Фрикционные передачи и вариаторы

Принцип действия и классификация.Работа фрикционной пере­дачи основана на использовании сил трения,которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия . При этом

где — окружная сила; — сила трения между катками.

Для передачи с цилиндрическими катками

где — коэффициент трения.

Нарушение условия приводит к буксованию и быстрому износу катков.

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи нерегулируемые,т. е. с постоянным передаточным отношением; передачи регулируемые, или вариаторы,позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступен­чатое регулирование).

Каждая из указанных групп охватывает большое количество передач, различающихся по конструкции и назначению. Например, различают передачи с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверх­ностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулиру­емым прижатием катков, с промежуточным (паразитным) фрикци­онным элементом или без него и т. д.

Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рис. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверх­ностью, закрепленных на параллельных валах.

На рис. показана схема простейшего вариатора (лобовой вариатор). Ведущий ролик Аможно перемещать по валу в направ­лениях, указанных стрелками. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра ведомого диска Б. Если перевести ро­лик на левую сторону диска, то можно получить изменение направления враще­ния ведомого вала — вариатор обладает свойством реверсивности.

Применение.Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их об­ласть ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуются плавность движения, бесшумность работы, безударное включе­ние на ходу и т. п. Как силовые (не кине­матические) передачи, они не могут кон­курировать с зубчатыми передачами по габаритам, надежности, КПД и пр.

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так 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 — до 10, реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным КПД. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатия 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 приборостро­ения 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.

Способы прижатия катков. Н а прак­тике применяют два способа прижатия
катков: с постоянной силой,которую определяют по максимальной нагрузке
передачи; с переменной силой,которая автоматически изменяется с изменени­ем нагрузки. Постоянное прижатиеобразуют вследствие предварительной деформации упругих элементов системы при сборке (например, деформации податливых катков), установкой специальных пружин, использованием собственной массы элементов системы и т. п. Регулируемое прижатиетребует применения специальных нажим­ных устройств, при которых сохраняется постоянство отноше­ния . Кроме шариковых применяют также винтовые нажимные устройства.

Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качест­венные характеристики передачи: КПД, постоянство передаточ­ного отношения, контактную прочность и износ катков. Лучшие показатели получают при саморегулируемом при­жатии.