лінії. При значному збільшенні навантаження, коли полюс переміщається до кінця контактної лінії, наступає буксування.

Таким чином повністю уникнути геометричного ковзання неможливо, оскільки воно залежить від геометричної форми поверхонь контакту. Проте на

132

прикладах (рис. 8.4, а, б і в) можна зробити висновок, що із зменшенням висоти клинового виступу h або ширини ведучого котка 1 можна зменшити величину геометричного ковзання Vs , тим самим збільшивши ККД передачі. Слід відмітити, що найдосконалішими є фрикційні передачі, в яких немає геометричного ковзання.

8.6. Матеріали фрикційних котків.

Вимоги: високий коефіцієнт тертя f , модуль пружності E , висока зносостійкість.

Застосовують поєднання матеріалів:

1.Загартована сталь по загартованій сталі. Рекомендовані сталі: 40ХН; 18ХГТ; ШХ15 та ін. Твердість HRC 60.

2.Чавун по сталі або чавуну у відкритих передачах. Робочі поверхні вибілюють.

3.Текстоліт, гетинакс або фібра по сталі.

гумма по чавуну або сталі – f = 0 ,45 ÷ 0 ,6 .

8.7. Конструкції фрикційних котків.

Котки бувають металічні і комбіновані. Металічні котки малих діаметрів виконують суцільними (рис. 8.5, а); ведені котки виконують з дисками (б), рідше - зі спицями.

133

Рис. 8.5. Конструкції шківів.

В комбінованих фрикційних котках (в) основою служить маточина, на якій закріпляються неметалічні диски, кільця, обшивка і т. п. частіше всього за допомогою різьбових деталей. При відносно великій ширині циліндричних котків обід виконують злегка випуклим для зменшення шкідливого впливу геометричного ковзання. В клинчастих котках (г) з метою попередження можливого заклинювання приймають кут α > 15˚. Кількість клинових виступів не більше z = 3; 4. Для зменшення шкідливого геометричного ковзання висоту клинового виступу h виконують невеликою, звичайно h ≈ 0 ,04d1 .

8.8. Натискні пристрої фрикційних передач.

Постійне за величиною притискання допустиме при передачі постійного за величиною колового зусилля. При змінному навантаженні притискання повинно змінюватись автоматично відповідно його величині.

Рис. 8.6. Натискні пристрої для фрикційних передач

134

Пристрій для постійного притискання за допомогою пружин (рис. 8.6, а) дозволяє здійснювати періодичне регулювання сили притискання.

Автоматичне притискання фрикційних дисків може здійснюватися самозатягуванням елементів передачі, а також натискними пристроями кулькового або гвинтового типу. Ведучий коток 1 передачі з самозатягуванням (рис. 8.6, б) вільно повертається на шарнірно закріпленій плиті. Під дією колової сили Ft виникає момент Ft × lt , який повертає плиту навкруги осі О3.

Внаслідок того, що lo3o1 + lo1o2 > lo3o2 коток 1 притискається до котка 2. Щоб не було заклинювання передачі, необхідно мати tgγ ³ f ′, де f ′ - зведений коефіцієнт тертя.

У кульковому (рис. 8.6, в) і гвинтовому (рис. 8.6, г) натискних пристроях між валом 3 і котком 2 передбачена можливість обмеженого відносного руху. Коток 2, що затягується в обертання котком 1, у початковий момент здійснює відносно вала 3 поворот на деякий кут. Завдяки ковзанню поверхонь лунок по кульках (або вигвинчуванню котка 2 із вала 3) коток 2 притискається до котка 1 з тим більшою силою, чим більший опір на валу 3.

8.9. Геометричні, кінематичні і силові співвідношення при розрахунку

циліндричних фрикційних передач.

Фрикційну передачу з паралельними осями валів і з робочими поверхнями циліндричної форми називають циліндричною. Схема найпростішої фрикційної передачі з гладкими котками і постійним передатним числом показана на рис. 8.7, а.

135

Рис. 8.7. Схема циліндричної фрикційної передачі: а – з зовнішнім дотиканням; б – з внутрішнім дотиканням

Геометричний розрахунок передачі. Основними розмірами

циліндричної фрикційної передачі є: діаметр ведучого котка d1 , діаметр веденого котка d2 , міжосьова відстань a та ширина котків b .

Зв’язок між осьовою відстанню та діаметрами котків виражається залежностями:

де u - передатне число передачі.

b = a ×ψ a ; де ψ a = 0 ,20...0 ,40 - коефіцієнт ширини котків.

Кінематика передачі. З урахуванням коефіцієнта пружного ковзання ε

V1 −V2 = ε , звідки

V1

звідки d2 = n1d1 (1 - ε ) = d1 × u(1 - ε ); n2

або передатне число

136

8.10.Геометричні, кінематичні і силові співвідношення при

розрахунку конічних фрикційних передач.

Фрикційна передача між валами, осі яких перетинаються (рис. 8.8) здійснюється конічними котками. Кут між осями валів може бути різним,

частіше всього ∑ = δ 1 + δ 2 = 90°, де δ 1 , δ 2 - кути при вершинах конусів ведучого і веденого котків.

137

Рис. 8.8. Схема конічної фрикційної передачі.

Котки конічної фрикційної передачі – це зрізані конуси, що взаємно дотикаються по твірній, а вершини конусів знаходяться у точці перетину осей валів. Остання умова потрібна, щоб запобігти геометричному ковзанню в контакті котків.

Геометричний розрахунок передачі.

Основними розмірами конічної фрикційної передачі є середні діаметри

ведучого та веденого котків dm1 і dm2 , зовнішня Re та середня Rm конусні відстані, робоча ширина котків b , кути при вершинах δ 1 і δ 2 (рис. 8.8).

Справедливі такі співвідношення між параметрами: зовнішня конусна відстань

діаметр веденого котка

138

de1 = 2 Re sinδ 1 , одержуємо без урахування пружного ковзання формулу для визначення передатного числа

середніх перерізів котків, в яких лежить умовна точка прикладання рівнодіючої