Детали механизмов и машин

Фрикционные и ременные передачи





Содержание:
  • Фрикционные передачи
  • Ременные передачи
  • Муфты фрикционные
  • Вариаторы
  • Фрикционные передачи



    Фрикционные передачи предназначены для передачи вращательного движения (передачи энергии). Основаны такие передачи на использовании силы трения между колёсами фрикционного механизма. При рассмотрении фрикционных передач различают три вида трения между деталями:
  • Сухое трение - осуществляется при взаимном относительном движении двух очищенных и высушенных твёрдых тел, находящихся в естественном контакте друг с другом;
  • Граничное трение - при таком виде передачи на соприкасающиеся детали наносится тонкий слой специальной смазки известной молекулярной структуры;
  • Жидкостное трение - при таком виде передачи непосредственного соприкосновения деталей не происходит, а поверхности катков разделены слоем смазки, и трение зависит от вязкостного сопротивления самой смазки.
  • Для фрикционных передач характерно наличие дополнительного элемента - пружины, которая создаёт необходимую силу прижатия катков.

    Катки прижимаются друг к другу силой Fпр, в месте контакта катков создаётся сила трения Ff достаточная для окружной силы Fr (окружное усилие). Для нормальной работы передачи должно выполняться условие Ff >= Fr. Несоблюдение этого условия приводит к буксованию и быстрому износу катков. Величина Ff должна быть больше величины Fr на величину коэффициента запаса сцепления B, который принимают равным B = 1,25...2,0. Значения коэффициента трения f между катками в среднем:
  • сталь или чугун по коже или ферродо (ферродо - название фрикционного термостойкого композитного материала) насухо f = 0,3;
  • то же в масле f = 0,1;
  • сталь или чугун по стали или чугуну насухо f = 0,15;
  • то же в масле f = 0,07.

  • Виды фрикционных передач
    Вид передачи Изображение на кинематических схемах

    Цилиндрическая наружная.
    Вращение катков осуществляется в разные стороны.

    Цилиндрическая внутренняя.
    Вращение катков осуществляется в одну сторону

    Коническая.
    Изменяет направление вращения

    Фрикционные передачи такого типа бывают как открытые, так и закрытые. В открытых передачах сцепление обычно сухое, а в закрытых сцепление осуществляется в масле или другой фрикционной жидкости.

    Во фрикционных передачах имеется как минимум два колеса, одно из которых является ведущим (передающим), а второе ведомым (принимающим). Отношение диаметров ведущего колеса (D1 на рисунке) к ведомому колесу (D2 на рисунке) называется передаточным отношением i = D1/D2.
    Если i > 1 то передача считается повышающей, то есть число оборотов колеса D2 больше числа оборотов колеса D1 на величину i. Но при этом теряется мощность и на колесе D2 она ниже чем на колесе D1, примерно на величину i. Например, если диаметр D1 = 100 мм, а диаметр D2 = 50 мм, то I = 100/50 = 2. Соответственно если колесо D1 имеет частоту вращения 1000 об/мин, то частота вращения колеса D2 будет 1000 * 2 = 2000 об/мин.
    Если величина I < 1 то передача считается понижающей. Например, если колесо D2 является ведущим, а колесо D1 ведомым.

    При расчётах конических передач геометрические диаметры принимаются равными средним диаметрам колёс - D1 и D2 на рисунке.
    Часто при расчётах фрикционных передач используют величину - угловая скорость. Угловая скорость измеряется в величинах - радиан/секунда, то есть за 1 секунду колесо делает поворот на 1 радиан. 1 радиан = 57,2958 градусов. Следовательно, при частоте вращения 1 об/сек угловая скорость будет 6,2832 рад/сек.

    Для расчёта геометрических, кинематических и силовых соотношений во фрикционных передачах удобно воспользоваться онлайн калькулятором на сайте "Метизы"

    К достоинствам фрикционных передач можно отнести:
  • Простота изготовления тел качения;
  • Равномерность вращения и бесшумность работы;
  • За счёт возможностей проскальзывания передача обладает предохранительными свойствами.
    Недостатки фрикционных передач:
  • Проскальзывание, ведущее к непостоянству передаточного числа и потери энергии;
  • Необходимость обеспечения прижима с использованием пружин.




    Ременные передачи



    В общем виде, ременная передача, состоит из ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных ремнём, надетым на шкивы с натяжением. Вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами.

    Простые ременные передачи
    Изображение Обозначение / Комментарий
    Передача с круглым профилем ремня. Обеспечивает хорошее сцепление за счёт совпадения формы сечения ремня и углубления на шкиве, при этом, позволяет сократить толщину шкива. Используется такая передача, в основном в миниатюрных приборах точной автоматики, таких как лентопротяжные механизмы, верньеры, системы автоматизированного регулирования.
    Ремни в таких передачах часто называют пассики. Пассики обычно изготавливаются из резины.
    Плоскоременная передача. Обеспечивает хорошее сцепление за счёт ширины ремня. Передача простая в изготовлении, но требует широких шкивов и строгой параллельности их осей.
    Трапецеидальная (или клиноременная) передача имеет профиль ремня в виде трапеции с углом в 40°. Имеет хорошее сцепление при небольшой ширине ремня. Такие передачи часто используют в высоконагруженных силовых установках, таких, например как электропривод металлорежущих станков, лифтов, конвейеров и тому подобных. Часто, для увеличения сцепления и повышения надёжности на шкивах делается несколько канавок под ремни и на шкивы одевается несколько ремней. Повреждение одного из ремней не приведёт к критическому сбою в работе всей передачи. Клиновидные ремни для приводов общего назначения стандартизированы по ГОСТ 1284.1-89 и ГОСТ 1284.2-89.

    Для натяжения ремней (чаще плоских) используют подвижную станину, в которой закреплено одно из колёс передачи:



    Широкое распространение получили механизмы натяжения ремня подпружиненным роликом:



    Достоинством ременных передач является построение сложных кинематических схем с числом шкивов больше двух, например, в газораспределительных механизмах (ГРМ) двигателей внутреннего сгорания, приводах различных механизмов от одной силовой установки и тому подобное.




    К достоинствам ременных передач можно отнести:
  • простота изготовления и обслуживания;
  • плавность работы, бесшумность;
  • малая стоимость;
  • возможность работы с высокими частотами вращения;
  • возможность автоматического предохранения от перегрузки за счет проскальзывания ремня;
  • отсутствие какой либо смазки;
  • возможность передачи движения на значительные расстояния.


  • К недостаткам можно отнести:
  • повышенные нагрузки на валы и опоры;
  • необходимость применения натяжителя ремня;
  • низкая долговечность ремня.


  • Передаточное число в ременных передачах рассчитывается как отношение диаметра ведущего шкива к ведомому i = D1/D2. Если в передаче участвует большее число колёс, например три, то расчёт передаточных отношений, а соответственно и числа оборотов, ведется относительно ведущего шкива.


    Например, примем для шкивов следующие диаметры: D1 = 120 мм, D2 = 30 мм и D3 = 160 мм.
    Пусть шкив D1 будет ведущим. Тогда:
    i1 = D1/D2 = 120/30 = 4;
    i2 = D1/D3 = 120/160 = 0,75.

    Примем число оборотов ведущего шкива равным 1200 об/мин. Тогда число оборотов второго шкива n2 = 1200 * 4 = 4800 об/мин, третьего шкива n3 = 1200 * 0,75 = 900 об/мин.

    Для расчёта передач удобно воспользоваться расчётными формулами на сайте "Теоретическая механика".




    Муфты фрикционные



    Фрикционные (асинхронные) муфты применяются для сцепления и расцепления валов, и имеют (обычно) передаточное число i = 1. Основное назначение муфт передача вращательных моментов от ведущего вала к ведомому. Муфты должны обеспечивать плавность сцепления валов, что и осуществляется за счёт сил трения. Фрикционные муфты подразделяются на муфты сцепления и предохранительные муфты. По типу фрикционного контакта муфты бывают сухие и муфты со смазочным материалом в контакте.
    Обычно, валы и шкивы муфт изготавливают из прочных материалов - чугун, сталь, цветные металлы и сплавы. Для улучшения фрикционных качеств муфт на поверхности трения закрепляются фрикционные шайбы (накладки) из фрикционного материала. Это позволяет заменять истёршиеся элементы без замены фрикционных шкивов.


    Для осуществления надёжного сцепления на приёмный шкив должна действовать прижимная сила Fпр которая создаётся за счёт применения витых или мембранных пружин.
    В качестве фрикционных материалов используют:
    - тканые асбестовые ленты ЛАТ-2;
    - эластичные фрикционные асбестовые материалы:
    ЭМ-1 (8-45-62) для тормозных и фрикционный узлов, работающих при давлении до 1,5 МПа, коэффициент трения: по чугуну СЧ 15 - 0,4...0,6, по стали 45 - 0,44, плотность 2000...2150 кг/м3;
    ЭМ-2 (6КВ-10, 6КВ-56а) для тормозных и фрикционных узлов, работающих при давлении до 2,5 МПа, коэффициент трения: по чугуну СЧ 15 - 0,39...0,54, по стали 45 - 0,4, плотность 2100...2250 кг/м3;
    ЭМ-3 (6-147Н-59) для тормозных и фрикционных узлов, работающих при давлении до 0,8 МПа, коэффициент трения по стали 20 - 0,41...0,6, плотность 2100...2200 кг/м3

    Наиболее широко распространены муфты дисковые и конусные.
    Изображение Условное обозначение / Описание

    Муфты дисковые - муфты, в которых сцепление осуществляется торцевыми поверхностями колёс.

    Муфты конусные- в них рабочие поверхности изготовлены конической формы.





    Яндекс.Метрика    ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2014     Почта: juvel@mail.ru