Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных передачах

Основные геометрические параметры фрикционной передачи:

D₁ и D₂ — диаметры ведущего и ведомого катков;

а — межосевое расстояние;

b — ширина катка;

d₁ и d₂ — диаметры валов ведущего и ведомого катков (рис.5). Методика определения диаметров катков D₁, D₂ и их ширины, как от­носящихся к параметрам фрикционной передачи, рассмотрена в настоящей главе. Диаметры валов d₁ и d₂ рассчиты­вают по известным формулам курса «Сопро­тивление материалов».

Рис.5. Геометрические параметры фрикционных передач

Передаточное число.

Если допустить, что во фрикционной передаче скольжение отсутствует, то окружные скорости катков бу­дут равны, т. е. . Для передачи, пока­занной на рис.1:

; .

Приравнивая правые части равенств, по­лучим или . Отсюда

,

где — передаточное число.

В действительности скольжение между катками есть, т. е. . Величина скольжения оценивается коэффициентом скольжения ; = 0,005 ÷ 0,03 (здесь — теоретическая угловая скорость).

Передаточное отношение фрикционной передачи с учетом скольжения

(2)

Для передачи движения между валами с пересекающимися осями используют коническую фрикционную передачу. Угол Σ между осями валов обычно составляет 90⁰. В этом случае передаточное отношение без учета скольжения

.

КПД фрикционных передач зависит от следующих потерь:

- связанных с использованием катков, имеющих формы, не позволяю­щие им перекатываться один по другому без проскальзывания; это отчетливо видно, например, в передаче с клиновыми катками (см. рис. 2.2) и лобовой передаче (см. рис. 2.11);

- проскальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих по­верхностях и т. д.;

- трения качения, вызванного деформацией поверхностей катков в зоне контакта;

- в подшипниках. Потери в подшипниках зависят от величины нагрузки на валы, которая определяется прижимным усилием F .

КПД фрикционной передачи определяют по формуле

(3)

где — сумма относительных потерь.

Для закрытых фрикционных передач = 0,88 – 0,93, для открытых = 0,68 – 0,86.

Основные виды повреждений рабочих поверхностей катков и критерии расчета.

Усталостное выкрашивание (питтинг). Встречается в закрытых передачах, работающих при обильной смазке и защищенных от попадания абразивных частиц. Сила прижатия катков необ­ходимая для обеспечения работоспособного состояния фрикционной пере­дачи, на опорной поверхности катков вызывает значительные контактные напряжения . Эти напряжения (рис. 2.7, а) носят циклический характер, так как при обкатывании точки обода катка проходят неподвижную точку контакта. Циклическое действие контактных напряжений способствует раз­витию усталостных микротрещин на рабочих поверхностях катков. На рабочей поверхности катка появляются мелкие раковины. В за­крытых передачах, работающих при обилии смазочного материала, микро­трещины расклиниваются смазочным материалом, и от рабочей поверхно­сти катка выкрашиваются частицы металла (рис.6, 6). Такой вид разрушения катка называют усталостным выкрашиванием. Поэтому проектный расчет фрикционных передач выполняют на контактную прочность. При этом повышение твердости поверхностного слоя катков обеспечивает более высокие допускаемые контактные напряжения. Условие для пре­дотвращения усталостного выкрашивания (или условие прочности):

, (4)

где — допустимое контактное напряжение для материала катков. На основании опытов допускаемые напряжения рекомендуют принимать в этом случаепри 10⁷ циклов и постоянной работе = 1000...1200 МПа.

Рис. 6. Усилия и напряжения в контакте цилиндрических колес: