Критерии качества фрикционных передач

Основные достоинства фрикционных передач, особенно в исполнении вариаторов, заключаются в высокой плавности работы, точности регулирования изменения передаточного числа и сравнительной простоты некоторых схем. Однако этим передачам органически присущи и отрицательные свойства — скольжение в местах контакта соприкасающихся тел, вследствие чего повышается износ и снижается КПД. Как результат скольжения может несколько нежелательно изменяться передаточное число.

Упругое скольжение является следствием упругих деформаций в зоне контакта. Только при абсолютной жесткости контактирование поверхностей теоретически происходит по линии или в точке, и скорости соприкасающихся фрикционных пар одинаковы. Так как в действительности площадь контакта представляется площадкой некоторой ширины или небольшим кругом (эллипсом), то при переходе к краям этих, пусть малых, площадей, имеют место незначительные взаимные смещения с небольшими скоростями, называемые упругим скольжением. Потери энергии при этом малы, и КПД остается высоким.

Упругое скольжение невелико для стальных поверхностей (е ~ 0,02), текстолита и стали (е «0,01), резины со сталью (е = 0,03).

Буксование наступает при перегрузках: сначала ведомый каток или диск замедляется, а затем вообще останавливается. Ведущий каток продолжает вращаться с прежней частотой и на поверхностях контактирования наступает частичное, а затем и полное проскальзывание (см. рис. 9.9). КПД резко снижается и затем стремится к нулю. Износ очень велик. Поэтому для исключения буксования необходимо иметь достаточный «запас по сцеплению». Использование саморегулирующихся (самозатягивающихся) нажимных устройств практически исключает буксование.

Геометрическое скольжение появляется из-за неравенства линейных скоростей на плошали контакта во многих конструкциях. На рис. 10.9.

представлено распределение скоростей для лобового вариатора у ведущего и ведомого дисков. Именно это скольжение оказывается решающим для многих фрикционных передач. Анализируя план скоростей, заметим, что скорость ролика и, постоянна по всей его ширине: ц = nD_lnJ60.

Рис. 10.9. Схема геометрического скольжения в месте контакта катков лобового фрикционного вариатора

Скорость диска v₂ распределяется по треугольнику «2max=*02max"2/6O. ТсореТИчески в полюсе взаимодействия П скорости ролика и диска одинаковые. В действительности эта точка равных скоростей смещается на величину Д, мм, при передаче нагрузки. Это смешение определяется равновесием силового воздействия из условия уравновешивания вращающего момента 7J =9550 /я, силами трения в местах контакта ролика с диском:

Максимальная скорость скольжения получается из подобия треугольников:

Вследствие рассмотренного явления оказывается, что если обеспечивается постоянство прижатия ролика к диску, при изменении передаваемого момента 7, несколько изменяется смещение Д, а значит и передаточное число механизма. Если предусмотреть пропорциональное изменение силы поджатия Г" и передаваемого момента, то скольжение Д практически остается постоянным и передаточное число неизменно. Смещение Д пропорционально ширине ролика, поэтому передачи с узкими роликами работают более точно. Однако при меньшей ширине b возрастает действующее контактное напряжение.

Приведенные рассуждения, рассмотренные для любого вариатора, можно распространить на все типы фрикционных передач с учетом их специфики.

Изменение КПД трудно поддастся аналитическому изложению и практически определяется экспериментально по тяговым характеристикам передач, как для ременных устройств.