Презентация на тему Фрикционные передачи и вариаторы

собой колес (катков, роликов, дисков); вращение одного из колес

преобразуется во вращение другого колеса за счет сил трения, развиваемых между ними.
Работа фрикционной передачи основана на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сжимающих сил Fn. При этом должно быть
где Ft – окружная сила ; Fтр – сила трения между катками
,

f – коэффициент трения.
Нарушение условия приводит к буксованию и усиленному износу катков.
 

удобно для приборов;
возможность бесступенчатого регулирования угловой скорости ведомого вала;
предохранение

частей от поломок;
отсутствие мёртвого хода при реверсе передачи;
небольшая стоимость .
Недостатки:
потребность в прижимных устройствах;
значительные давления на валы и опоры;
повреждение катков при пробуксовке;
непостоянство передаточного числа из-за пробуксовки.
Фрикционные передачи могут работать со скоростями 25 мс и при передаточных числах до 10. Значения передаваемых мощностей колеблются в пределах от ничтожно малых в приборах до 300квт в силовых передачах.

или вариаторы
(передаточное переменное)

валов
между пересекающимися осями валов
с гладким ободом
с клинчатым ободом
с гладким

ободом

с клинчатым ободом

внешнее колесо

внутреннее колесо

силой ( вследствие предварительной деформации податливых катков : установкой

специальных пружин )
с переменной силой ( применением специальных нажимных устройств, например, шариковое самозатягивающее устройство, винтовое нажимное устройство ).
Способ прижатия катков оказывает большое влияние на качественные характеристики передачи :к.п.д., постоянство передаточного отношения, контактную прочность и износ катков. Лучшие показатели получают при регулируемом прижатии.

уменьшения к.п.д. и непостоянство передаточного отношения во фрикционных передачах.

Различают три вида скольжения :
буксование;
упругое скольжение;
геометрическое скольжение.
Буксование наступает при перегрузках, когда не соблюдается условие FtFтр. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, вызывая местный износ или задиры поверхности, что в конечном счете выводит передачу из строя. Поэтому при проектировании следует принимать достаточный запас сцепления k и не допускать использование фрикционной передачи в качестве предохранительного устройства от перегрузки.
Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта. Если бы катки были абсолютно жесткими, то первоначальный контакт по линии оставался бы таким и под нагрузкой. При этом окружные скорости будут равны и скольжения не будет. При упругих телах первоначальный контакт по линии переходит под нагрузкой в контакт по некоторой площадке.
Удлинение поверхности ведущего колеса, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью ведомого колеса, приводит к скольжению, которое начинается в точке 2, возрастает на участке 2-3 и в т.3 достигает максимального значения.
Геометрическое скольжение возникает на площадке контакта вдоль образующих колес, зависит от формы последних и связано с неравенством скоростей на площадке контакта у ведущего и ведомого катков. Оно является решающим для фрикционных передач.

проскальзыванием ведомого колеса относительно ведущего окружная скорость его v2

несколько меньше окружной скорости последнего v1. Зависимость между этими скоростями v2 = v1 ,
где  -  дзета  - коэффициент, учитывающий упругое скольжение (от 0,995 для передач, работающих всухую, до 0,95 – для вариаторов).
Можно записать оттуда
.
Для конической фрикционной передачи D1 и D2 – средние диаметры колес.
Таким образом, передаточное число фрикционной передачи с условно постоянным передаточным отношением
,
где  - коэффициент полезного действия передачи.
Для конической фрикционной передачи с углом взаимного расположения валов, равным 90,
.

Для передач с постоянным передаточным отношением, работающих всухую, можно не учитывать коэффициент . Тогда
и
.

принимают отношение их радиусов R2R1.


Передаточное число вариатора изменяется от

минимального Umin до максимального Umax значения.
Отношение максимальной угловой скорости ведомого колеса вариатора 2max к минимальной его угловой скорости 2min называется диапазоном регулирования
.

Для простых вариаторов, у которых радиус ведущего колеса остается постоянным, а радиус ведомого колеса изменяется в пределах от R2min до R2max
.





Диапазон регулирования в простых регуляторах D<4.
Для сдвоенных вариаторов при одновременном и симметричном изменении радиусов ведущего R1 и ведомого R2 колес

Диапазон регулирования в сдвоенных вариаторах D16.
 

колеса должны прижиматься друг к другу с силой Fn,

определяемой по формуле

,
где k – коэффициент запаса сцепления колес.
В силовых передачах машин k=1.251.5, в передачах приборов k=2.53.
Коэффициент трения между колесами :
для стали по стали в масле f=0.040.05 ;
или чугуну в сухую f=0.150.2.
Силы Fn1 и Fn2, действующие на валы конической фрикционной передачи с углом взаимного расположения валов, равным 90



К.п.д. фрикционной передачи в зависимости от вида передачи может быть равен 0.70.96. В основном, к.п.д. фрикционной передачи колеблется в пределах от 0.950.96.
С целью уменьшения потерь и повышения  целесообразно увеличивать диаметры и сохранять постоянными во время работы передачи коэффициент тяги.
Последнее достигается применением механизмов, автоматически регулирующих усилие нажатия в зависимости от передаваемой окружной силы.

передачах вызывает на опорной поверхности колес значительные контактные напряжения,

которые имеют циклический характер.
При таком характере нагружения металлических колес, основными видами поломок фрикционных передач являются:
усталостное выкрашивание (в передачах с жидкостным трением смазки, когда износ сводится к минимуму);
износ (в передачах без смазки);
задир поверхности при пробуксовке.

из стали и других материалов с коэф-том Пуассона 0

определяют по формуле Герца

,
где q – удельная нагрузка, т.е. нагрузка, приходящаяся на единицу длины контактной площади колес; E – приведенный модуль упругости материалов колес ;  - приведенный радиус кривизны колес.
Расчет удельной нагрузки

k=11.3- коэф-т, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной площади ; b – длина контактной площади.
,

где E1и E2 –соответственно модуль упругости материала ведущего и ведомого колеса. Если материалы колес одинаковы, то E=E1=E2.
Приведенный радиус кривизны для цилиндрической фрикционной передачи


Для цилиндрической фрикционной передачи

Для конической фрикционной передачи
.
При проектном расчете обычно преобразуют так, чтобы можно было определить требуемый диаметр меньшего колеса D1.