Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Прижатие осуществляют пружиной (см. рис. 11.6) или шариковым нажимным устройством (см. рис. 11.5). Диски изготовляют из стали и закаливают до высокой твердости * Нормальные силы на обеих чашках приближенно равны, так как равны окружные силы на ролике. 246 Ьйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 (50...бО НКС).
Вариатор работает в масле. Обильная смазка значительно уменьшает износ и делает работу вариатора устойчивой, не зависимой от случайных факторов, влияющих на трение. Снижение коэффициента трения при смазке в этих вариаторах компенсируют увеличением числа контактов. Для уменьшения скольжения 1потерь) дискам придают коническую форму (конусность 1'30'...3"00').
При этом получают точечный первоначальный контакт, переходящий в небольшое пятно под действием нагрузки. Тонкие стальные диски позволяют получить компактную конструкцию при значительной мощности. Выполняют вариаторы мощностью до 40 кВт с диапазоном регулирования до 4,5 при КПД 0,8...0,9. Кроме схемы с наружным контактом разработаны схемы с внутренним контактом дисков.
В этих конструкциях ведущие диски имеют кольцевую форму и охватывают ведомые. Внутренний контакт позволяет дополнительно снизить потери на скольжение, а также выполнить конструкцию с «прямой передачей» 11=1), что особенно важно для применения вариаторов на автомобилях. Рис. 11.7 Принципиальные схемы вариаторов других типов изображены на рис. 11.7: а — конусный с передвигающимся ремнем„ б — лобовой двухдисковый; в — конусный; г — шаровой простой; д — шаровой сдвоенный.
Такие вариаторы выполняют для малых мощностей и применяют преимущественно в кинематических цепях приборов. $ 11.3. Основные факторы, определяющие качество фрикционной передачи Скольжение. Скольжение является причиной износа, уменьшения К~~ и неиостоянства иередат очного отношения во фрикционных иередачах. Различают три вида скольжения: буксование, уиругое скольжение, геометрическое скольжение. Буксование наступает при перегрузках, когда не соблюдается условие 111.1): Г,<Г. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему, вызывая местный износ или задир поверхности.
Нарушение геометрической формы и качества поверхности катков выводит передачу из 247 Ьйр:ИшгзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 строя. Поэтому при проектировании следует принимать достаточный запас сцепления К и не допускать использования фрикционной передачи в качестве предохранительного устройства от перегрузки. Применение самозатягивающихся нажимных устройств, как правило, устраняет буксование. Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта. Элементарно это можно объяснить на примере цилиндрической передачи (см. рис, 11.1).
Если бы катки были абсолютно жесткими, то первоначальный контакт по линии оставался бы таким и под нагрузкой. При этом окружные скорости по всей линии контакта равны и скольжения не происходит. При упругих телах первоначальный контакт по линии переходит под нагрузкой в контакт по некоторой площадке. Равенство окружных скоростей соблюдается только в точках, расположенных на одной из линий этой площадки. Во всех других точках образуется скольжение.
В действительности явления, которые связаны с упругими деформациями во фрикционных передачах, сложнее, Они рассматриваются в специальной литературе (см., например, [341). Значение скольжения от этих деформаций не превышает 2...3'/е и обычно определяется экспериментально. Для стальных катков упругое скольжение незначительно: еж0,002 (при полной нагрузке); для текстолита по стали е-0,01, резина по стали еж0,03. С уменьшением нагрузки в уменьшается, Геометрическое скольжение связано с неравенством скоростей на площадке контакта у ведущего и ведомого катков. Оно является решающим для фрикционных передач. Поиски новых форм тел качения часто связаны со стремлением уменьшить геометрическое скольжение. Природу геометричес- кого скольжения выясним на А простейшем примере лобового вариатора (рис. 11.8, см. также г! рис.
11.2). Анализ других случаев см, [34]. %к Окружная скорость на рабо~~аак чей поверхности ролика посто- янна по всей ширине его и равна п, н,. Скорость е различных точек — — диска изменяется пропорцилк~ р онально расстоянию этих точек ~г 1 от центра (на краю диска П Р2 В2 так)' При отсутствии буксования скорости 2~, и о2 на линии контакта должны быть равны между собой. Однако в рассматриваРис. 11.8 емой конструкции равенство ско- 248 пйр:ИгигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 ростей можно получить только для какой-то одной точки линии контакта.
Эту точку П называют полюсом качения, Через полюс качения проходит расчетная окружность диска с диаметром И„так что ц /и2 = И2/611 ° Во всех других точках линий контакта наблюдается скольжение со скоростью ~,„=о, — о,. На рис. 11.8 эпюра распределения скоростей скольжения по линии контакта изображена жирными линиями. Полюс качения располагается в середине линии контакта только при холостом ходе. При работе с нагрузкой он смещается от середины на некоторое значение Л. Это смещение можно определить, рассматривая равновесие ролика, Здесь вращающий момент Т, должен уравновешиваться моментом сил трения, Эпюра сил трения Е' показана на рис. 11.8, где направление сил трения противоположно направлению скоростей скольжения, а удельная сила трения Г'=Г„„//Ь.
Итак, Т, = Г' ~(Ь/2+ Я) — (Ь/2 — ЬЯ д, |2 = Г„1Й, Л/Ь, (11.15) или Л=Т,Ь/~ДГ„~), Из подобия треугольников определяем максимальную скорость скольжения: о,„= (о,2/Ы,) (Ь/2+ Л) = [кп, /(30~)ЯЪ|2+ Ь), (11.1б) где и, в мин Непостоянство передаточного отношения. Как указано выше, передаточное отношение ~'=д,/д„ где д, связано со значением Л (рис, 11.8), Анализируя формулу (11.15), можно отметить следующее: 1. При постоянной силе прижатия Р'„значение Л изменяется пропорционально нагрузке Т, (Т, — 0 и Л-+0), При этом передаточное отношение не постоянно. Оно изменяется в некоторых пределах в зависимости от нагрузки.
2. Если нажимной механизм обеспечивает изменение силы прижатия Г„пропорционально Т„т. е. Т, /Г„= сопи|, то Л и ~ постоянны. В этом большое преимущество саморегулируемых шариковых и винтовых нажимных устройств. 3. Значение Л, а следовательно, и изменение ~ от нагрузки пропорциональны длине линии контакта или ширине ролика Ь. Для уменьшения скольжения и колебаний передаточного отношения применяют узкие ролики или переходят от линейного контакта к точечному ф=0 и А=О). Положение полюса качения связано также с распределением давления по длине линии контакта. При неравномерном распределении полюс смещается в сторону больших давлений. Давление может быть неравномерным вследствие деформаций валов или погрешностей изготовления.
С этим связаны высокие требования к точности изготовления и жесткости вариаторов. 249 Ьйр:ИгигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Коэффициент полезного действия. КПД вариаторов зависит в основном от потерь на скольжение и потерь в опорах валов, Потери на трение скольжения пропорциональны скорости скольжения о„. Формула (11.1б) позволяет отметить, что у лобовых варйаторов о,„уменьшается с увеличением передаточного отношения ~'. При малых ~ вариаторы имеют низкий КПД.
По этой причине ограничиваются диапазоны регулирования некоторых вариаторов, Потери на трение в опорах зависят от значения нагрузки на валы, которая определяется в основном значением силы прижатия Е„(не для всех конструкций). При постоянной Е„ потери в опорах постоянны и, следовательно, КПД падает при работе вариатора с неполной нагрузкой. Поэтому также целесообразно применять нажимные механизмы с постоянным отношением Т,/Е„. Ввиду сложности расчетов величину КПД чаще всего оценивают экспериментально и указывают в справочниках. ~ 11.4.
Основы расчета прочности фрикционных пар Критерии расчета. При работе фрикционных пар происходят следующие виды разрушения рабочих поверхностей: 1, Усталостное выкрашивание — в передачах, работающих в масле, когда образуется жидкостное трение. В этих условиях рабочие поверхности разделяются слоем масла, а износ сводится к минимуму.
2, Износ — в передачах, работающих без смазки, или при отсутствии условий для образований режима жидкостного трения (см. гл. 1б), 3. Задир поверхности — связан с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.
Все перечисленные виды разрушения зависят от напряжений в месте контакта. Поэтому прочность и долговечность фрикционных пар оценивают по контактным напряжениям (см. ~ 8.3). Расчетные контактные напряжения при начальном касании по линии (тела качения †цилинд, конусы, торы и ролики с образующими одного радиуса) определяют по формуле ац =- 0,418 < ~~„~.
(11.17) При начальном касании в точке (все другие случаи) а„=т.ЯЕ~ /Рт <[О„~. (11.18) Здесь ń— сила прижатия, нормальная к поверхности контакта; Ь вЂ” длина линии контакта; т — коэффициент, зависящий от формы тел качения (см. [41). Расчет по контактным напряжениям. Формулы (11.17) и (11.18) удобны для проверочных расчетов, когда размеры тел качения известны. 250 Ьйр:дКигзатК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 Для проектных расчетов эти формулы можно преобразовать, принимая за искомые размеры катков.
Из-за большого многообразия форм катков для фрикционных передач не удается получить общей формулы проектного расчета, как это сделано, например, для зубчатых передач*. Методика преобразования подобна той, которая применена для зубчатых передач (см. ~ 8.6). Допускаемые напряжения для закаленных сталей твердостью >60 НКС при начальном контакте по линии и при хорошей смазке принимают [ст„]=1000...1200 МПа; при начальном контакте в точке 1он 1= 2000...2500 МПа. Для текстолита (без смазки) при контакте по линии асти)=80...100 МПа. Учет срока службы и переменности работы производится по аналогии с зубчатыми передачами.
Вопросы для самоподготовки 1. Каковы достоинства и недостатки фрикционных передач? 2. Чем отличаются фрикционные вариаторы от коробок скоростей? Области их применения. 3. Какие конструкции фрикционных вариаторов наиболее распространены? 4. Критерии работоспособности фрикционных передач. По каким напряжениям их рассчитывают? Глава 12 РЕМЕИИЫЕ ПЕРЕДАЧИ ~ 12.1. Общие сведения Принцип действия и классификация. Схема ременной передачи изображена на рис. 12.1. Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и ремня, охватывающего шкивы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
