46. Фрикционная передача: виды скольжения, причины.
Существенным недостатком клинчатых передач является наличие значительного геометрического скольжения. Скольжение во фрикционных передачах нарушает равномерность вращения ведомого колеса, приводит к износу поверхностей.
Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение и геометрическое скольжение.
Буксование возникает при перегрузке, когда F > FTp. В этом случае ведомый каток затормаживается или даже останавливается, а ведущий продолжает вращаться, вызывая выделение теплоты и местный износ поверхности ведомого катка, нарушая его правильную форму, следствием чего являются вибрации и удары.
Упругое скольжение вызывается упругими деформациями волокон материала ведущего и ведомого катков в зоне их контакта. Процесс упругого скольжения достаточно сложен и рассматривается в специальной литературе по фрикционным передачам. Упрощенно его можно пояснить следующим образом [39]. Волокна материала ведущего катка 1 (рис. 5.5, а) перед точкой их контакта К сжаты, а волокна ведомого катка 2 растянуты, что условно показано различной штриховкой (редкой и частой). После прохождения точки К волокна обоих катков возвращаются к исходной длине, вследствие чего происходит их относительное скольжение. Скорость такого скольжения (упругого) зависит от упругих свойств материалов фрикционной пары и окружной силы и составляет 0,5...1% от окружной скорости. Она увеличивается с уменьшением модулей упругости материалов фрикционных пар. Подбором материалов значения упругости скольжения можно свести к минимуму. Так, например, применяя материалы большой твердости (сталь-сталь, сталь-текстолит), относительное скольжение можно свести к минимуму (0,2... 1%).
Геометрическое скольжение рассмотрим на примере лобового варианта (рис. 5.5, б) . Рассмотрим случай, когда диск 1 ведущий, а ролик 2 — ведомый. Допустим вначале, что ролик имеет закругление или он настолько тонкий, что его контакт с диском происходит в точке К. Тогда из условия равенства окружных скоростей точек диска и ролика, т. е. v1, = v2 или w1р = w2r, получим выражение для передаточного отношения i12 = w1/w2 = r/р. Это передаточное отношение можно принять за номинальное (расчетное). Если длиной ролика 2b пренебречь нельзя, то в этом случае передаточное отношение отклонится от номинального и тем больше, чем больше нагрузка на ролик и его длина. Номинальное значение передаточного отношения можно варьировать путем изменения р. При конечной длине ролика 2b скорости всех точек его образующей АС одинаковы и равны, а соответствующие им скорости точек диска изменятся пропорционально их расстояниям от оси его вращения. В точке К, где окружные скорости диска и ролика одинаковы, скольжение отсутствует (нескользящая точка). Во всех остальных точках по длине контактной линии АС слева и справа от точки К происходит проскальзывание, вызывающее появление элементарных сил трения. На рис. 5.5, б показаны эти силы трения, приложенные к точкам диска. Знак скорости проскальзывания меняется при переходе через нескользящую точку, называемую полюсом качения. Если нескользящая точка находится в середине контактной линии А С, т. е. в точке К, то моменты трения Mтр л и Mтр.п. относительно оси ведомого ролика, возникающие от элементарных сил трения AFTp и соответствующих им элементарных окружных сил AF, передающихся на ролик (рис. 5.5, б, в), равны и вращение ролика, а следовательно, и преодоление момента полезного сопротивления (нагрузки) М2 невозможны. Эти моменты только скручивают ролик (см. рис. 5.3, в). Чтобы ролик начал вращаться, нескользящая точка (полюс качения) должна сместиться на некоторую величину А от точки К, например в точку М (рис. 5.5 б). При ведущем диске нескользящая точка, называемая полюсом качения, смещается в направлении оси диска, при ведущем ролике - в противоположном направлении. Размер смещения А определяем, исходя из того, что разность моментов от элементарных сил трения на участках AM и МС должна уравновесить момент нагрузки М, на ведомом валу. Эти моменты .
их разность откуда.
Из этой формулы следует, что геометрическое скольжение А тем больше, чем больше длина 2b ролика и момент нагрузки М2. Оно уменьшается при увеличении силы прижатия Fr, радиуса ролика r3 и коэффициента трения f. При А = b нескользящая точка переместится в крайнее положение, т. е. в точку А. При дальнейшем увеличении нагрузки ролик начинает скользить по всей длине и наступает буксование. Геометрическое скольжение относится к числу силовых потерь фрикционных передач. Введением автоматического поджатия, т. е. увеличением силы Fr, оно может быть снижено и даже устранено. При наличии геометрического скольжения А изменяется и передаточное отношение i12 = r/( р - A). Аналитическое выражение геометрического скольжения A меняется в зависимости от конструкции фрикционных передач. В конструкциях, где относительное скольжение контактирующих точек отсутствует (см., например, рис. 5.3), геометрического скольжения нет. Во фрикционных передачах для обеспечения постоянства i12 приданном положении колес и изменении нагрузки необходимо изготовлять колеса из материалов с большим E; применять автоматическое нажатие (Fr), обеспечивающее постоянство отношения M2/Fr; детали передачи, от деформации которых зависит положение пятна касания, выполнять возможно более жесткими; применять пары с начальным касанием по линии, а не в точке.
- 1.Опоры скольжения. Основные сведения: конструкции, материалы.2. Достоинства и недостатки. Различные типы опор.
- 3.Цилиндрические подшипники скольжения. Момент трения при осевой нагрузке. 4. При радиальной нагрузке
- 5.Опоры качения , классификация опор. Достоинства и недостатки различных типов опор.
- 6. Шариковые подшипники качения. Распределение нагрузки по шарикам.
- 7. Цилиндрические подшипники скольжения. Конструкции, материалы.
- 8. Достоинства и недостатки.
- 9. Шариковые подшипники качения. Определение динамической грузоподьемности.
- 10. Шариковые подшипники качения: конструкции, материалы.
- 11. Расчет валов из условия прочности на изгиб.
- 12. Цилиндрические подшипники скольжения. Расчет геометрических параметров.
- 11.2.1 Расчет подшипника скольжения
- 13. Шариковые подшипники качения. Определение статической грузоподьемности.
- 14. Расчет валов из условий крутильной жесткости.
- 15. Расчет валов из условий изгибной жесткости.
- 16. Шариковые подшипники качения. Момент трения,
- 17. Зубчатые передачи: классификация, достоинства и недостатки.
- 45. Фрикционная передача: функционирование, основные достоинства и недостатки.
- 47. Фрикционная передача: определение силы прижатия фрикционных дисков.
- 46. Фрикционная передача: виды скольжения, причины.