Детали машин

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 Fn (рис. 11.1). При этом должно быть

Ft*ZF, (11.1)

Где Ft=Fn =Fa — окружная сила; F— сила трения между катками.

Для передачи с цилиндрическими катками (рис. 11.1)

F=FJ, (11.2)

Где/ — коэффициент трения.

Нарушение условия (11.1) 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. 11.1. Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверх­ностью, закрепленных на параллельных валах.

На рис. 11.2 показана схема простейшего вариатора (лобовой вариатор). Ведущий ролик А можно перемещать по валу в направ­лениях, указанных стрелками. При этом передаточное отношение плавно изменяется в соответствии с изменением рабочего диаметра

'"Особую группу составляют, фрикционные механизмы для преобразования вращательного движения в поступательное или винтовое (ведущие колеса экипажей, валки прокатных станов, подающие валки шлифовальных станков и т. п.). В курсе «Детали машин» эти механизмы не изучают.

D2 ведомого диска 2>. 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. На прак­тике применяют два способа прижатия катков: с постоянной силой, которую определяют по максимальной нагрузке передачи; с переменной силой, которая автоматически изменяется с измененн­ую m гь ем нагРУзки- Постоянное прижатие Var"2 образуют вследствие предварительной

Деформации упругих элеменов системы при сборке (например, деформации

17-2973
Податливых катков), установкой специальных ^пружин (см. рис. 11.2), использованием собственной массы элементов системы и т. п. Регулируемое прижатие требует применения специальных нажим­ных устройств (см., например, на рис. 11.5 шариковое самозатяги­вающее устройство), при которых сохраняется постоянство отноше­ния FJFn. Кроме шариковых применяют также винтовые нажимные устройства [30].

Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качест­венные характеристики передачи: КПД, постоянство передаточ­ного отношения, контактную прочность и износ катков (см. § 11.3). Лучшие показатели получают при саморегулируемом при­жатии.