Во фрикционной передаче вращательное движение от ведущего катка к ведомому передается силами трения, которые возникают в месте контакта двух прижатых друг к другу катков (рис. 10.1).

где F,— передаваемая окружная сила; Rf=fFr— сила трения в месте контакта катков; Fr—прижимная сила; f—коэффициент трения.

Для создания требуемой силы трения Rf катки прижимают друг к другу силой Fr, которая во много раз превышает силу Ft (при коэффициентах/трения от 0,3 до 0,05 сила прижатия Fr превосходит передаваемую силу Ft не менее чем в 3...20 раз).

Классификация передач. В зависимости от назначения различают фрикционные передачи: с нерегулируемым передаточным числом (рис. 10.1) и с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа — вариаторы (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Схема лобового вариатора

В зависимости от условий работы фрикционные передачи подразделяют на: открытые — работают всухую и закрытые — работают в масляной ванне. В закрытых передачах масляная ванна обеспечивает хороший теплоотвод, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.

Недостатки. 1. Необходимость специальных нажимных устройств для прижатия рабочих тел. 2. Большие нагрузки на валы и подшипники от прижимной силы Fr, что требует увеличения размеров валов и подшипников. Этот недостаток ограничивает передаваемую мощность. 3. Непостоянное передаточное число из-за проскальзывания катков. 4. Изнашивание рабочих поверхностей катков вследствие проскальзывания, возможность их повреждения (образование лысок) при буксовании.

На практике широко применяют реверсивные фрикционные передачи винтовых прессов, передачи колесо — рельс и колесо — дорожное полотно самоходного транспорта.

Материалы катков

Для фрикционных катков применяют следующие сочетания материалов:

Текстолит, ретинакс или фибра по стали. Применяют в малонагру-женных открытых передачах. Катки из этих материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.

Значения коэффициентов трения /:

Сталь по стали или чугуну (всухую) 0,13...0,18

Металлокерамика по стали (всухую) 0,30...0,35

В открытых фрикционных передачах коэффициент трения / выше, прижимная сила Fr катков меньше.

Усталостное выкрашивание. Характерно для закрытых передач, работающих в условиях качественного смазывания и защищенных от попадания абразивных частиц. Прижимная сила F, вызывает в месте контакта катков высокие контактные напряжения (см. рис. 10.1), которые вследствие вращения катков циклически нагружают места контакта на ободе. Циклическое действие контактных напряжений приводит к зарождению и развитию усталостных микротрещин на рабочих поверхностях с последующим выкрашиванием частиц и образованием мелких раковин (см. § 2.6).

Заедание. Возникает в быстроходных тяжелонагруженных передачах при разрыве масляной пленки между рабочими поверхностями катков. При непосредственном соприкосновении катков вследствие скольжения в месте контакта развивается высокая температура. В результате происходит местный привар частиц металла с последующим отрывоот одной из поверхностей. Приварившиеся частицы при последующем контакте задирают рабочие поверхности в направлении скольжения.

Изнашивание. Происходит вследствие упругого скольжения в месте касания катков. Повышенное изнашивание имеют открытые передачи. ;

Скольжение. В цилиндрической фрикционной передаче (рис. 10.1) окружная скорость v ведомого катка несколько меньше скорости v ведущего катка. Вследствие упругих деформаций первоначальный контакт катков по линии переходит под нагрузкой в контакт по площадке. При контакте по линии имеет место равенство окружных скоростей ведущего и ведомого катков (чистое качение), а при контакте по площадке скорости сопряженных точек катков не равны — возникает скольжение. Для передач, работающих в масле, скольжение связано также с наличием масляных пленок.

В вариаторах (см. рис. 10.2) дополнительно появляется геометрическое скольжение, связанное с неодинаковым изменением скорости по длине контакта у тел качения.

Передаточное число. На рис. 10.1 показана схема простейшей цилиндрической фрикционной передачи с нерегулируемым передаточным числом. Опоры ведомого вала выполнены подвижными (плавающими) в направлении линии центров 0102, и находятся под действием пружины сжатия, вследствие чего обеспечивается прижимная сила Fr. В передаче с цилиндрическими катками

где ε — коэффициент скольжения (см. выше). В силовых передачах и < 7. Геометрический расчет передачи. Межосевое расстояние (см. рис. 10.1)

Диаметр ведущего катка

Диаметр ведомого катка

Силы в передаче. При работе фрикционной передачи должно соблюдаться условие (10.1). Окружная сила

(10.2)

где К— запас сцепления, его вводят для предупреждения пробуксовывания катков при перегрузках, в частности, в период пуска. Для силовых передач К=1,25...2, для передач приборов принимают К до 3.

Постоянное прижатие катков осуществляют пружинами, которые периодически регулируют (см. рис. 10.1). Автоматическое прижатие катков осуществляют самозатягиванием элементов передачи (использованием активных и реактивных сил и моментов, см. рис. 22.10), а также нажимными устройствами, например, винтового типа.