9.2 Коническая фрикционная передача

Фрикционная передача между валами с пересекающимися осями (рис. 9.2) осуществляется коническими катками.

Рис. 9. 2

На рис. 9.2 использованы обозначения: – конусное расстояние; – диаметры оснований конусов; - конусные углы; – средние диаметры катков.

Передаточное число:

Силы в конической передаче определяют по размерам средних сечений катков, в которых лежит условная точка приложения нормальной прижимной силы (рис. 9.3).

Рис. 9. 3

Условия работоспособности конических фрикционных передач также, как и цилиндрических, могут быть представлены выражениями (9.1) и (9.2), где окружная сила .

9.3 Вариаторы

Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения на ходу угловой скорости ведомого вала при постоянной скорости ведущего.

В зависимости от формы тел качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.

В лобовых вариаторах бесступенчатое изменение угловой скорости ведомого вала достигается передвижением малого катка вдоль вала, то есть изменением диаметра (рис. 9.4).

Рис. 9. 4

Максимальное и минимальное значения передаточного отношения

Так как , диапазон регулирования лобового вариатора

В вариаторах с раздвижными конусами промежуточным элементов является клиновой ремень (рис. 9.5).

Рис. 9. 5

Плавное изменение угловых скоростей ведомого вала достигается раздвижением или сближением конусных катков.

Максимальное и минимальное значение передаточного числа.

Диапазон регулирования:

(9.14)

Торовые вариаторы (рис. 9.6) состоят из двух соосных катков с тороидной рабочей поверхностью и двух промежуточных роликов. Торовые катки закреплены на концах валов. Вращение от ведущего вала к ведомому передается двумя роликами, свободно установленными на осях. Изменение угловой скорости ведомого вала достигается поворотом роликов с помощью рычажного механизма. При повороте роликов изменяются радиусы контакта .

Рис. 9. 6

Текущее значение передаточного отношения

Из всех вариаторов торовые наиболее компактны, имеют минимальное скольжение и высокий КПД (до 0,95), но требуют высокой точности изготовления и монтажа.

9.3. Расчет на прочность фрикционных передач

При расчете на прочность основным критерием работоспособности является контактная выносливость (сопротивление усталости), которая оценивается допускаемым контактным напряжением (рис. 9.7).

Рис. 9. 7

Наибольшее контактное напряжение определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров, при этом условие прочности имеет вид:

где – нормальная нагрузка (к поверхности контакта) на единицу длины контактных линий; - сила, нормальная к площади контакта; - рабочая длина контактных линий; - приведенный радиус кривизны; - приведенный модуль упругости.

где индексы 1 и 2 относятся к ведущему и ведомому звену соответственно.

Усталостный характер нагружения учитывается в (9.16) выбором допускаемого напряжения .

КПД фрикционных передач зависит от потерь в подшипниках и от потерь на скольжение. Скольжение зависит от деформации поверхности катков, а потери в подшипниках зависят от нагрузки на валы. Для открытых фрикционных передач , для закрытых .