Фрикционные передачи. 
Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования

Фрикционные передачи — это передачи, передающие движение от ведущих звеньев к ведомым за счёт сил трения.

Фрикционные передачи классифицируются по следующим признакам:

• — по расположению осей валов:
• — с параллельными осями;
• — с перекрещивающимися осями;
• — соосные;
• — по форме тел качения:
• — с гладкими цилиндрическими катками;
• — с коническими катками;
• — с цилиндрическими клинчатыми катками, торовые, сферические и др.
• — по условиям работы:
• — открытые — работающие всухую;
• — закрытые — работающие в масляной ванне;
• — по возможности регулирования передаточного числа:
• — с постоянным передаточным числом;
• — с бесступенчатым регулированием передаточного числа —

вариаторы.

Достоинствами фрикционных передач являются: простота конструкции, плавность и бесшумность работы; возможность безаварийной работы при перегрузках; возможность плавного изменения частоты вращения (передаточного числа) при работе машины.

Недостатки: значительная радиальная нагрузка на опоры валов; ограниченная величина передаваемой мощности; непостоянство передаточного числа; повышенный износ катков; сравнительно низкий КПД.

А. Цилиндрическая фрикционная передача

Силы трения F, возникают в месте контакта фрикционных цилиндрических катков 1 и 2 (рис.23) в результате прижатия их друг к другу силой Q и приложения к ведущему катку 1 крутящего момента М.

Рис. 23. Цилиндрическая фрикционная передача: а) — общий вид; б) кинематическая схема: 1 — ведущий диск; 2 — ведомый диск.

В результате упругого скольжения, неизбежного при работе фрикционных передач, ведомый каток 2 отстаёт от ведущего и на нём создаётся крутящий момент M-i.

В этом случае передаточное число определяется по формуле

где е — коэффициент скольжения.

Коэффициент скольжения зависит от материала катков и условий работы. Для металлических катков е = 0,01… 0,03, причём большие значения принимаются для передач, работающих всухую.

Ввиду малого значения коэффициента скольжения, для практических расчётов пользуются приближённым значением передаточного числа:

Для передачи крутящего момента от одного вала к другому необходимо к ведомому катку приложить окружное усилие равное:

Усилие F, должно быть меньше наибольшего трения покоя между катками. Исходя из этого, условие работы запишется в виде.

где к — коэффициент запаса сцепления {к — 1,3… 1,4);

/- коэффициент трения.

Коэффициент трения для стальных или чугунных катков: работающих в масляной ванне/ = 0,04… 0,05, работающих всухую/= 0,15… 0,20; для передач с одним неметаллическим катком/= 0,2… 0,3.

Из вышеприведенной формулы определяется сила прижатия катков:

Коэффициент полезного действия составляет: для закрытых передач /7 = 0,92… 0,98; для открытых 7 = 0,80… 0,92.

Б. Коническая фрикционная передача

Конические фрикционные передачи преобразуют вращательное движение между валами, оси которых пересекаются (рис. 24).

Для ортогональных конических передач угол между осями составляет:

где б] и 62 — половины углов при вершине конусов ведущего и ведомого катков.

Рис. 24. Коническая фрикционная передача а) — общий вид; б) — кинематическая схема: 1 — ведущий конус; 2 — ведомый конус.

Без учёта упругого скольжения катков передаточное число определяется по формуле.

Основными геометрическими параметрами передачи являются: а) — конусное расстояние R_et определяемое по формуле.

где D и Lh. - диаметры катков;

• б) — ширина катков b;
• в) — средний диаметр катков, определяемый по формулам:

Для передачи крутящего момента катки прижимаются друг к другу, создав силу нормального давления N и обеспечив условие:

Окружная сила рассчитывается по формуле.

В. Фрикционный вариатор.

Вариатором называется механизм для плавного изменения передаточного числа.

Основной кинематической характеристикой вариаторов является диапазон регулирования Д, равный максимальному передаточному числу U_mах, делённому на минимальное и_тт, т. е.

Для одноступенчатых вариаторов преимущественное значение диапазона регулирования Д- 3… 6. С увеличением диапазона регулирования снижается КПД вариатора.

На рис. 25 представлены общий вид и кинематическая схема простого лобового вариатора. Ведущий диск 1, вращаясь от привода 2 вокруг своей оси и прижатый к ведомому диску 3, приводит его во вращательное движение. При перемещении диска 1 вдоль оси вращения I — I изменяется и расстояние X от оси И — II диска 3 от до х^, а вследствие этого и передаточное число.

Рис. 25. Лобовой фрикционный вариатор:

а) — общий вид; б) — кинематическая схема: 1 — ведущий диск; 2 — привод; 3 — ведомый диск Передаточное число лобового вариатора равно:

а диапазон регулирования.

Если ведущий диск 1 переместить вдоль оси I — I за ось II — II ведомого диска 3, то последний будет вращаться в противоположном направлении, которое называется реверсивным ходом.