Во фрикционных передачах движение от ведущего звена к ведомому передается за счет сил трения, возникающих между прижатыми друг к другу колесами. Различают передачи с постоянным передаточным отношением и с переменным передаточным отношением. Последние называются фрикционные вариаторы.
На рис.4.14 показана схема фрикционной передачи с постоянным передаточным отношением.
По этому рисунку составим основы теории фрикционных передач, отметим из достоинства и недостатки.
Ведущий каток передает крутящий момент
Рис. 4.14 Т1 = Р*d1/2. В месте касания катков возникает сила трения F = Q*f, где f – коэффициент трения скольжения.
Для предотвращения проскальзывания катков необходим некоторый запас надежности сцепления.
k = F/P = Q* f* d1/ 2Т1 > 1, откуда необходимое условие прижатия катков
Q = 2 k* Т1/(f* d1) = k*P/f (4.31)
k – коэффициент надежности сцепления.
Для силовых передач принимают k = 1,25…1,5;в приборах k = 3 и более.
Для пары сталь – сталь f = 0,05 при работе со смазкой; f = 0,1…0,15 при работе всухую.
Предположим, что необходима сила Р = 100 Н. Приняли f = 0,12; k = 1,3. Тогда Q = k*P/f = 1,3*100/0,12 = 1083 Н. То есть чтобы получить силу всего 100Н необходимо прижимать катки силой 1083 Н. Это существенный недостаток фрикционных передач с линейным или точечным контактом звеньев. К достоинствам фрикционных передач можно отнести: простоту конструкций; плавность и бесшумность работы; предохранение от поломок при перегрузках (будет происходить проскальзывание).
|
|
Расчет элементов передачи проводят, как правило, на контактную прочность по формуле Герца (4.4), аналогично расчету зубчатых колес. Поэтому здесь мы не будем останавливаться на этом вопросе.
Передаточное отношение.
u1-2 = ω1/ω2 = d2/[d1*(1 – ξ)], (4.32)
где ξ = 0,002…0,05 – коэффициент, учитывающий проскальзывание в передаче (определяется экспериментально). Довольно широкий диапазон значений говорит о том, что этот коэффициент приблизительный и может меняться в процессе эксплуатации передачи.
Фрикционные вариаторы
На рис. 4.15 приведены три схемы вариаторов. Лобовой вариатор (рис. 4.15, а). В нем при постоянном R1 меняется R2, поэтому u = R2/ R1 # const. Вариатор с конусными барабанами и промежуточным роликом (рис. 4.15, б), который перемещается вдоль своей оси. При этом R1 и R2 изменяются. Соответственно u = R2/ R1 # const.
На рис. 4.15, в) показан клиноременной вариатор с подвижными конусами. Перемещение конусов ведомого звена осуществляется с помощью винтового механизма. Постоянную натяжку ремня выполняет пружина, установленная на ведущем звене. При этом R1 и R2 изменяются.
u = R2/ R1 # const.
Все показанные вариаторы могут работать как в режиме понижения оборотов (редуктор) при R2 > R1, так и в режиме повышения оборотов
|
|
(мультипликатор) при R2 < R1.
Рис.4.15 Вариаторы по схемам (рис. 4.15, а; б) не могут передавать большие крутящие моменты, поэтому применяются в основном в приборах и других маломощных механизмах. Клиноременной вариатор, имея достоинства обычной клиноременной передачи и способный плавно регулировать скорость на ведомом валу, применяется в силовых механизмах и машинах. В частности, на снегоходе «Буран» вместо коробки передач установлен клиноременной вариатор.