Машиностроение и механика

Материалы катков

Материалы фрикционных катков должны иметь высокие коэффициент трения и модули упругости Е, быть износостойкими и во время работы не засаливаться.

Для фрикционных катков применяют сочетания материалов:

1.Закаленная сталь по закаленной стали. Рекомендуемые стали: 40ХН, 18ХГТ, ШХ15 и др. Применяют в быстроходных закрытых силовых передачах.

2.Чугун по стали или чугуну. Применяют в открытых тихоходных силовых передачах.

3.Текстолит, гетинакс или фибра по стали. Применяют в малонагруженных открытых передачах.

Скольжение является причиной износа, уменьшения КПД и непостоянства передаточного отношения во фрикционных передачах. Различают три вида скольжения: буксование, упругое скольжение, геометрическое скольжение.

Буксование наступает при перегрузк ах, когда не соблюдается условие (10.1). 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 строя. Поэтому при проектировании следует принимать достаточный запас сцепления К и не допускать использования фрикционной передачи в качестве предохранительного устройства от перегрузки.

Упругое скольжение связано с упругими деформациями в зоне контакта. Это можно объяснить на примере цилиндрической передачи (10.1). Если бы катки были абсолютно жесткими, то первоначальный контакт по линии оставался бы таким и под нагрузкой. При этом окружные скорости по 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 происходит скольжение.

Геометрическое скольжение связано с неравенством скоростей на площадке контакта у ведущего и ведомого катков. Оно является решающим для фрикционных передач. Рассмотрим геометрическое скольжение на примере лобового вариатора (рисунок 10.6). Окружная скорость на рабочей поверхности ведущего ролика постоянна по всей ширине и равна v₁. Скорость различных точек ведомого ролика (катка) v₂ изменяется пропорционально расстоянию этих точек от центра. При отсутствии скольжения скорости v₁ и v₂ на линии контакта должны быть равны между собой. Однако равенство скоростей можно получить только для какой-то одной точки линии контакта. Эту точку П называют полюсом качения. Через полюс качения проходит расчетная окружность ведомого ролика с диаметром , так что . Во всех других точках линии контакта наблюдается скольжение со скоростью . На рисунке 10.6 эпюра распределения скоростей скольжения по линии контакта изображена жирными линиями. Полюс качения располагается в середине линии контакта только при холостом ходе. При работе под нагрузкой он смещается от середины на некоторое значение .

Рисунок 10.6 – Геометрическое скольжение на примере лобового вариатора