Циліндричні фрикційні передачі

На рис, 31.4 наведено схему фрикційної передачі з циліндричними котками. Величина сили притискання, потрібна для забезпечення сили тертя між котками, створюється за допомогою пружин.

Кінематика передачі, Під час роботи фрикційних передач неминуче відносне ковзання поверхонь котків і в зв'язку з цим відставання веденого котка від ведучого. Тому в передачах з циліндричними котками передаточ­не число визначають за формулою

и = п₁Іп₂ = D₂/[D₁(1 — ε)],

де ε — коефіцієнт ковзання, який залежить від матеріалу котків і умов мащення. Для передач, які працюють насухо, ε = 1,01 — 0,02, а з масти­лом — ε = 0,03 ÷0,05. Величину коефіцієнта ковзання можна обчисли­ти за формулою

ε = (υ1 – υ2)/υ1,

де υ₁ і υ₂ — колові швидкості на периферії ведучого і веденого котків.

Сила притискання котків. Якщо позначити через f коефіцієнт тертя

ковзання між котками фрикційної передачі, притиснутими один до одного.

силою Q, то вираз (31,1)

можна записати в такому

вигляді:

kР = f*Q,

звідки

Q = k*P/f,

де k — коефіцієнт запасу зчеплення, k = 1,25 ÷3; f = 0,04 ~- 0,05 — сталь по сталі або чавуну з масти­лом; f = 0,1 -~ 0,15 — сталь по сталі або чавуну насухо; f = 0,2 ÷0,3 — сталь або чавун по текстоліту насухо.

Колову силу Р знаходять за заданим моментом T1 на ведучому котку:

Р = 2Т₁/D₁.

Щоб зменшити силу Q притискання котків, треба брати матеріали з найбільшими коефіцієнтами тертя, маючи при цьому на увазі, що при ко­ловій швидкості υ > 7 м/с робота насухо недопустима через швидке спра­цьовування робочих поверхонь котків. ККД циліндричної передачі η = 0,80 ÷ 0,95.

Розрахунок передачі на контактну витривалість (для металевих і тексто­літових котків). Котки контактують по вузькій площадці (рис. 31.5),, розміщеній уздовж твірної робочої поверхні котків. Коли розміри площад­ки контакту малі порівняно з розмірами самих котків, то при значній силі притискання виникають великі контактні напруги. Як було показано в розд. XXVII, величина контактних напруг залежить від величини

прикладених сил, радіусів стичних котків і модулів пружності Е₁ і Е₂ мате­ріалів котків. Текстоліт, на відміну від інших неметалевих матеріалів підпорядковується закону Гука, тому для текстолітових котків, як і для металевих, застосовують розрахунок на контактну витривалість. Най­більші контактні напруги, за формулою Герца,

σ_н = 0,418 , = , (31.2)

де q = Q/Ь — навантаження на одиницю довжини контактної лінії, Q- сила притискання котків; Ь — довжина лінії контакту (ширина котків); Е_зв = 2Е₁Е₂/(Е₁ + Е₂) — зведений модуль пружності матеріалу обох котків; р₃в — зведений радіус кривизни котків.

Визначивши зведений радіус кривизни через радіуси котків R1 і R2 або через діаметр ведучого котка D₁ і передаточне число и, дістанемо

ρзв = (R1R2)/(R1 + R2) = R1*и*R1/R1+u*R1)=R1*u/(1+u)=D1*u/2(1+u)

Позначимо міжосьову відстань а. Тоді

а = (D₁ + D2)/2 =D1 (u + 1)/2,

звідки

D_{1 =} 2а/(u+1)

Після підстановки значення D1 у вираз для ρ_зв і у формулу для Q (див. с. 255), в якій силу Р визначимо через момент Т₁, дістанемо:

ρ_зв = аи/(и + 1)²; Q = kТ₁ (и + 1)/(fа). Ввівши знайдені вирази в рівняння (31.2), дістанемо

σ_н = 0,418 ≤ [σн], (31.3)

де T1—обертаючий момент на ведучому валу; [σн\ —допустима кон тактна напруга.

У такому вигляді формулу (31.3) використовують для перевір­них розрахунків діючої передачі за певних значень а і b. П р о є к т н и м розрахунком визначають міжосьову відстань а.

Замінимо у формулі (31.3) фактичну контактну напругу σн допустимою напругою [σ_H]. Щоб позбутися зайвої невідомої, ширину котків b визна­чимо через а:

b = *а.

Розв'язуючи рівність (31.3) відносно міжосьової відстані а, дістаємо

(31.4)

а=(u+1)

де ψ_а = b/а — коефіцієнт ширини котка, його беруть = 0,2 ÷0,4. Ширина котків повинна бути b≤D ₁; цьому відповідає

≤2/(u+1).

Коефіцієнт запасу зчеплення k треба брати:

для силових передач 1,25—1,5

для кінематичних передач

(у приладах) 2,5—3,0

Інші розміри котків визначають за формулами: діаметри D₁ = 2а (и + 1) і D₂ = D₁и (1 — ε); ширина b = ψ_аа. Допустимі контактні напруги [σн\ встановлюють залежно від матеріалів котків, твердості робочих поверхонь і умов роботи передачі:

для загартованих до високої твердості стальних котків, якщо вони працюють без мащення, [σн] = 600 4- 800 МПа;

для стальних котків, якщо вони працюють у маслі [σ_н] = (2,45 ÷2,95) НВ, МПа (для загартованих сталей—більші значення, для незагартованих — менші);

;іля чавунних котків [σ_н1 ≈;1,5 σ_тм;

для текстолітових котків [σ_н] = 100 ÷;120 МПа.

Передаточне число и для однієї пари котків можна брати:

силові передачі ≤ 7

передачі приладів ≤25