Матеріали та конструкції деталей фрикційних передач

Вимоги до матеріалів фрикційних котків: високий модуль пружності для зменшення пружного ковзання та втрат потужності на перекочування котків; високий коефіцієнт тертя ковзання; висока контактна міцність та стійкість проти спрацьовування для забезпечення потрібної довговічності передачі.

Найчастіше використовують такі поєднання матеріалів для виготовлення ведучого та веденого котків: загартована сталь - загартована сталь забезпечує контактну міцність передачі та високий ККД (сталі типу ШХ15 із термообробкою, твердість 50-55 HRC. У тихохідних передачах сталі 40Х, 40XH).

Чавун - чавун (або сталь) забезпечує високу несучу здатність передачі.

Текстоліт, фібра - сталь, чавун мають широке застосування у середньо- та малонавантажених передачах. Завдяки високим значенням коефіцієнта тертя вимагають меншої сили притискання котків.

Шкіра, деревина, гума - сталь, чавун використовують у малонавантажених передачах та передачах приладів. Ці матеріали мають низьку стійкість проти спрацьовування, але високий коефіцієнт тертя.

Котки фрикційних передач із неметалевих матеріалів завжди повинні працювати без змащування. Як правило, ведучий коток виготовляють із більш м'якого матеріалу, щоб запобігти місцевому спрацьовуванню (утворенню лисок) на робочій поверхні веденого котка при випадковому буксуванні.

Конструкція котків фрикційних передач. Форма котків залежить від матеріалами, з яких ці котки виготовлені.

Металеві котки (із сталі чи чавуну) виготовляють дискової форми, а котки малих діаметрів роблять суцільними разом із валом (рис. 20.4, а, б). Робочі поверхні металевих котків повинні мати малі параметри шорсткості (Ra 0,63-0,32).

Котки з неметалевих матеріалів виготовляють збірними насадної конструкції (рис. 20.4, в-е): маточина з чавуну або сталі призначена для закріплення дисків або кілець із гуми 1, текстоліту 2, деревини чи шкіри 3.

Натискні пристрої фрикційних передач. Притискання котків фрикційних передач можна здійснити різними способами. Спосіб притискання має суттєве значення для роботи передачі. Постійне притискання допустиме тільки у передачах, що передають постійне робоче навантаження. У передачах, із змінним навантаженням, бажано, щоб сила притискання котків зміню­валася автоматично відповідно до навантаження. Довговічність та ККД таких передач більші, оскільки в цьому разі не виникають надмірні сили при передаванні малих робочих навантажень.

Ha рис. 20,5, а, б показані схеми натискних пристроїв, що забезпечують постійну силу притискання котків за допомогою стиснутої пружини і за допомогою ваги спеціального тягарця на важелі.

Гвинтовий натискний пристрій, що забезпечує автоматичне регулювання сили притискання конічних котків, показано на рис. 20.5,в. Автоматично діючого пристрою є передача із самозатяжним кільцем (рис. 20.5,г). Крім основних котків, передача має додатковий холостий ролик 1 та масивне жорстке кільце 2, що охоплює з невеликим початковим натягом усі три котки.

Види руйнування котків і критерії їхнього розрахунку Допустимі контактні напруження та тиски

Сила притискання котків у фрикційних передачах спричинює на їхніх робочих поверхнях значні контактні напруження. При обкочуванні котків зона їхнього контакту постійно змінюється, то контактні напруження мають циклічний характер, до того ж у кожній точці робочої поверхні котка один цикл зміни напружень відбувається за один оберт. При зміні напружень у металевих котках, що працюють в умовах змащування, руйнування робочих поверхонь відбувається внаслідок втомного викришування. При роботі котків без мастила руйнування здійснюється внаслідок нагрі­вання та відшаровування частинок матеріалу робочих поверхонь. Щоб запобігти таким формам руйнування металевих котків фрикційних передач, слід обмежувати контактні напруження на робочих поверхнях, що здійснюється відповідним розрахунком котків на міцність.

Робочі поверхні котків, виготовлених із неметалевих матеріалів, зазнають спрацьовування через значно більше пружне ковзання у зоні контакту. Зменшити спрацьовування робочих поверхонь таких котків можна обмеженням навантаження, що припадає на одиницю довжини лінії контакту (тиску).

Деякі рекомендації для визначення допустимих контактних напружень для котків фрикційних передач, що встановлені досвідом експлуатації передач, а також допустимі тиски наведені у таблиці 20.1.