Общие сведения о фрикционных передачах

Фрикционная передача (от лат. frictio – трение), механическая передача, в которой движение передается или преобразовывается с помощью сил трения между телами качения – цилиндрами, конусами и т. д., прижимаемыми друг к другу.

Достоинства фрикционных передач: простота изготовления тел качения из-за простой их формы; равномерность вращения, бесшумность и плавность хода, что удобно для приборов; возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения и отсутствие мертвого хода при реверсе передачи.

Недостатки: большие нагрузки на валы и опоры; необходимость нажимных устройств для прижатия тел качения друг к другу; отсутствие жесткой кинематической связи, что приводит к неточности передаточных отношений из-за пробуксовки и большим потерям на трение.

Простейшая фрикционная передача состоит из двух колес (катков), прижимаемых один к другому (рис. 6.1.1).

Рисунок 6.1.1 – Фрикционная цилиндрическая передача

Передача вращения и полезного окружного усилия происходит за счет сил трения, возникающих по площадкам контакта. Условие работоспособности передачи F_тр ≥ F_t; здесь F_р – сила трения (сцепления) в месте контакта катков; F_t – передаваемая окружная сила. Различают передачи с поверхностями контакта гладкими и клинчатыми, цилиндрическими и коническими катками с условно постоянным и переменным передаточным отношением. Передачи, позволяющие плавно менять частоту вращения ведомого колеса, называют вариаторами.

Потери мощности во фрикционных передачах складываются из потерь на скольжение катков в зоне контакта и потерь в подшипниках. Потери в подшипниках зависят от нагрузки на валы (прижимной силы).

Все фрикционные передачи можно разделить на две основные группы: передачи нерегулируемые (с постоянным передаточным отношением) и регулируемые передачи или вариаторы. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют в приборах, т. к. создание небольших сил прижатия тел качения не вызывает трудностей. В машиностроении чаще всего применяют фрикционные передачи с переменным передаточным отношением для бесступенчатого регулирования скорости – бесступенчатые фрикционные передачи. В зависимости от взаимного расположения осей валов нерегулируемые фрикционные передачи можно разделить на: цилиндрические – при параллельных осях; конические – при пересекающихся; лобовые (или дисковые) – при скрещивающихся осях (рис. 6.1.2).

Рисунок 6.1.2 – Нерегулируемые фрикционные передачи:

а – цилиндрическая; б – коническая; в – лобовая

В зависимости от условий работы все фрикционные передачи подразделяют на открытые – работают всухую и закрытые – работают в масляной ванне.

Для закрытых передач, работающих в масляной ванне, КПД составляет 0,88–0,93, для открытых передач – 0,68–0,86.

Для изготовления фрикционных катков применяют следующие сочетания материалов: закаленная сталь – закаленная сталь (40ХН, 18ХГТ, ШХ15 и другие с HRC не менее 60) – в быстроходных закрытых силовых передачах; чугун – сталь или чугун – в открытых тихоходных силовых передачах, текстолит, гетинакс или фибра – сталь – в малонагруженных открытых передачах.