Расчет фрикционных передач

Рассмотрим расчет фрикционных передач на примере передачи Рисунка 4 в виде двух цилиндрических катков, прижимаемых друг к другу. Принципиально, расчет фрикционной передачи состоит из двух частей: расчет геометрических и кинематических соотношений и силовой расчет, сводящийся обычно к определению силы прижатия и момента ведущего катка.

Рисунок 4 – Цилиндрические катки, вид сбоку

С точки зрения геометрических и кинематических соотношений – расчет достаточно простой. Учитывая тот факт, что линейные скорости обоих колес в точке контакта равны между собой, передаточное соотношение механизма выглядит так:

где, - угловая скорость первого колеса (по часовой стрелке), а - угловая скорость второго колеса (против часовой стрелки).

Переходя к силовому расчету, проскальзывания я передаче не будет, если окружная сила F не превышает силы трения в точке контакта . Таким образом, условие работы фрикционного механизма выглядит так:

или

где, - прижимная сила. Окружная сила F определяется через момент полезного сопротивления и диаметр выходного ролика , таким образом:

Однако, учитывая изменчивость условий эксплуатации, и в первую очередь, непостоянство момента полезного сопротивления , на ведомом валу и непостоянству коэффициента трения f, которые могут привести к проскальзыванию и даже буксованию катков, в это выражение вводят опытный поправочный коэффициент , называемый запасом сцепления. Для силовых передач принимают значения равные от 1,25 до 1,5, а для кинематических – до 3. С учетом этого, уравнение, обеспечивающее условие сцепления в передаче, принимает вид:

Таким образом, для определения прижимной силы по заданному моменту полезной нагрузки, следует исходить из соотношения:

Преобразовав выражение и произведя некоторые подстановки, получим:

где - момент трения в опорах второго вала. При приближенных расчетах этим моментом пренебрегают.

Момент входного вала рассчитывается в общем случае исходя из равенства суммарного момента нулю:

Откуда следует, что момент входного вала равен:

При приближенных расчетах:

Таким образом, получается однозначно определенная с точки зрения геометрии и силового расчета, система.

5 Фрикционные вариаторы

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, тек и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей, реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным к.п.д. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатии катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.

Фрикционные вариаторы нашли применение в станкостроении, сварочных и литейных машинах, машинах текстильной, химической и бумажной промышленности, различных отраслях приборостроении и т. д. Фрикционные передачи любого типа неприменимы в конструкциях, от которых требуется жесткая кинематическая связь, не допускающая проскальзывания или накопления ошибок взаимного положения валов.

Фрикционные вариаторы применяются в кинематических и силовых передачах, например в станках, кузнечно-прессовом оборудовании, машинах текстильной, химической и бумажной промышленности, различных отраслях приборостроения, в приводах с малыми габаритами — в станках и транспортных машинах. При рациональном конструировании и тщательном изготовлении они имеют наиболее высокий КПД - до 0,95. Однако надлежащее качество исполнения их возможно только на специализированных заводах.

В машиностроении фрикционные вариаторы используют в силовых приводах, мощность которых колеблется от небольших величин до десятков и, даже сотен киловатт. Вариаторы бывают одно- и двухступенчатые.

Широкое применение нашли фрикционные вариаторы, работающие в масле. Хотя при этом коэффициент трения ниже и сила прижатия больше, однако скольжение в этом случае менее опасно: наличие масла уменьшает износ, способствует лучшему охлаждению катков, приближая условия работы катков к работе зубьев зубчатой закрытой передачи.

Заключение

В результате проделанной работы выявлено, что главным достоинством фрикционных передач, а которых окружное усилие передается за счет сил трения между катками, является возможность создания на их базе фрикционных вариаторов (бесступенчатых коробок передач). К достоинст­вам можно отнести также то, что эти передачи работают бес­шумно даже на сверхвысоких скоростях и сравнительно просты по конструкции. А так же главный недостаток – ограниченная передаваемая мощ­ность в связи с отсутствием пока достаточно прочных материалов. Благодаря данному материалу, было рассмотрено: классификация фрикционной передачи, ее достоинства и недостатки, расчет фрикционной передачи, а также краткое знакомство с фрикционными вариаторами и их использованием.

Данный реферат помог закрепить тему «Фрикционные передачи».

Литература

1. Трение, изнашивание и смазка. Кн. 2. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина // М.: Машиностроение, 1978. — 357 с.

2. Пронин Б.А., Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи. М.: Машиностроение, 1980. — 320 с.

3. Иванов М. Н. Детали машин. — М.: Высш. шк., 1998. — 383 с.

4. Пожбелко В. И. Законы предельного трения / Вестник Российской академии транспорта (Уральское межрег. отд.) // Курган: РАТ. — 1999. — Вып. 2. — С. 226—228.

5. Пожбелко В. И. Механическая модель трения и нахождение универсальных триботехнических констант / Известия Челябинского научного центра, 1999. — Вып. 3(6).