Общие сведения. Принцип действия

Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сжимающих сил (рисунок 3).

Рисунок 3 – Схема цилиндрической фрикционной передачи с гладким ободом

Условие работоспособности передачи

(1)

где F_t – передаваемое окружное усилие;

F_тр – сила трения в месте контакта катков.

Для передачи цилиндрическими катками

(2)

где f – коэффициент трения.

Нарушение условия (1) приводит к буксованию. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему; при этом рабочие поверхности катков изнашиваются. Для создания требуемой силы F_тр катки прижимают друг к другу силой Q, величина которой во много раз превышает усилие F_t.

Классификация

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы:

- передачи нерегулируемые, т.е. с постоянным передаточным числом;

- передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное число плавно и непрерывно (бесступенчатое регулирование).

В зависимости от взаимного расположения валов фрикционные передачи бывают:

- цилиндрические при параллельных осях;

- лобовые при скрещивающихся осях (рисунок 4);

- конические при пересекающихся осях (рисунок 5).

Рисунок 4 – Схема лобового вариатора

Рисунок 5 – Схема конической фрикционной передачи

В зависимости от условий работы фрикционные передачи подразделяют на:

- открытые, работающие с сухую;

- закрытые, работающие в масляной ванне.

В открытых фрикционных передачах коэффициент трения f выше, прижимное усилие катков Q меньше.

В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод тепла, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.

Применение

Фрикционные передачи с постоянным передаточным числом широко применяются почти во всех современных печатающих принтерах, в механизмах настройки различного типа и т. д. В кинематических цепях 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 т.д.

Фрикционные вариаторы применяются как в кинематических, так и силовых передачах, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача не позволяет такого регулирования). Применение фрикционных передач в практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей – до 10, реже 20 кВт, окружная скорость катков допускается до 25 м/с. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным К.П.Д.

При больших мощностях трудно обеспечивать необходимое усилие прижатия фрикционных катков Q. Это усилие, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняются.

Значение фрикционных вариаторов как ступенчатых регуляторов скорости возрастает в связи с широким фронтом работ по автоматизации производственными и другими процессами.

Фрикционные передачи любого типа неприменимы в конструкциях, от которых требуется жесткая кинематическая связь, не допускающая проскальзывания или накопления ошибок взаимного расположения валов.

В многоступенчатых передачах вариаторы целесообразно ставить на быстроходной ступени как менее нагруженной.