Расчеты показали что во фрикционной передаче
Детали машин
Фрикционные передачи
Общие понятия и определения
Возможность передавать заданную нагрузку для фрикционных передач описывается условием:
где:
Ft – передаваемая окружная сила;
Rf = fFr – сила трения в зоне контакта катков фрикционной передачи; Fr – прижимная сила; f – коэффициент трения.
Если указанное выше условие не соблюдается, катки фрикционной передачи будут проскальзывать друг относительно друга, не передавая мощность.
Фрикционные передачи работают с небольшим упругим скольжением, которое обусловлено упругими деформациями поверхностных слоев катков.
Классификация фрикционных передач
В зависимости от назначения различают фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом и с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа – вариаторы.
Достоинства фрикционных передач
К достоинствам фрикционных передач можно отнести следующие их качества:
Недостатки фрикционных передач
Недостатки фрикционных передач обусловлены особенностями их конструкции:
Скольжение в фрикционной передаче
При работе фрикционной передачи неизбежно упругое скольжение, которое вызывается разностью скоростей поверхностных слоев ведущего и ведомого катков. Элементы поверхности ведущего катка подходят к зоне контакта сжатыми, а уходят от нее растянутыми.
У ведомого катка, наоборот – к зоне контакта элементы поверхности подходят растянутыми, а уходят от нее сжатыми.
Следовательно, в зоне контакта удлинение рабочей поверхности обода ведущего катка, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью обода ведомого катка приводит к упругому скольжению, которое всегда имеет место при работе фрикционной передачи.
В результате окружная скорость v2 точек обода ведомого катка несколько меньше окружной скорости точек обода v1 ведущего катка.
Для передач, работающих в масле скольжение связано, также, с наличием масляной пленки.
Скольжение в фрикционной передаче зависит от нагрузки. При перегрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей.
Материалы катков фрикционных передач
К материалам катков предъявляются следующие основные требования:
Для фрикционных катков чаще всего применяют следующие сочетания материалов:
1. Закаленная сталь по закаленной стали. Для быстроходных закрытых силовых передач применяют стали марок 18Х2Н4МА, 18ХГТ, ШХ15 и другие. Такие передачи имеют высокую износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.
2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.
3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной стали применяется в открытых силовых передачах.
4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-сталь используется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.
5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.
6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.
Ниже представлена таблица значений коэффициента трения f для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.
Тестовые задания по машиноведению, системам приводов и деталям машин (стр. 8 )
 | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
3) назначение межосевого расстояния,
4) расчет длины ремня;
5) расчет потребного числа ремней;
6) проверка утла охвата ремнем меньшего шкива;
7) проверка на число пробегов ремня по контуру в единицу времени;
8) определение сил, действующих навалы шкивов.
В какой последовательности нужно вести расчет?
РЕМ.35. Сравниваются ременные передачи с одинаковым сечением ремня:
2) нормальным клиновым;
При прочих равных условиях, в какой передаче наименьшее значение силы, действующей на валы шкивов?
Ф.01. В машиностроении приходится создавать передачи между осями:
2) пересекающимися под некоторым углом;
3) пересекающимися под прямым углом;
В каком случае применение фрикционных передач практически невозможно?
Ф.02. Укажите передаточные механизмы, в которых фрикционные передачи получила наибольшее распространение.
4. Коробки скоростей.
Ф. ОЗ. Из отмеченных недостатков фрикционных передач:
1) большие нагрузки на валы и подшипники;
2) необходимость в специальных прижимных устройствах;
3) равномерность вращения;
4) передаточное число u=var.
Какой записан ошибочно?
Ф.04. Укажите формулу, по которой определяется диаметр ведомого катка в редуцирующей фрикционной передаче.
1) 
; 2) 
3) 
4) 
,
где 
— соответственно диаметры ведомого и ведущего катков; 
— передаточное число; 
=0,95
0,0955 — коэффициент, учитывающий скольжение.
Ф.05. Если один из катков фрикционной передачи обтянуть кожей, то;
1) увеличится коэффициент трения;
2) увеличится коэффициент, учитывающий скольжение;
3) понизятся требования к точности изготовления элементов передачи;
4) должна быть снижена сила, прижимающая катки.
В каком пункте допущена ошибка?
Ф.06. По какой формуле может быть определено передаточное отношение фрикционной передачи коническими катками (угол пересечения осей 90°)?
1) 
; 2) 
;
3) 
; 4) 
,
где 
— полуугол при вершине начального конуса ведомого катка.
Ф.07. Укажите правильную схему действия сил на катки во фрикционной передаче (рис 17).
Ф.08. Для работы фрикционной передачи необходима сила, прижимающая катки друг к другу. Какова величина этой силы по отношению к полезному окружному усилию?
2. Может быть и больше и меньше.
Ф.09. По какой формуле определяется потребное усилие прижатия катков во фрикционной передаче между параллельными валами?
1) 
; 2) 
;
3) 
; 4) 
где 
— передаваемый момент; 
— коэффициент запаса сцепления; 
— коэффициент трения; 
— диаметр катка.
Ф.10. Во фрикционной передаче коническими катками между пересекающимися осями. внешнюю прижимающую катки силу как следует прикладывать?
1. Вдоль осей катков.
2. Перпендикулярно осям катков.
3. Вдоль линии соприкосновения катков.
4. Перпендикулярно линии соприкосновения катков.
Ф.11. В основу расчета фрикционных передач с линейным контактом (рис. 18) положена формула:
.
Что принимается за силу 
в передаче коническими катками?
1) 
.
2) 
.
3) 
.
4) Окружное усилие на среднем диаметре.
Ф.13. Применительно к фрикционным передачам цилиндрическими катками между параллельными валами предложена формула
,
где 
— момент на ведомом катке; — коэффициент запаса сцепления; — передаточное число; 
— ширина катков: — коэффициент трения; 
— допускаемые контактные напряжения; 
— числовой /коэффициент зависящий от материалов катков.
Какой параметр по ней определяется?
1. Межосевое расстояние.
2. Диаметр ведущего катка.
3. Диаметр ведомого катка.
4. Ни один из перечисленных выше параметров.
Ф.14. Расчеты показали, что во фрикционной передаче с точечным контактом рабочих теп допускаемые контактные напряжения могут быть увеличены вдвое. Во сколько раз увеличится нагрузочная способность передачи?
1) 
=1,25 раза. 2) 
=1,41 раза. 3) В 4 раза. 4) В 8 раз.
Ф.15. Ниже перечислены фрикционные вариаторы, получившие широкое промышленное распространение:
3) торовый (Святозарова);
Какой из них следует применить для создания передачи между пересекающимися осями?
Основы технической механики и слесарных работ (стр. 8 )
| | Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
11. Если на чертеже приведена надпись:
«Цепь 4ПР-19,05-15000», на сколько из нижеследующих вопросов она позволяет ответить?
3. Рабочая нагрузка.
6. Нагрузка разрушения (Не меньше).
1. На шесть. 2. На пять. 3. На четыре. 4. На три.
12. Стандарт для каждой роликовой цепи устанавливает следующие размеры:
2) расстояние между внутренними пластинками;
3) ширину внутреннего звена;
6) разрушающую нагрузку;
7) ширину внутренней пластины.
Сколько из этих характеристик непосредственно используется в расчетах на износостойкость цепи?
1. Одна. 2. Две. 3. Три. 4. Четыре.
13. Для какой цепи предназначена звездочка, изображенная на рис.?
1. Втулочной. 2. Роликовой. 3. Зубчатой. 4. Крючковой.
14. На рис. изображено поперечное сечение венца звездочки. Для чего предназначена эта звездочка?
1. Для зубчатой цепи с боковыми направляющими пластинами.
2. Для зубчатой цепи со средними направляющими пластинами.
3. Для многорядной втулочной или роликовой цепи.
4. Для однорядной втулочной или роликовой цепи.
15. По какому из выражений рассчитывается делительный диаметр звездочки?
1) 
; 2) 
; 3) 
; 4) 
.
Где Z — число зубьев; T— шаг цепи.
Контрольная работа №3
Тема: Допуски, посадки и технические измерения.
Выполнил студент группы 3Э ______________________________
1. В машиностроении приходится создавать передачи между осями:
2) пересекающимися под некоторым углом;
3) пересекающимися под прямым углом;
В каком случае применение фрикционных передач практически невозможно?
2. Укажите передаточные механизмы, в которых фрикционные передачи получила наибольшее распространение.
4. Коробки скоростей.
3. Из отмеченных недостатков фрикционных передач:
1) большие нагрузки на валы и подшипники;
2) необходимость в специальных прижимных устройствах;
3) равномерность вращения;
4) передаточное число И=var,
Какой записан ошибочно?
4. Укажите формулу, по которой определяется диаметр ведомого катка в редуцирующей фрикционной передаче.
1) 
; 2) 
3) 
4) 
,
Где 
— соответственно диаметры ведомого и ведущего катков; 
—передаточное число; 
=0,95
0,0955—коэффициент, учитывающий скольжение.
5. Если один из катков фрикционной передачи обтянуть кожей, то;
1) увеличится коэффициент трения;
2) увеличится коэффициент, учитывающий скольжение;
3) понизятся требования к точности изготовления элементов передачи;
4) должна быть снижена сила, прижимающая катки.
В каком пункте допущена ошибка?
6. По какой формуле может быть определено передаточное отношение фрикционной передачи коническими катками (угол пересечения осей 90°)?
1) 
; 2) 
;
3) 
; 4) 
,
Где 
— полуугол при вершине начального конуса ведомого катка.
7. Укажите правильную схему действия сил на катки во фрикционной передаче (рис 17).
8. Для работы фрикционной передачи необходима сила, прижимающая катки друг к другу. Какова величина этой силы по отношению к полезному окружному усилию?
2. Может быть и больше и меньше.
9. По какой формуле определяется потребное усилие прижатия катков во фрикционной передаче между параллельными валами?
1) 
; 2) 
;
3) 
; 4) 
Где 
— передаваемый момент; 
— коэффициент запаса сцепления; 
—коэффициент трения; 
—диаметр катка.
10. Во фрикционной передаче коническими катками между пересекающимися осями. внешнюю прижимающую катки силу как следует прикладывать?
1. Вдоль осей катков.
2. Перпендикулярно осям катков.
3. Вдоль линии соприкосновения катков.
4. Перпендикулярно линии соприкосновения катков.
11. В основу расчета фрикционных передач с линейным контактом (рис.) положена формула:
.
12. Что принимается за силу 
в передаче коническими катками?
1) 
.
2) 
.
3) 
.
4) Окружное усилие на среднем диаметре.
13. Применительно к фрикционным передачам цилиндрическими катками между параллельными валами предложена формула
,
Какой параметр по ней определяется?
1. Межосевое расстояние.
2. Диаметр ведущего катка.
3. Диаметр ведомого катка.
4. Ни один из перечисленных выше параметров.
14. Расчеты показали, что во фрикционной передаче с точечным контактом рабочих теп допускаемые контактные напряжения могут быть увеличены вдвое. Во сколько раз увеличится нагрузочная способность передачи?
1) 
= 1,25 раза. 2) 
= 1,41 раза. 3) В 4 раза. 4) В 8 раз.
15. Ниже перечислены фрикционные вариаторы, получившие широкое промышленное распространение:
3) торовый (Святозарова);
Какой из них следует применить для создания передачи между пересекающимися осями?
Критерием оценки является количество правильных ответов: менее 10 правильных ответов — оценка 2;
Расчет прочности фрикционных передач
Фрикционная передача — это передача, в которой движение передается силами трения. Простейшие фрикционные передачи (рис. 1) состоят из двух колес (катков), которые прижимаются друг к другу с силой, создающей силу трения, равную величине передаваемого окружного усилия. Сила прижатия катков может создаваться собственным весом конструкции, рычагами, пружинами или специальными устройствами.
Основные характеристики фрикционной передачи
Передаточное число без учета проскальзывания
.
Сила трения в контакте
,
где f — коэффициент трения (табл. П12 Приложения); Q — сила прижатия.
Для случая, представленного на рис. 1, Ft≤ Ff.
Создаваемый момент трения
.
,
где К — коэффициент запаса сцепления.
В ответственных случаях применяется автоматическое прижатие (самозатягивание), которое пропорционально передаваемому моменту.
Рис. 1. Схема цилиндрической фрикционной передачи
Скольжение в фрикционной передаче связано с упругими деформациями поверхностных слоев, износом поверхностей, возможным ослаблением прижатия катков, возможным непостоянством коэффициента трения.
Скольжение в фрикционной передаче зависит от нагрузки. При перегрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному разрушению рабочих поверхностей.
Передаточное число фрикционной передачи с учетом скольжения
где ε — коэффициент скольжения:
,
где v1, v2 — линейные скорости в точке контакта.
Обычно ε = 0,002. 0,05.
Основные требования к материалам:
износостойкость и контактная прочность;
высокий коэффициент трения;
высокий модуль упругости, чтобы не возникала значительная деформация площадки контакта и не увеличивались потери на трение.
Сочетание закаленная сталь — закаленная сталь обеспечивает небольшие габаритные размеры передачи и высокий КПД; используют шарикоподшипниковые стали с закалкой до 60 HRC.
Сочетание чугун — чугун или чугун — сталь позволяет работать со
смазкой и без нее (всухую).
Сочетание сталь — текстолит позволяет работать без смазки, коэффициент трения специальных пластмасс достигает 0,5.
Применяют тела качения, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но он зависит от влажности воздуха. Такие колеса обладают малой контактной прочностью. Иногда используют покрытие из дерева.
Оценка фрикционных передач.
Надежны передачи, у которых ведущий шкив выполнен из менее твердого материала.
Достоинства фрикционных передач:
бесшумность и плавность работы;
возможность бесступенчатого регулирования передаточного числа.
Недостатки фрикционных передач:
значительное давление на валы и опоры, ограничивающее величину передаваемой мощности;
скольжение в передаче, вызывающее непостоянство передаточного числа даже при тщательном изготовлении и монтаже передачи.
Виды разрушений и критерии работоспособности передачи:
усталостное выкрашивание рабочих поверхностей;
заедание в тяжелонагруженных быстроходных передачах, работающих со смазкой;
при разрыве масляной пленки образуются приваренные частицы, задирающие поверхность в направлении скольжения;
изнашивание поверхности, часто неравномерное. Повышенное изнашивание наблюдается в открытых передачах.
Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является контактная прочность. Прочность и долговечность фрикционных передач оцениваются по контактным напряжениям — напряжениям смятия поверхности на площадке контакта.
Расчет на прочность фрикционной передачи
Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи представлена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема к расчету цилиндрической фрикционной передачи
Контактные напряжения передач с контактом по линии определяют по формуле Герца
,
где q — нормальная нагрузка по длине контактной линии; Q — сила прижатия катков; К — коэффициент запаса сцепления (коэффициент нагрузки), К= 1,25. 2; l — длина контактной линии; ρпр — приведенный радиус кривизны:
;
Enp — приведенный модуль упругости,
;
μ — коэффициент поперечной деформации.
При μ = 0,3 получим условие прочности по контактным напряжениям:
,
где [σH] — допускаемое контактное напряжение для менее прочного материала катков.
Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения скорости вращения ведомого вала на ходу при постоянной скорости ведущего вала. В зависимости от формы тел качения вариаторы делятся на лобовые, конусные, торовые, дисковые, клиноременные. Основная характеристика вариатора — диапазон регулирования
.
Лобовые вариаторы (рис. 2.3, а) просты, их выполняют реверсивными. При изменении положения ролика 1 меняется радиус ведомого звена. Диапазон регулирования лобового вариатора
.
Конусные вариаторы без промежуточного звена (рис. 2.3, б) по диапазону регулирования аналогичны лобовым и могут обеспечить изменение направления вращения.
Конусные вариаторы с параллельными валами и промежуточным элементом (рис. 2.3, е) могут работать только на ускорение или замедление.
Торовые вариаторы (рис. 2.3, в) состоят из торовых чашек и роликов. Изменение скорости на выходе достигается поворотом осей вращения роликов. Из всех типов вариаторов торовые вариаторы наиболее совершенны, их недостаток — сложность конструкции. Диапазон регулирования торового вариатора
Многодисковые вариаторы (рис. 2.3, г) состоят из пакетов конических раздвинутых дисков, прижимаемых пружинами. Регулирование скорости производится смещением оси ведущего вала относительно ведомого; изменяется величина радиуса контакта.
Рис. 2.3. Схемы основных типов фрикционных вариаторов: а — лобовые; б — конусные; в — хоровые; г — дисковый; д — клиноременные; е — двухконусный; 1 — ролик; Б — быстроходный вал; Т — тихоходный вал
КПД вариатора 0,75. 0,85.
Диапазон регулирования дискового вариатора
Вариаторы с раздвижными шкивами и широкими клиновыми ремнями (рис. 2.3, д) просты и надежны. Их выпускают в виде самостоятельных агрегатов или встраивают в машину. Скорость регулируется изменением расчетных диаметров шкивов с помощью осевого перемещения дисков. Диапазон регулирования таких вариаторов
.
Вариаторы стандартизированы, КПД = 0,8. 0,9.
Практически для одноступенчатых вариаторов диапазон регулирования Д = 3. 8.
Задача 1. Определить основные размеры цилиндрической фрикционной передачи привода транспортера. Передаваемая мощность 
, 
и 
угловые скорости ведущего и ведомого катков.
Порядок решения:
Выбираем материалы катков: ведущий каток – текстолит ПТК, ведомого (большего) катка – чугун С4 – 18.
Передаточное число фрикционной передачи
Вращающий момент на ведущем валу
Н/м
Задаемся коэффициент ширины катка 
= 0,3, коэффициент запаса сцепления k = 1,3.
Допускаемое контактное напряжение для текстолитовых катков 
= 100 МПа, коэффициент трения текстолита по чугуну ¦ = 0,3. Модули упругости текстолита 
МПа, чугуна 
МПа.
Приведенный модуль упругости:
МПа
Находим межосевое расстояние
Определяем основные размеры катков:
диаметр ведущего катка 
мм
диаметр ведущего катка 
мм
ширина катков 
мм
мм.