Упругие муфты. Управляемые муфты. Автоматические муфты. Фрикционные передачи, страница 4

4.  Сцепные муфты. Конструкции. Расчет дисковой фрикционной муфты.

Тема 28 (факультативная): Фрикционные передачи

28.1. Основные схемы

Работа фрикционных передач основана на использовании сил сцепления, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил нажатия . Простейшая передача состоит из двух цилиндрических катков (рис. 28.1). Для работы передачи должно выполняться условие:

,                                             (28.1)

где   – сила трения между катками.

Нарушение условия (28.1) приводит к буксованию и усиленному износу катков. Силу трения определяют по известной зависимости:

,                                                    (28.2)

где  f – коэффициент трения; f = 0,05 для стали и чугуна при работе в масле;

f = 0,1…0,15 для пары сталь - текстолит или фибра (без смазки).

 

Рис. 28.1. Цилиндрическая фрикционная передача

Для уменьшения проскальзывания в процессе работы (из-за износа, вибрации, перегрузки и т.д.) создают запас сцепления K. Обычно K = 1,25…1,5 в силовых передачах, в приборах. Необходимую силу нажатия катков находят из формул (28.1) и (28.2):

                    , откуда         .                                 (28.3)

Нетрудно сделать вывод, что значение силы нажатия существенно выше силы . Например, при K= 1,5 и  f= 0,05 . Силу нажатия можно уменьшить, используя в цилиндрической передаче клинчатые катки (рис. 28.2). При этом формула (28.3) преобразуется в следующий вид:

,                                                 (28.4)

где  z – число клинчатых желобов;

 – приведенный коэффициент трения; для клинчатого жёлоба

,                                               (28.5)

 - угол профиля жёлоба;  = 12…15°.

 

Рис. 28.2. Передача клинчатыми катками

28.2. Оценка и применение

Достоинства:

1. Простота конструкции.

2. Удобство регулирования угловой скорости ведомого звена.

3. Плавность и бесшумность работы.

4. Самопредохранение от перегрузки.

Недостатки:

1. Необходимость нажимных устройств.

2. Большие нагрузки на валы и опоры.

3. Непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания катков.

Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением применяют преимущественно в кинематических цепях приборов для обеспечения плавности движения, бесшумности и безударного включения. Широкое применение получил фрикционный принцип в вариаторах. Однако передаваемые мощности обычно ограничивают пределом P= 10 кВт, так как при больших мощностях трудно обеспечить необходимую силу нажатия катков.

28.3. Скольжение в передаче

Скольжение во фрикционных передачах является причиной износа, уменьшения КПД и непостоянства передаточного отношения. Различают три вида скольжения: упругое скольжение, буксование и геометрическое скольжение.

Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта. Под нагрузкой  первоначальный контакт по линии переходит в контакт по площадке шириной ав (рис. 28.3), величина которой зависит от упругости материала. Лишь на участке площадки контакта аб соблюдается равенство окружных скоростей поверхности катков. На участке бв образуется скольжение. Это объясняется тем, что поверхностные слои ведущего катка до входа в контакт будут сжатыми, а после выхода из контакта – растянутыми, так как они испытывают сопротивление со стороны ведомого катка.

Рис. 28.3. Упругое скольжение

По ширине площадки контакта бв меняется величина и направление поверхностных напряжений. На ведомом катке наблюдается обратная картина. Это приводит к тому, что на площадке скольжения, ограниченной углами скольжения , скорости будут различны: поверхность ведущего шкива движется со скоростью , ведомого - , меньшей, чем . Их разность  составляет скорость скольжения. В точке б нарушается условие (28.1). Соотношение между скоростями выражается в том же виде, что для ремённой передачи:

, или                                           (28.6)

, откуда

,                                           (28.7)

где  s – коэффициент скольжения; s= 0,01…0,03 для пары неметаллический материал (резина, текстолит) по стали; s= 0,002 для стальных катков при работе в масле.