2.8. Фрикційні передачі

Загальні відомості.

Робота фрикцій­ної передачі базується на використанні сил тертя, що виникають у зоні притиску робочих тіл, які, в залежності від конструкцій фрикцій­них передач, називаються колесами, котками, дисками, роликами або барабанами.

Перевагами фрикційних передач у порівнянні з іншими типами передач (наприклад, передач зачепленням) є:

• простота конструкції;

• можливість запобігання руйнуванню деталей передач, зумовлених перевантаженнями завдяки проковзуванню робочих тіл передачі;

• безшумність та безударність взаємодії робочих тіл передачі;

• можливість безступінчастого регулювання передаточного числа передачі.

Основними недоліками фрикційних передач є:

• нестабільність передаточного числа, зумовлена наявністю пружного ковзання робочих тіл;

• значні навантаження на вали передачі, зумовлені необхідністю притиску робочих тіл;

• відносно низький ККД передачі ( = 0,7...0,9);

• неможливість або недоцільність використання фрикційної передачі для передачі значних потужностей (фрикційні передачі використовуються для передачі потужностей, що не перевищують 20 кВт);

• підвищене зношення робочих поверхонь, зумовлений ковзанням, що знижує довговічність та надійність роботи фрикційної передачі.

Відповідно до особливостей використання та технологічних умов, фрикційні передачі поділяються :

1. За призначенням:

а) фрикційні передачі з нерегульованим передаточним числом;

б) фрикційні передачі з регульованим передаточним числом (варіатори):

2. За геометричною формою робочих тіл:

а) циліндричні фрикційні передачі (для передачі руху між паралельними валами);

б) конічні фрикційні передачі (для передачі руху між валами, осі яких

перетинаються).

3. За формою робочих поверхонь котків:

а) фрикційні передачі з гладкими робочими поверхнями;

б) фрикційні передачі з клинчастими робочими поверхнями.

4. За матеріалами для котків:

а) фрикційні передачі з металевими котками;

б) фрикційні передачі з неметалевими котками;

в) фрикційні передачі з комбінованими котками (один коток, як правило, ведучий, виконаний з металу, а інший - з неметалу).

Конструкції та матеріали фрикційних передач.

До найбільш поширених конструкцій фрикційних передач з нерегульованим передаточним числом належать: фрикційні передачі з циліндричними гладкими колесами (рис.2.8.1,а); фрикційні передачі з циліндричними клинчастими колесами (рис.2.8.1,б); фрикційні передачі з конічними гладкими колесами (рис.2.8.1,в).

Рис. 2.8.1. Фрикційні передачі з нерегульованим передаточним числом

Передаточне число фрикційної передачі визначається за формулою:

u = ₁ /₂ = d₂ /(d₁ · ) ,

де ₁, ₂ - відповідно кутова швидкість ведучого і веденого валів;

d₁ і d₂ – діаметри ведучого і веденого дисків;

 – коефіцієнт, що враховує пружне ковзання коліс ( = 0,995).

Фрикційні передачі з безступінчастим регулюванням передаточного числа називаються варіаторами. Найбільш поширеними варіаторами є: лобовий фрикційний варіатор, що містить ролик 1 та диск 2 (рис,2.8.3); фрикційний варіатор з роздвижними конічними дисками 1,2 та сталевим кільцем 3 (рис.2.8.2,а); фрикційний варіатор з конічними барабанами 1,2 та роликом 3, який може переміщуватися відносно своєї осі (рис.2.8.2,б).

a б

Рис. 2.8.2. Фрикційні передачі з регульованим передаточним числом (варіатори)

Принцип роботи варіатора розглянемо на прикладі лобового фрикцій­ного варіатора (рис.2.8.3).

Рис.2.8.3. Лобовий варіатор.

Найпростіший лобовий варіатор складається з ведучого ролика 1, що надає руху веденому диску 2. Ведений диск 2 притискаєтся до ролика 1 за допомогою пружини 3. Ролик може переміщатися уздовж своєї осі по направляючій шпонці 4. При переміщенні ведучого ролика 1 ближче до осі веденого диска 2, робочий діаметр веденого диска d₂ зменшується. При цьому передаточне число варіатора зменшується і кутова швидкість ₂ веденого диска 2 збільшується. При переміщенні ведучого ролика 1 далі від осі веденого диска 2, робочий діаметр веденого диска d₂ збільшується. При цьому передаточне число варіатора збільшується, що приводить до зменьшення кутової швидкості ₂ веденого диска 2. При переміщенні ведучого ролика за вісь веденого диска, змінюється напрямок обертання диска 2.

Основною кінематичною характеристикою варіаторів є діапазон регулювання (відношення найбільшої кутової швидкості веденого вала до його найменшої кутової швидкості):

D = _{2 max} / _{2 min} = U_max / U_min

Матеріали фрикційних передач.

Найбільш поширеними конструкційними матеріалами для виготовлення фрикційний передач є сталі марок ШХ15, 18ХГТ та 18Х2Н4МА, а також неметалічні матеріали (фібра, текстоліт, пластмаса, шкіра та інші).

Зусилля притиску робочих тіл фрикційної передачі.

Одним із найважливіших етапів розрахунку фрикційних передач є знаход­ження зусилля притиску робочих тіл, що забезпечує надійність роботи фрикційної передачі.