Фрикционные передачи

Оглавление

Введение. 3

Фрикционные передачи. 4

Назначение и область применения фрикционных передач. 4

Виды фрикционных передач. 4

Критерии работоспособности фрикционной передачи. 4

Заключение. 4

Список литературы.. 4

Введение

Машиной называется устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью полной замены или облегчения физического и умственного труда человека, увеличения его производительности.

Машина, в которой все преобразования выполняются без непосредственного участия человека, называ6тся автоматом. Совокупность машин-автоматов, соединенных между собой автоматически транспортными устройствами и предназначенных для выполнения определенного технологического процесса, называется автоматической линией.

Машину характеризуют следующие признаки: преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии; определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части; искусственность происхождения в результате труда человека.

По характеру рабочего процесса машины классифицируются на машины-двигатели, предназначенные для преобразования энергии любого вида (электрической, тепловой и т. д.) в механическую энергию; машины-преобразователи, предназначенные для преобразования механической энергии в энергию любого вида (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.); транспортные машины, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию перемещения масс и предназначенные для перевозки людей и грузов; технологические машины, предназначенные для преобразования обрабатываемого предмета, состоящего в изменении его размеров, формы, свойств или состояний; информационные машины, служащие для получения и преобразования информации[1].

1.  Фрикционные передачи

Фрикционная передача — механическая передача, служащая для передачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движения в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающих между катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому.

Фрикционные передачи состоят из двух катков (рисунок 1): ведущего 1 и ведомого 2, которые прижимаются один к другому силой Fr (на рисунке — пружиной), так что сила трения в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы Ft.

1  — ведущий каток; 2 — ведомый каток Рисунок 1. Цилиндрическая фрикционная передача

Условие работоспособности передачи:

(1)

Нарушение условия (1) приводит к буксованию и быстрому износу катков. Для того чтобы передать заданное окружное усилие Ft., фрикционные катки надо прижать друг к другу усилием Fr так, чтобы возникающая при этом сила трения была бы больше силы Ft. на величину коэффициента запаса сцепления, который принимают равным = 1,25...2,0.

Значения коэффициента трения между катками в среднем:

·  сталь или чугун по коже или ферродо насухо f = 0,3;

·  то же в масле f = 0,1;

·  сталь или чугун по стали или чугуну насухо f = 0,15;

·  то же в масле f = 0,07.

Подставив эти значения в уравнение, можно убедиться в том, что усилие прижатия фрикционных катков во много раз превышает передаваемое окружное усилие[2].

2.  Назначение и область применения фрикционных передач

Фрикционными передачами называются передачи, в которых движение передается от ведущего тела к ведомому за счет сил трения, либо при непосредственном контакте между ними.

Фрикционные передачи служат для передачи энергии между параллельными пересекающими валами при помощи фрикционных катков.

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия Fn (Рис. 1). При этом должно соблюдаться условие;

Ft ≤ Ff (1)

где Ft - окружная сила, H;

Ff - сила трения между катками. H.

Для передачи с цилиндрическими катками (Рис. 1)

Ff=Fnf (2)

где f - коэффициент трения.

Нарушение условия приводит к буксованию и быстрому износу катков. Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы:

1).Передачи нерегулируемые, т. е. с постоянным передаточным отношением;

2). 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:

1). С параллельными и пересекающимися осями валов;

2). С цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков;

3). С постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков;

4). С промежуточным (паразитным) фрикционным элементом или без него и т. д.

Схема простейшей нерегулируемой передачи изображена на рис. 104 Она состоит из двух катков с гладкой цилиндрической поверхностью, закрепленных на параллельных валах.

Применение:

1. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют сравнительно редко. Их область ограничивается преимущественно кинематическими цепями приборов, от которых требуется 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 т. п.

2. Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и в 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 кВт, 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.

Достоинства:

1) Удобство регулирования частоты вращения ведомого звена;

2) Простота конструкции;

З) Плавность движения и бесшумность.

Недостатки:

Большие нагрузки на валы и опоры;

Возможность проскальзывания катков (непостоянство передаточных отношений).

Фрикционные вариаторы нашли применение в станкостроении, сварочных и линейных машинах, в сельхозмашинах, в различных отраслях приборостроения и т. д.

Способы прижатия катков. На практике применяют два способа прижатия катков:

1. С постоянной силой, которую определяют по максимальной нагрузке передачи.

2. С переменной силой, которая автоматически изменяется с изменением нагрузки.

Постоянное прижатие образуют вследствие предварительной деформации упругих элементов системы при сборке (например, податливых катков), установкой специальных пружин, использованием собственной массы элементов системы и т. п.

3. 

Рис 1. Цилиндрическая фрикционная передача

4. 

Рис. 2. Конусная фрикционная передача

Регулируемое прижатие катков требует постоянство отношения Ft/Fn Кроме шариковых, применяют винтовые нажимные устройства.

3.  Виды фрикционных передач

Коническая фрикционная передача. Конические фрикционные передачи преобразовывают вращательное движение между валами, оси которых пересекают, причём обычно угол между осями , где и - половины углов при вершине конусов ведущего и ведомого катков.

Для конических фрикционных передач рекомендуется . Коэффициент полезного действия конических фрикционных передач .

Критерий работоспособности и принципы расчёта конических фрикционных передач аналогичны рассмотренным ранее для цилиндрических передач, но основным расчётным параметром следует считать средний диаметр Dm большего (обычно ведомого) катка, так как в основном именно этот размер определяет габариты передачи.

Фрикционные вариаторы. Вариатором или бесступенчатой передачей называется механизм для плавного изменения передаточного отношения.

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.

Основной кинематической характеристикой любого вариатора является диапазон регулирования Д, равный максимальному передаточному отношению, делённому на минимальное

(2.),

Для одноступенчатых вариаторов преимущественные значения Д = 3…6. С увеличением диапазона регулирования снижается КПД вариатора[3].

4.  Критерии работоспособности фрикционной передачи

Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является контактная прочность. Прочность и долговечность фрикционных передач оцениваются по контактным напряжениям — напряжениям смятия поверхности на площадке контакта. Расчет па прочность фрикционной передачи Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи представлена на рис. 3.

Рисунок 3. Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи

Контактные напряжения передач с контактом по линии определяют по формуле Герца

(3),

где Q — сила прижатия катков;

;

К — коэффициент запаса сцепления (коэффициент нагрузки), К= 1,25...2;
l— длина контактной линии;

— приведенный радиус кривизны:,

—приведенный модуль упругости, - коэффициент Пуассона[4].

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.

Список литературы

1.  Трение, изнашивание и смазка. Кн. 2. / Под ред. , // М.: Машиностроение, 2008. — 357 с.

2.  , Ревков клиноременные и фрикционные передачи. М.: Машиностроение, 2000. — 320 с.

3.  Иванов машин. — М.: Высш. шк., 2008. — 383 с.

4.  Пожбелко предельного трения / Вестник Российской академии транспорта (Уральское межрег. отд.) // Курган: РАТ. — 2009. — Вып. 2. — С. 226—228.

5.  Пожбелко модель трения и нахождение универсальных триботехнических констант / Известия Челябинского научного центра, 2009. — Вып. 3(6).

[1] Пожбелко предельного трения / Вестник Российской академии транспорта (Уральское межрег. отд.) // Курган: РАТ. — 2009. — Вып. 2. — С. 226—228.

[2] Трение, изнашивание и смазка. Кн. 2. / Под ред. , // М.: Машиностроение, 2008. — 357 с.

[3] Пожбелко модель трения и нахождение универсальных триботехнических констант / Известия Челябинского научного центра, 2009. — Вып. 3(6).

[4] , Ревков клиноременные и фрикционные передачи. М.: Машиностроение, 2000. — 320 с.