Фрикционные передачи и вариаторы

Фрикционные передачи – это механизмы, в которых движение передается силами трения. Простейшая фрикционная передача состоит из двух колес, прижимаемых друг к другу с заданной силой (рис.1). При этом должно быть

(1)

где – окружная сила; – сила трения между катками.

Для передачи с цилиндрическими катками (см. рис. 1)

(2)

где – коэффициент трения.

Фрикционные передачи можно классифицировать по нескольким признакам:

по расположению осей валов;

по форме тел качения;

по возможности регулирования передаточного числа (передачи нерегулируемые и регулируемые или вариаторы, рис. 2).

.

Рис. 1 Рис.2

На рис. 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 d₂ ве­домого диска Б. Если перевести ролик на левую сторону диска, то можно получить изменение направления вращения ведомого вала — вариатор обладает свойством реверсивности.

Особенностью работы фрикционной передачи является обязательное наличие скольжения. Скольжение является причиной износа, уменьшения к. п. д. и непостоянства передаточного отношения во фрикционных передачах. Различают три вида скольжения: буксование, упругое сколь­жение, геометрическое скольжение.

Буксование наступает при перегрузках, когда не соблюдается ус­ловие (1): < . При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, вызывая местный износ или задир по­верхности. Нарушение геометрической формы и качества поверхности катков выводит передачу из строя. Поэтому при проектировании сле­дует принимать достаточный запас сцепления и не допускать ис­пользования фрикционной передачи в качестве предохранительного устройства от перегрузки. Применение самозатягивающихся нажим­ных устройств устраняет буксование.

Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта.

Геометрическое скольжение возникает из-за различной скорости рабочих тел на площадке контакта. Оно является решающим для фрикционных передач.

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

Фрикционные передачи могут работать как при наличии смазочного материала (масла ВТМ-1, ВТМ-2 и др.), так и всухую. Наличие смазки повышает долговечность и надежность передач.

Достоинства фрикционных передач: а) простота конструкции; б) плавность и бесшумность в работе; в) возможность бесступенчатого регулирования скорости вращения ведомого вала.

Недостатки фрикционных передач: а) значительные нагрузки на тела качения, валы и подшипники; б) необходимость специальных нажимных устройств для прижатия рабочих тел.

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, к. п. д. и пр.

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости.

Фрикционные передачи находят применение в кузнечно-прессовом оборудовании, металлорежущих станках, транспортирующих машинах, в приборах и т. д.

Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей — до .