Фрикционной передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения от одного вала к другому с помощью сил трения, возникающих между насаженными на валы и прижатыми друг к другу дисками, цилиндрами или конусами.
Фрикционные передачи можно классифицировать по нескольким признакам:
по расположению осей валов (с параллельными осями, с пересекающимися осями и соосные); по форме тел качения (с гладкими цилиндрическими катками, рис.5.1, а; катками с клинчатым ободом, рис. 5.1б; с коническими катками, рис.5.4; торовые, рис5.8; сферические и др.); по условиям работы (открытые — работающие всухую и закрытые — работающие в масляной ванне);
по возможности регулирования передаточного числа (с условно постоянным передаточным числом, с бесступенчатым регулированием передаточного числа — фрикционные вариаторы). I
Достоинства фрикционных передач: простота конструкции, плавность и бесшумность работы, возможность безаварийной ситуации при случайной перегрузке, возможность плавного изменения передаточного числа на ходу машины. Главный недостаток фрикционных передач — значительная радиальная нагрузка на опоры валов, которая может до 35 раз превышать передаваемое окружное усилие. Кроме того, фрикционные передачи не обеспечивают строгого постоянства передаточного числа при изменении нагрузки и имеют сравнительно невысокий КПД.
|
|
Фрикционные передачи находят применение в кузнечно-прессовом оборудовании (фрикционные прессы, фрикционные молоты), металлорежущих станках, транспортирующих машинах (например, лебедки с фрикционным приводом); в приборах, счетно-решающих машинах и т. д. Наибольшее применение в машиностроении имеют фрикционные вариаторы. Принцип фрикционной передачи является основой технологического процесса в прокатных станах, основой работы рельсового и безрельсового колесного транспорта, однако эти вопросы являются предметом изучения в специальных дисциплинах.
Виды скольжения. Ранее в § 1.4 было установлено, что при передаче вращающего момента за счет силы трения, возникающей на площадке контакта прижатых друг к другу катков, неизбежно возникает относительное проскальзывание их рабочих поверхностей, причем рабочая по опережающей, а рабочая поверхность ведомого катка — отстающей. Степень этого проскальзывания зависит от передаваемого окружного усилия, упругих свойств материала катков и поэтому называется упругим скольжением, сопутствующим работе фрикционной передачи с катками любой формы.
Если линия контакта ведущего и ведомого катков параллельна осям
валов (рис. 5.1, а) или пересекается с осями валов в одной точке (см. рис. 5.4), то любая пара точек контакта будет иметь геометрически одинаковую (не учитывая упругое скольжение) скорость, в противном случае (см. рис. 5.1, б) скорости только одной пары точек контакта могут быть одинаковыми, а в остальных точках линии контакта неизбежно скольжение, которое тем больше, чем длиннее линия контакта. Такое скольжение зависит от формы катков, расположения их осей и поэтому называется геометрическим.
|
|
При перегрузках, когда сила трения на площадке контакта катков оказывается меньше окружного усилия, ведомый каток останавливается, ведущий каток скользит по нему и наступает буксование, приводящее к интенсивному местному износу ведомого катка. Скольжение является причиной износа, снижения КПД и непостоянства передаточного числа фрикционных передач.
Материалы тел качения фрикционных передач должны обладать высокой износостойкостью и прочностью рабочих поверхностей, возможно большим коэффициентом трения скольжения, высоким модулем упругости (для уменьшения упругого скольжения). Максимальную нагрузочную способность имеют катки из закаленной стали типа ШХ15, которые могут работать в масляной ванне и всухую. Применяются в силовых передачах также чугунные катки и сочетания текстолитовых и стальных или чугунных катков. Кроме того, для изготовления катков или их облицовки (для повышения коэффициента трения) применяют кожу, резину, прорезиненную ткань, дерево, фибру и другие материалы. Катки из неметаллических материалов работают всухую.
При разных материалах тел качения ведущий каток делают из менее прочного материала во избежание образования задиров и лысок в случае буксования передачи. Принцип равной работоспособности тел качения при этом не нарушается, так как у фрикционных передач рабочая поверхность ведущего катка является опережающей и обладает большей нагрузочной способностью, чем рабочая поверхность ведомого катка (см. § 1.4).