Фрикционная передача: что это такое, ее достоинства и недостатки

О главной паре

Практически все виды передач используются в автомобиле – крутящий момент от двигателя проходит цепочку различных устройств и претерпевает изменения, начиная от КПП, главной пары, и заканчивая колесами автомобиля. Все передаточные отношения для КПП и главной пары влияют непосредственным образом на динамику автомобиля.
Поэтому с целью

1. уменьшения частоты переключения;
2. возможности движения при спокойной езде на небольших оборотах двигателя;
3. повышения верхнего порога скорости движения,

передаточные отношения, в том числе и для главной пары, должны быть уменьшены. Для улучшения разгонной динамики все должно быть наоборот.

Работа различных механизмов и устройств, в том числе и в автомобиле, не может происходить без преобразования используемой энергии, как по величине, так и по направлению. Оценить и рассчитать величину необходимого изменения, а также его последствия, помогает передаточное отношение.

Мне нравится1Не нравится

Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется трехзвенный механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, или колесо и рейка с зубьями, образующими с неподвижным звеном (корпусом) вращательную или поступательную пару. Зубчатая передача состоит из двух колес, посредством которых они сцепляются между собой. Зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называют шестерней, с большим числом зубьев – колесом. Термин «зубчатое колесо» является общим. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, а параметрам колеса – 2.

Основными преимуществами зубчатых передач являются: — постоянство передаточного числа (отсутствие проскальзывания); — компактность по сравнению с фрикционными и ременными передачами; — высокий КПД (до 0,97…0,98 в одной ступени); — большая долговечность и надежность в работе (например, для редукторов общего применения установлен ресурс ~ 30 000 ч); — возможность применения в широком диапазоне скоростей (до 150 м/с), мощностей (до десятков тысяч кВт).

Недостатки: — шум при высоких скоростях; — невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа; — необходимость высокой точности изготовления и монтажа; — незащищенность от перегрузок; — наличие вибраций, которые возникают в результате неточного изготовления и неточной сборки передач.

Классификация зубчатых передач

По расположению осей валов различают передачи с параллельными (рис. 2.1, а – в, з), с пересекающимися (рис. 2.1, г, д) и перекрещивающимися (рис. 2.1, е, ж) геометрическими осями. По форме могут быть цилиндрические (рис. 2.1, а – в, з), конические (рис. 2.1, г, д, ж), эллиптические, фигурные зубчатые колеса и колеса с неполным числом зубьев (секторные). По форме профилей зубьев различают эвольвентные и круговые передачи, а по форме и расположению зубьев – прямые(рис. 2.1, а, г, е, з), косые (рис. 2.1, б), шевронные (рис. 2.1, в) и круговые (рис. 2.1, д, ж). В зависимости от относительного расположения зубчатых колес передачи могут быть с внешним (рис. 2.1, а) или внутренним (рис. 2.1, з) их зацеплением. Для преобразования вращательного движения в возвратно поступательное и наоборот служит реечная передача (рис. 2.1, е). Зубчатые передачи эвольвентного профиля широко распространены во всех отраслях машиностроения и приборостроения. Они применяются в исключительно широком диапазоне условий работы. Мощности, передаваемые зубчатыми передачами, изменяются от ничтожно малых (приборы, часовые механизмы) до многих тысяч кВт (редукторы авиационных двигателей). Наибольшее распространение имеют передачи с цилиндрическими колесами, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации, надежные и малогабаритные. Конические, винтовые и червячные передачи применяют лишь в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины.

Рис. 2.1. Зубчатые передачи

Вопросы для контроля

1. Что называют механической передачей, их основные разновидности?
2. Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?
3. Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?
4. Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?
5. Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?
6. Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?

Кулисные механизмы

Возвратно-поступательное движение в кривошипных механизмах можно передавать и без шатуна. В ползунке, которая в данном случае называется кулисой, делается прорез поперек движения кулисы. В этот прорез вставляется палец кривошипа. При вращении вала кривошип, двигаясь влево и вправо, водит за собой и кулису.

а — принудительная кулиса, б — эксцентрик с пружинным роликом, в — качательная кулиса

Вместо кулисы можно применить стержень, заключенный в направляющую втулку. Для прилегания к диску эксцентрика стержень снабжается нажимной пружиной. Если стержень работает вертикально, его прилегание иногда осуществляется собственным весом.

Для лучшего движения по диску на конце стержня устанавливается ролик.

Классификация передач

Фрикционные передачи бывают:

• с параллельными валами
• с пересекающимися валами
• с внешним контактом
• с внутренним контактом

по возможности варьирования передаточного отношения

• нерегулируемые (i=const)
• регулируемые (фрикционный вариатор)

по возможности изменения передаточного отношения при наличии промежуточных тел в передаче по форме контактирующих тел

• цилиндрические
• конические
• сферические
• плоские

Вариаторы

Вариаторы — переда­чи, посредством которых можно плавно, бесступенчато изменять передаточное число. По форме тел вращения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.

Лобовые вариаторы (рис. 169) применяются в винтовых прессах и приборах. В наиболее простом из них (рис. 169, I) ведущий ролик катится по торцовой поверхности большо­го диска и передает ему вращение. Движение можно передавать и в обрат­ном направлении — от диска к ролику. Для регулирования скорости враще­ния ролик передвигают вдоль диска. Передаточное отношение в таких ва­риаторах равно i = R1/R2,

где: R1 и R2 — радиусы колес.

В более сложном плоском вариаторе (рис. 169, II) между дву­мя большими дисками вращается передвижной ролик. Один диск веду­щий, другой — ведомый. Ролик служит промежуточным звеном, переда­ющим вращение. При регулировании скорости ролик перемещают вдоль обоих дисков, причем, приближаясь к центру одного из них, он в то же са­мое время удаляется от центра другого. Поэтому изменение передаточно­го отношения и плавное регулирование скоростей вращения производит­ся быстрее и в более широких пределах, чем в вариаторе с одним диском.

Рис. 169

Вариаторы с раздвижными конусами (рис. 170) имеют огра­ниченное применение в машиностроении. Конические диски насажены на два параллельных вала I и II. Между дисками зажато стальное кольцо, ко­торое передает движение от ведущего вала к ведомому. Изменение переда­точного числа осуществляется сближением одной пары конусов и раздвижением другой.

Рис. 170

Рис. 171

На рис. 171 представлены торов ые вариаторы. На валах I и II насажены два диска, имеющие сферические рабочие поверхности. Враще­ние от ведущего диска I к ведомому II передаются посредством двух проме­жуточных роликов 1, свободно сидящих на осях 2. Изменение передаточно­го числа осуществляется одновременным поворотом этих осей вокруг шар­ниров 3. Торовые вариаторы требуют довольно высокой точности изготовле­ния.

Это интересно: Шпиндель станка — типы, принцип работы, устройство

2.8. Передача винт-гайка

Передача винт-гайка служит для преобразования
вращательного движения в поступательное. Широкое применение таких передач
определяется тем, что при простой и компактной конструкции удается осуществить
медленные и точные перемещения.

В авиастроении передача винт-гайка используется в
механизмах управления самолетом: для перемещения взлетно-посадочных закрылков,
для управления триммерами, поворотными стабилизаторами и др.

К преимуществам передачи относятся простота и компактность
конструкции, большой выигрыш в силе, точность перемещений.

Недостатком передачи является большая потеря на трение и
связанный с этим малый КПД.

Рис.
2.22. Передачи винт-гайка

В винтовой передаче вращение винта 1 вызывает
поступательное перемещение гайки 2 (рис. 2.22, а), а вращение гайки 2 приводит к
поступательному перемещению винта 1 (рис. 2.22, б).

Передаточное отношение.
В винтовых механизмах винт или гайка приводится в движение с помощью маховика,
шестерни и др. Передаточное

ное отношение для этих передач можно условно выразить
соотношением окружного перемещения маховика S_м
к перемещению гайки (винта) S_r:

i = S_м/ S_r = π d_м
/ p₁,                                 
(2.65)

где d_м
– диаметр маховика (шестерни и т.п.);

р₁ – ход винта.

Зависимость между окружной силой F_tна маховике и осевой силой F_aна гайке запишем в виде:

F_t=
F_a i η,                                         
(2.66)

где η – КПД винтовой пары.

Кликер

Этим непонятным английским (а может американским) словом в мультипликаторах называют привычную для русского уха «трещетку».

Обычный сигнализатор схода лески в мультипликаторных катушках является также и вспомогательным тормозом. Это ничто иное, как аналог системы бейтраннер, устанавливаемой на безынерционки. С работой бейтраннера знакомы многие, да и статья эта про мульты, так что рассказывать про эту, все-таки тормозную, систему не буду. Скажу лишь то, что включается он специальной клавишей или переключателем на боковой панели корпуса и производит освобождение шпули от основного тормоза.

Кликер особенно полезен при троллинговой рыбалке, а также рыбалке в отвес, как сигнализатор поклевки или зацепа. В общем, этот друг рыболова помогает продлить жизнь катушки, помогая избегать резких нагрузок на основные узлы мультипликатора.

Многие пользователи катушек с кликерами говорят, что использование такого механизма не более чем «понты». Но карпфишеры с этим утверждением в корне не согласятся (я надеюсь).

Ременные передачи. Достоинства и недостатки ременной передачи. Сечения ремней. Устройства натяжения ремней.

Являютсяразновидностью фрикционных передач,где движение передаётся посредствомспециального кольцевого замкнутогоремня.

Ременные передачиприменяются для привода агрегатов отэлектродвигателей малой и среднеймощности; для привода от маломощныхдвигателей внутреннего сгорания.

Ремни имеютразличные сечения:

а)плоские, прямоугольного сечения;

б) трапециевидные,клиновые;

в) круглого сечения;

г) поликлиновые.

Наибольшеераспространение имеют плоские и клиновыеремни. Плоские ремни применяются какпростейшие, с минимальными напряжениямиизгиба, а клиновые имеют повышеннуютяговую способность.

Клиновые ремниприменяют по несколько штук, чтобыварьировать нагрузочную способностьи несколько повысить надёжность передачи.Кроме того, один толстый ремень,поставленный вместо нескольких тонкихбудет иметь гораздо большие напряженияизгиба при огибании шкива.

В лёгких передачахблагодаря закручиванию ремня можнопередавать вращение между параллельными,пересекающимися, вращающимися впротивоположные стороны валами. Этовозможно потому, что жёсткость накручение ремней вследствие их малойтолщины и малого модуля упругости мала.

Достоинстваременных передач:

• передача движения на средние расстояния;

• плавность работы и бесшумность;

• возможность работы при высоких оборотах;

• дешевизна.

Недостаткиременных передач:

• большие габариты передачи;

• неизбежное проскальзывание ремня;

• высокие нагрузки на валы и опоры из-за натяжения ремня;

• потребность в натяжных устройствах;

• опасность попадания масла на ремень;

• малая долговечность при больших скоростях.

Устройства длянатяжения ремня

Чтобы ременнаяпередача могла передавать полезноеокружное усилие, ремень должен бытьнатянут расчетным усилием S0. Для натяженияремней применяются следующие способы:

1) натяжениеприводным мотором при помощи винтовыхустройств;

2) натяжение натяжнымшкивом при помощи постоянного усилия,создаваемого пружиной, или грузомпротивовеса;

3) упругое натяжениеза счет укороченной против расчетнойдлины ремня.

Последний способне дает стабильного натяжения, поэтомуприменяется теперь редко.

Характер и причины отказов фрикционных передач

Главным параметром фрикционных устройств, определяющим их износоустойчивость, считается контактная прочность, оцениваемая по напряжениям смятия плоскости в месте соприкосновения катков. Выделяет следующие виды разрушения механизмов для преобразования движений:

1. Усталостное разрушение. Оно появляется в механизмах, обработанных смазочными материалами.
2. Износ звеньев кинематической пары. Свойственен для передач высушенной поверхностью. Возникает при буксовании рабочих поверхностей, что обусловлено несоблюдением главного условия работоспособности.
3. Абразивный износ: происходит при загрязнении смазочных материалов твердыми частицами.
4. Коррозийный износ: возникает при химическом воздействии или окислении материалов рабочих поверхностей катков. Окисление происходит в условиях высоких температур, при недостаточной смазке. Интенсивное окисление может произойти при низких температурах и пластических деформациях рабочих тел вращения.
5. Задир плоскости, обусловленный разрывом смазочной пленки. Появляется в быстроходных системах при высоких нагрузках.

Выделяют следующие факторы отказов фрикционных передач:

1. Выкрашивание: свойственно для закрытых видов передачи, работающих с высушенной поверхностью. Прижимная сила повышает напряжение на контактных поверхностях фрикционных звеньев. В итоге сего влияния образуются трещинки маленьких объемов. Они заполняются смазочными материалами, что приводит к частичному или полному выкрашиванию части и появлению раковин на поверхностях катков.
2. Заедание: свойственно для передач с быстрым ходом. Из-за сильных нагрузок происходит разрыв смазочной пленки. В месте соприкосновения мгновенно повышается температурный режим, что приводит к молекулярному сцеплению частиц металла в месте соприкосновения поверхностей катков. После длительного воздействия высоких температур происходит сварка железных механизмов и нарушение конструкции валов. Приварившиеся части задирают плоскости катков в направленности скольжения. На рабочей поверхности образуются крупные борозды.
3. Диспергирование: возникает на отдельных участках поверхности трения, характерно для катков, работающих на граничной смазке при умеренных температурах. Разрушение поверхностного слоя происходит без разрыва масляной пленки.
4. Смятие (пластические деформирование): проявляется в виде блестящих полос на конических дисках. Обусловлено большими силами прижатия и недостаточной прочности рабочих поверхностей передачи.
5. Изнашивание: обусловлено воздействием упругого скольжения, возникшего в зоне соприкосновения рабочих тел. Из-за повышенного трения детали постепенно изнашиваются, понижается показатель КПД и появляется непостоянство передаточного числа.

Для предотвращения отказа фрикционных устройств нужно рассчитать контактную прочность прибора. Катки обязаны быть изготовленными из жестких материалов, выдерживающих высочайшее контактное усилие. Предотвратить заедание плоскостей возможно с поддержкой противозадирных масел. Они увеличивают коэффициент трения в 1,5 раза.

Источник

Принцип действия цепных транспортеров

Как и у ленточного транспортера, принцип работы основан на обращении закольцованной цепи вокруг ведущего и натяжного барабана. За счет натяжения цепи с ведущего колеса на ведомое передается крутящий момент. В ходе линейного перемещения цепи по рабочей ветви закрепленные на ней скребки, короба или контейнеры перемещают полезный груз.

Цепной конвейер скребкового типа имеет рабочую ветвь, оснащенную скребками. Она движется в коробе. Это дает возможность перемещать сыпучие и полужидкие субстанции. Скребки погружаются целиком или полностью и увлекают груз за собой. В конце рабочей ветви размещается выходной патрубок, через который транспортируемая субстанция покидает транспортер. В других типах полезная нагрузка размещается в коробах, черпаках, контейнерах или на открытых площадках, закрепленных на цепи. Такие устройства могут перемещать и жидкие грузы.

Приводной орган конвейера весьма прочен, может выдерживать как большие физические нагрузки, так и значительные перепады температуры. Это открывает данному классу конвейеров путь в горячие цеха металлургических, химических и машиностроительных предприятий и в стационарные морозильные установки большой мощности и площади.

Цепь может изгибаться в любом направлении, поэтому конфигурация конвейера может быть выбрана исходя из потребностей производства.

Принцип работы и конструкции вариатора

Проще всего принцип работы вариатора можно рассмотреть на примере самого распространенного типа устройства: клиноремённого.

На валу, который соединён с валом двигателя находится ведущий шкив, выполненный из двух половинок. Половинки могут передвигаться по валу (оси своего вращения). Аналогичный (состоящий из двух половинок) шкив расположен на другом валу, соединённом с приводами колес автомобиля. Этот шкив называют ведомым. Между собой ведущий и ведомый диски соединены ремнём, клиновидным в сечении.

На низких оборотах двигателя половинки ведущего шкива раздвинуты и ремень «провален» к оси вращения, а на ведомом шкиве наоборот: ремень «выдавлен» максимально далеко от оси вращения.

Таким образом, за счёт трения в месте контакта ремня с поверхностями половинок шкивов образуется ремённая передача, схематично изображённая на следующем рисунке.

То есть ведущий вал как бы аналогичен шестерёнке малого диаметра, а ведомый – большого. Соответственно, на малых оборотах угловая скорость ведущего шкива существенно выше, чем ведомого, к которому передаётся максимальное тяговое усилие (и минимальная угловая скорость).

Сдвигает половинки ведущего шкива торцевое усилие, формируемое в зависимости от конструкции вариатора инерционными силами (от роликов внутри одной половинки шкива, перемещающихся за счёт центробежных сил – простейший случай) или гидравликой, получающей команды от электронного блока управления (современные системы).

Помимо центробежных, системы передачи крутящего момента с электронным управлением могут быть электромагнитными или многодисковыми, но наибольшее распространение благодаря доведенности конструкции получили гидротрансформаторы.

На высоких оборотах картина обратная: «шестеренка» ведущего шкива становится большого диаметра (ремень выдавливается к периферии шкива) а у ведомого половинки раздвигаются и ремень «проваливается» к центру («шестерёнка» малого диаметра). Трение, необходимое для изменения расстояния между половинками ведомого шкива и натяжение ремня обеспечивает пружина.

По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.

В них роль составных шкивов выполняют конусообразные диски, а роль ремня – ролики грибовидной формы, имеющие возможность не только вращаться вокруг своей оси, но и перемещаться относительно оси вращения дисков. При различных положениях роликов они по различного диаметра окружностям соприкасаются с дисками, и за счёт этого меняется передаточное отношение между дисками. На практике торовые вариаторы встречаются существенно реже клиноременных.

Казалось бы, если всё так просто и принцип работы устройства хорошо известен, почему на автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно?

Дело в том, что материал ремня, используемый в вариаторах скутеров и снегоходов, не рассчитан на уровень нагрузок, которые возникают в автомобилях. И только современные технологии позволили разработать привод вариатора, выдерживающий высокие нагрузки.

Ремень современного автомобильного вариатора металлический, состоящий из двух металлических лент и вставленных в них набора упругих металлических звеньев.

От ведущего шкива наиболее зажатое в нем звено передаёт толкающее усилие к следующему звену и далее по цепочке. Получается, что такой наборный ремень не тянет, а толкает ведомый шкив и это позволяет передавать на него бо́льшие усилия, чем в обычной клиноремённой передаче. Именно такой тип привода получил максимальное распространение в современных вариаторах.

В некоторых марках автомобилей (прежде всего Audi) встречается привод в виде многозвенной цепи вместо ремня.

Такую передачу ещё называют клиноцепной. В отличие от металлического наборного ремня пятно контакта торцевых участков такой цепи с конусной поверхностью шкивов существенно меньше, и это обстоятельство предъявляет повышенные требования к материалу и сочленениям цепи. У цепной передачи самый высокий КПД передачи усилия от ведущего шкива к ведомому, неплохие показатели долговечности, достаточно простая замена в случае необходимости. Но при этом цепь – достаточно дорогой привод.

К особенностям конструкции вариатора ещё следует отнести необходимость встраивания в устройство механизма заднего хода – прямой реверс шкивов вариатора невозможен. Практически это решается так же, как и в автоматических коробках передач: в конструкции предусмотрен планетарный редуктор.

Механические приводы. Передаточное отношение ременной передачи.

Передача движения от
одного механизма или узла к другому осуществляется механическими,
гидравлическими, электрическими, пневматическими и смешанными
приводами.

Механические приводы. К
механическим передачам относят ременную, цепную, зубчатую, винтовую,
реечную, роликовую, червячную, фрикционную.

Ременная передача служит
для сообщения вращательного движения от одного вала к другому при
значительных расстояниях между валами. На валах закрепляются шкивы,
между которыми натягивают гибкую ленту — ремень. Ремень может
быть плоским и клиновидным, сшитым и бесшовным. При вращении шкива А (рис. 56) за счет силы трения между шкивом и ремнем начинает
двигаться ремень. Ремень заставляет вращаться шкив Б силой
трения, возникающей между ремнем и шкивом Б. Шкив А, передающий движение, называют ведущим, а шкив Б, получающий
движение, — ведомым. Шкивы с валами могут вращаться в одну
сторону — прямая передача (рис. 56, а) или в разные
стороны — перекрестная передача (рис. 56, б). В
плоскоременных передачах шкивы имеют цилиндрическую или немного
овальную поверхность. Плоские ремни бывают кожаными, прорезиненными и
текстильными.

Рис. 56. Ременная
передача: а — плоская прямая, б — плоская
перекрестная, в — клиновидная

В последнее время широко
применяют передачи с ремнями, имеющими в сечении клиновидную
трапецеидальную форму (рис. 56, в). Такую же форму имеют
специальные канавки на шкивах. Ремень состоит из нескольких рядов
прорезиненной ткани, корда (толстые специальной крутки нити), резины
и обертки из прорезиненной ткани.

Клиновидный ремень имеет
большую поверхность соприкосновения со шкивом, чем плоский, и потому
сила трения между ремнем и шкивом значительнее и, следовательно,
клиноременная передача способна передавать большую мощность, чем
плоская.

Клиновые ремни изготовляют
по ГОСТ семи различных профилей и различной длины. Профиль канавок на
шкивах должен соответствовать профилю ремня. Клиновые ремни делают из
прорезиненной ткани и нитей.

Достоинства ременных
передач в простоте и дешевизне изготовления шкивов и ремней, в
плавности и бесшумности работы, в эластичности, смягчающей влияние
колебания нагрузки. Недостатками ременной передачи являются
увеличенная радиальная нагрузка на валы и их опоры, непостоянство
скорости вращения шкива вследствие проскальзывания ремня, нарушение
нормальной работы передачи при попадании на ремень масла.

Ременная передача в
шлифовальных станках используется главным образом для сообщения
движения от электродвигателя к шпинделю шлифовального круга.

Передаточное отношение
ременной передачи рассчитывают так:

где n₁ —
число оборотов ведущего вала в с (мин); n₂ — число
оборотов ведомого вала в с (мин); D₁ — диаметр
ведущего шкива, мм (м); D₂ — диаметр ведомого шкива,
мм (м).

В процессе эксплуатации
ремни постепенно вытягиваются и начинают проскальзывать. Для
восстановления натяга ремня можно передвинуть на салазках
электродвигатель, чтобы увеличить расстояние между валом двигателя и
ведомым валом, либо применить натяжное устройство. Если на ведомом
валу нужно получить несколько различных скоростей, то применяют
многоступенчатые шкивы.