Тема 3.3. Фрикційні передавачі

 

План

1. Призначення, будова, принцип роботи, класифікація та застосування фрикційних передавачів. Матеріали котків

2. Основні геометричні і кінематичні співвідношення. Сили в передавачі. Умова працездатності передавача. Основні відомості про розрахунок передавача на контактну витривалість

90

1. Призначення, будова, принцип роботи, класифікація та застосування фрикційних передавачів. Матеріали котків

 

Фрикційний передавач (рис. 3.1) складається з двох котків (роликів) 1 і 2, які притиснуті один до одного силою . Обертання від одного котка до другого передається за рахунок сили тертя

Фрикційні передавачі застосовують для передавання потужністю до 20 кВт. Значення коефіцієнта корисної дії лежить у межах 0,90...0,95. Через обмеження габаритних розмірів передаточне число рекомендують брати .

Принцип фрикційного передавача широко застосовують для перетворення обертального руху в поступальний, наприклад, у транспортних машинах – колесо і рейка або дорога, у металургійній промисловості – прокатні стани тощо.

 

 

 

Матеріалами фрикційних котків найчастіше використовують сталі ШХ15 з термообробкою до твердості 50...55 HRC, леговані сталі 40Х, 40ХН із гартуванням, чавун, неметалеві матеріали – текстоліт, фібру, деревину, шкіру та гуму.

 

 

рис

 

Рис. 3.1. Схема фрикційного передавача

Будова котків здебільшого визначається матеріалами. Металеві котки виготовляють дискової форми (рис. 3.2а), металеві котки малих діаметрів роблять суцільними разом з валом (рис. 3.2б), неметалеві котки виготовляють збірної насадної конструкції, наприклад, рис. 3.2в.

 

рис

 

Рис. 3.2. Схеми будови котків фрикційного передавача

Для створення потрібної сили притискання котків використовують натискні пристрої. На рис. 3.3 показані схеми натискних пристроїв, що забезпечують постійну силу притискання котків за допомогою стиснутої пружини  (рис. 3.3а) і за допомогою ваги тягарця на важелі (рис. 3.3б).

 

рис

 

Рис. 3.3. Схеми натискних пристроїв фрикційного передавача

 

Фрикційні передавачі поділяють на два класи:

         - передавачі з умовно постійним передатним числом;

         - передавачі з змінним передатним числом – фрикційні варіатори.

Передавачі постійного передатного числа

До передавачів постійного передатного числа відносять такі передавачі, які забезпечують передатне число:

,                                   (3.1)

де  – кутові швидкості, відповідно ведучого і веденого котків.

Передавачі постійного передатного числа в свою чергу класифікують за такими ознаками:

- передавачі з паралельними осями, з гладким ободом, зовнішнього дотикання (рис. 3.4а)

91

 і внутрішнього дотикання (рис. 3.4б);

92

- передавачі з паралельними осями, з клинчастим ободом, зовнішнього дотикання (рис. 3.4в) і внутрішнього дотикання (рис. 3.4г);

- передавачі з осями, що перетинаються, з гладким (рис. 3.4д) і клинчастим (рис. 3.4е) ободом.

м479

 

рис

Рис. 3.4. Схеми фрикційних передавачів постійного передатного числа

Передавачі змінного передатного числа – фрикційні варіатори

До передавачів змінного передатного числа відносять такі передавачі, які забезпечують передатне число – це фрикційні варіатори.

,                                       (3.2)

Передавачі із змінним передатним числом – фрикційні варіатори розрізняють за конструктивними ознаками та принципом роботи. Умовно всі фрикційні варіатори можна поділити на два класи:

-   варіатори з безпосереднім контактом котків: лобовий (рис. 3.5а), конусний (рис. 3.5б), дисковий (рис. 3.5в);

-   варіатори з проміжними котками:

-   конусний (рис. 3.6а);

 

09

 

 

-   торовий (рис. 3.6б);

а53

 

-   кульовий (рис. 3.6в).

 

рис

 

Рис. 3.5. Схеми фрикційних варіаторів з безпосереднім контактом котків

рис

 

Рис. 3.6. Схеми фрикційних варіаторів з проміжними котками

Основною характеристикою фрикційного варіатора є діапазон регулювання D – це відношення кутових швидкостей, відповідно максимальної  і мінімальної  веденого котка за постійної кутової швидкості  ведучого котка:

.                                          (3.3)

Враховуючи те, що   і  , діапазон регулювання варіатора можна визначити через максимальне () і мінімальне () передатні числа

.                                              (3.4)

        

2. Основні геометричні і кінематичні співвідношення. Сили в передавачі. Умова працездатності передавача. Основні відомості про розрахунок передавача на контактну витривалість

ruedas_friccion_01

Суть розрахунків фрикційних передавачів на контактну міцність показана на прикладі передавача з паралельними осями, з гладким ободом, зовнішнього дотикання – циліндричного фрикційного передавача (рис. 3.7).

рис

Рис. 3.7. Розміри і навантаження циліндричного фрикційного передавача

Основними розмірами циліндричного фрикційного передавача є діаметри котків  і  , міжосьова відстань а і ширина котків b. Зв’язок між розмірами такий:

;               (3.5)

Тут:  – коефіцієнт пружного ковзання ();  – коефіцієнт ширини котків ().

Для передавання зовнішнього навантаження слід забезпечити умову , де  – сила тертя в контакті котків;  – колова сила на котках. Враховуючи те, що  і  та беручи до уваги коефіцієнт запасу зчеплення котків , можна визначити потрібну силу притиску котків , яка забезпечить відсутність їхнього проковзування:

                                             .                                     (3.6)

Розрахунок фрикційних передавачів з металевими котками виконують на контактну міцність. Для лінійного дотикання, згідно з формулою Герца, маємо:

                              ,                              (3.7)

де  – розподілене навантаження в контакті котків.

     – зведений модуль пружності першого роду, де  – модулі пружності першого роду матеріалів  котків 1 і 2;  – зведений радіус кривини контакту котків.

                                        ,                                         (3.8)

де   і  – радіус кривини, відповідно котків 1 і 2.

         Якщо  , після підставлення отримаємо

                                          .                                       (3.9)

         Підставимо значення   і  в умову контактної міцності , після перетворень отримаємо:

                          ,                  (3.10)

де  – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження на ширині котків.

         Формулу для проектного розрахунку дістанемо, якщо підставимо в умову контактної міцності  і   через міжосьову відстань . Як результат отримаємо:

                             .                        (3.11)

Допустимі контактні напруження  беруть із довідкової літератури залежно від матеріалів котків і умов їх роботи. За визначеним значенням  підраховують діаметри  і  та ширину котків . Інші фрикційні передавачі розраховують та проектують за рекомендаціями, наведеними у літературі з деталей машин.

 

 

м275

 

Запитання для самоконтролю

1.        Назвіть призначення та будову фрикційного передавача.

2.        Сформулюйте умову працездатності фрикційного передавача.

3.        На які два класи поділяють фрикційні передавачі?

4.        Які матеріали використовують для виготовлення деталей фрикційних передавачів?

5.        За якими ознаками класифікують передавачі постійного передатного числа?

6.        За якими ознаками класифікують передавачі із змінним передатним числом?

7.        Назвіть основні геометричні параметри фрикційного передавача.

8.        За якою формулою визначають міжосьову відстань?

9.        За якою формулою визначають необхідну силу притискання котків?

10.    Назвіть умову контактної міцності для фрикційних передавачів.

 

 

 

 Попередня тема                                     Теоретичні відомості                                     Наступна тема