Основные типы фрикционных передач и вариаторов

Во фрикционной передаче с гладкими цилиндрическими катками

;

где 0,01... 0,03 — коэффициент скольжения; — запас сцепления; 1,25. ..1,5 для силовых передач; 3 для передач приборов.

Формула позволяет отметить большое значение силы при­жатия катков фрикционной передачи. Например, принимая =0,1 и = 1,5, получаем =1,5 тогда как в зубчатых передачах нагруз­ка в зацеплении примерно равна .

Для передачи движения между валами с пересекающимися ося­ми используют коническую фрикционную передачу Угол между осями валов может быть разным, чаще всего он равен 90°. Без учета проскальзывания передаточное отношение

Учитывая, что

,

для конической пере­дачи получаем

при =90^о

Необходимые величины сил прижатия и определяют из уравнений

;

Из формул следует, что с увеличением передаточного отношения уменьшается и увеличивается . Поэ­тому в понижающих конических передачах прижимное устройство целесообразно устанавливать на ведущем валу.

Лобовой вариатор. Максимальное и минимальное значения передаточного отношения

Диапазон регулирования

Диапазон регулирования является одной из основных характери­стик любого варианта.

Теоретически для лобового вариатора можно получить =0, а . Практически диапазон регулирования ограничивают значе­ниями =3. Это объясняется тем, что при малых значительно возрастает скольжение и износ, а КПД понижается.

В отношении КПД и износостойкости лобовые вариаторы усту­пают другим конструкциям. Однако простота и возможность ревер­сирования обеспечивают лобовым вариаторам достаточно широкое применение в маломощных передачах приборов и других подобных устройствах. Для повышения диа­пазона регулирования применяют двухдисковые лобовые вариаторы с промежуточным роликом. В этих вариаторах получают =0 = 8...10.

Вариатор с раздвижными конусами. Передающим элементом служит клиновой ремень или специальная цепь. Винтовой механизм управления раздвигает одну и сдвигает другую пару конусов одновременно на одну и ту же вели­чину. При этом ремень перемещается на другие рабочие диаметры без изме­нения своей длины.

Кинематические зависимости:

;

Силовой расчет выполняют по те­ории ременных передач. Макси­мальную (расчетную) нагрузку ремня определяют в положении, соответствующем .

Возможный по условиям конструк­ции диапазон регулирования зависит от ширины ремня.

Торовый вариатор. В этом варианте на ведущем и ведомом валах закреплены чашки 1и 2,выполненные по форме кругового тора. Между чашками зажаты ролики 3. Изменения передаточного отношения достигают поворотом роликов вокруг осей О. Оси роликов закреплены в специальной рамке так, что они всегда располагаются симметрично относительно оси чашек. Ошиб­ки в расположении осей вызывают неравномерную нагрузку роли­ков, дополнительное скольжение и износ, снижают КПД. Условием минимума скольжения является, кроме того, минимальное отклоне­ние вершин начальных конусов роликов от оси чашек.

Работу чашек с роликом можно рассматривать условно как обкатывание трех начальных конусов. При этом вершины конусов чашек (точки б и в) располагаются по оси валов, а вершина конуса ролика (точка а)занимает некоторое положение на дуге ее в зависи­мости от текущего значения передаточного отношения . Работа без скольжения возможна только в том случае, если вершины всех конусов сходятся в одной точке. Чем больше расхождение вершин, тем больше скольжение.

У торовых вариаторов скольжение удается свести к минимуму при соответствующих соотношениях геометрических параметров. В этом заключается основное преимущество торового вари­атора.

Недостатками его яв­ляются сложность конст­рукции, высокие требова­ния к точности изготовле­ния и монтажа.

Дисковые вариаторы. В этих вариаторах момент пе­редается за счет трения между набором ведущих и ведомых дисков. Изменения передаточного отношения достигают перемещением ве­дущего вала 1 относительно ведомого вала 2 в направлениях, указанных стрелками. При этом изменяются межосевое расстояние и рабочий диаметр . Передаточное отношение

=var

В выполненных конструкциях вариатор сочетают обычно с зуб­чатой передачей, а вал 1 является промежуточным.

Основной идеей конструкции дискового вариатора является уве­личение числа точек контакта между фрикционными элемента­ми. Это позволяет значительно снизить контактные давления, а вместе с этим и износ дисков. Значительно снижается также и си­ла прижатия/ Прижатие осуществляютпружиной или шарико­вым нажимным устройством. Диски изготовляют из стали и закаливают до высокой твердости (50...60 НRС). Вариатор работает в масле. Обильная смазка значительно уменьшает износ и делает работу вариатора устойчивой, независимой от случайных факто­ров, влияющих на трение. Снижение коэффициента трения при смазке в этих вариаторах компенсируют уве­личением числа контактов. Для уме­ньшения скольжения (потерь) дискам придают коническую форму (конусность 1^o30'...3°00'). При этом получают точечный первоначальный контакт, переходящий в небольшое пятно под действием нагрузки.

Тонкие стальные диски позволяют получить компактную конструк­цию при значительной мощности.

Выполняют вариаторы мощностью до 40 кВт с диапазоном регулирования до 4,5 при КПД 0,8...0,9.

Кроме схемы с наружным контактом разработаны схемы с внут­ренним контактом дисков. В этих конструкциях ведущие диски имеют кольцевую форму и охватывают ведомые. Внутренний кон­такт позволяет дополнительно снизить потери на скольжение, а так­же выполнить конструкцию с «прямой передачей» ( =1), что осо­бенно важно для применения вариаторов на автомобилях.

Принципиальные схемы вариаторов других типов изображены на рис.: а — конусный с передвигающимся ремнем; б — ло­бовой двухдисковый; в — конусный; г — шаровой простой; д — шаровой сдвоенный. Такие вариаторы выполняют для малых мощ­ностей и применяют преимущественно в кинематических цепях при­боров.