Лекции по детали машин / Лекция 08

Лекция № 8 (2 часа)

Фрикционные передачи и вариаторы

План лекции:

1. Принцип действия. Классификация. Область использования передачи.

2. Основные типы вариаторов и их характеристика. Критерий работоспособности.

3. Основы расчетов фрикционных передач.

1. Фрикционная передача – это механическое устройство для передачи вращательного движения с вала на вал, которое осуществляется за счет сил трения в месте контакта тел вращения катков, сидящих на валах и прижатых друг к дуругу переменной силой.

Рис. 1

Условие движения передачи:

(1)

или

,

откуда

Нарушение условия (1) ведет к пробуксовке и повышенному износу деталей, в данном случае цилиндров.

Фрикционные передачи делятся на 2 большие группы:

• Нерегулируемые c i=const;

• Регулируемые (вариаторы) с i=var, позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступенчатые регулированные).

Каждая из указанных групп охватывает большое количество передач, различающихся конструктивно и по назначению: передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с промежуточным фрикционным элементом или без него; и т.д.

Схема одной из простейших нерегулируемых передач дана на рисунке 1. Для нее имеем:

,

следовательно

Рис. 2

На рисунке 2 представлена схема простейшего лобового фрикционного вариатора, для которого имеем:

,

,

,

тогда

- диапазон регулирования (главная кинетическая характеристика вибраторов).

Применение нерегулируемых передач ограничивается кинематическими цепями приборов, так как в силовых механизмах они проигрывают по габаритам, надежности и КПД зубчатым передачам. Вариаторы же используют там, где требуется бесступенчатое регулирование. На практике вариаторы работают в диапазоне мощностей до 40 кВт в зависимости от конструкции.

2. Типы вариаторов – самостоятельно

- Вариатор с раздвижными конусами (рис.3)

- Торовый вариатор (рис.4)

Рис. 3

Рис. 4

3. Рабочие поверхности фрикционных передач выходят из строя вследствие:

• Износа при работе без смазки;

• Зазоров, связанных с буксованием при перегрузках и недостатке смазки.

Все эти виды разрушений связаны с контактными напряжениями. Поэтому основным критерием работоспособности фрикционных передач является их контактная усталостная прочность (выносливость).

Расчет этих передач базируется на формуле Герца:

1. Для контакта тел по линии (цилиндры, конусы, торцевые и т.д.)

2. Для начального контакта тел в точке (шары и т.д.)

При этом для закаленных стальных катков при начальном контакте по линии и хорошей смазке:

=(1000…1200), МПа;

При начальном контакте в точке:

=(2000…2500), МПа;

Для текстолита при начальном контакте по линии:

=(80…100), МПа;

Остальные расчеты ведутся с зубчатыми передачами.