10.2. Материалы катков

Материалы фрикционных катков должны иметь высокие коэффи­циент трения / (для уменьшения силы прижатия F_r) и модули упру­гости Е (для уменьшения упругого скольжения и потерь на перекаты­вание), быть износостойкими и влагонепоглощающими.

Для фрикционных катков применяют следующие сочетания мате­риалов:

1. Закаленная сталь по закаленной стали. Применяют стали марок 18ХГТ, ШХ15, 65Г и другие для быстроходных закрытых силовых передач. Такие передачи имеют высокие износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.

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

2. Металлокерамика марки ФАБ-П по закаленной стали. Применяют в открытых силовых передачах.

Значения коэффициентов трения /:

Сталь по стали (в масле) 0,04...0,05

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

Текстолит, ретинакс по чугуну или стали (всухую) 0,30...0,35

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

Сталь по бронзе (периодическое смазывание) 0,08...0,10

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

10.3. Виды разрушения рабочих поверхностей фрикционных катков

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).

Для предотвращения усталостного выкрашивания проводят расчет на контактную прочность. Повышение твердости поверхностей катков обеспечивает более высокие допускаемые контактные напряжения.

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.

Для предупреждения заедания применяют специальные масла.

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

10.4. Цилиндрическая фрикционная передача

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.

Влияние проскальзывания учитывают с помощью коэффициента скольжения

Обычно ; ε = 0,005...0,05. Упругое скольжение для стальных катков неве­лико: ε = 0,002; для текстолита по стали ε = 0,01; для резины по стали ε = 0,03.

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

Буксование. Нарушение условия (10.1) приводит к буксованию. При буксовании ведомый каток останавливается, а ведущий скользит по нему. Рабочие поверхности катков изнашиваются. Для предупреждения буксо­вания создают достаточный запас сцепления К [см. формулу (10.3)].

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 F_r. 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 Т₁ — в Н ■ м, D₁ — а мм. Прижимная сила

(10.3)

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.

Прижимные устройства. Постоянная по значению прижимная сила катков допустима при передаче постоянной нагрузки. При переменной нагрузке прижатие катков должно изменяться автоматически — про­порционально изменению передаваемого вращающего момента. В этом случае снижаются потери на трение, повышается долговечность пере­дачи.

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.