Фрикционные движения что это
Детали машин
Фрикционные передачи
Общие понятия и определения
Возможность передавать заданную нагрузку для фрикционных передач описывается условием:
где:
Ft – передаваемая окружная сила;
Rf = fFr – сила трения в зоне контакта катков фрикционной передачи; Fr – прижимная сила; f – коэффициент трения.
Если указанное выше условие не соблюдается, катки фрикционной передачи будут проскальзывать друг относительно друга, не передавая мощность.
Фрикционные передачи работают с небольшим упругим скольжением, которое обусловлено упругими деформациями поверхностных слоев катков.
Классификация фрикционных передач
В зависимости от назначения различают фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом и с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа – вариаторы.
Достоинства фрикционных передач
К достоинствам фрикционных передач можно отнести следующие их качества:
Недостатки фрикционных передач
Недостатки фрикционных передач обусловлены особенностями их конструкции:
Скольжение в фрикционной передаче
При работе фрикционной передачи неизбежно упругое скольжение, которое вызывается разностью скоростей поверхностных слоев ведущего и ведомого катков. Элементы поверхности ведущего катка подходят к зоне контакта сжатыми, а уходят от нее растянутыми.
У ведомого катка, наоборот – к зоне контакта элементы поверхности подходят растянутыми, а уходят от нее сжатыми.
Следовательно, в зоне контакта удлинение рабочей поверхности обода ведущего катка, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью обода ведомого катка приводит к упругому скольжению, которое всегда имеет место при работе фрикционной передачи.
В результате окружная скорость v2 точек обода ведомого катка несколько меньше окружной скорости точек обода v1 ведущего катка.
Для передач, работающих в масле скольжение связано, также, с наличием масляной пленки.
Скольжение в фрикционной передаче зависит от нагрузки. При перегрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей.
Материалы катков фрикционных передач
К материалам катков предъявляются следующие основные требования:
Для фрикционных катков чаще всего применяют следующие сочетания материалов:
1. Закаленная сталь по закаленной стали. Для быстроходных закрытых силовых передач применяют стали марок 18Х2Н4МА, 18ХГТ, ШХ15 и другие. Такие передачи имеют высокую износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.
2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.
3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной стали применяется в открытых силовых передачах.
4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-сталь используется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.
5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.
6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.
Ниже представлена таблица значений коэффициента трения f для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.
Фрикционная передача: что это такое, ее достоинства и недостатки – схема и классификация
Взглянем на устройства, преобразующие механическую энергию. В фокусе внимания – фрикционная передача: что это такое, из чего состоит, где применяется, как выглядит, какими особенностями обладает – рассмотрим все эти и другие важные моменты, чтобы вы понимали, где, когда и как ее использовать.
Сразу отметим, что она является традиционным предметом изучения в области прикладных наук: понимая ее важное практическое значение, инженеры постоянно предлагают решения по ее улучшению. А все потому, что она сверхактуальна даже в условиях современной промышленности, ведь причин для ее востребованности хватает: это и трансформация по частоте вращения, и высокий коэффициент полезного действия, и возможность бесступенчатой регулировки скорости… хотя подробнее об этом – ниже.
Общие понятия и определения
Фрикционные передачи являются передачами продлевающими движение за счет сил трения, появляющихся в точках соприкосновения двух катков. Последние представляют собой пару плотно прижатых друг к другу колес, ведущего и ведомого.
Они преобразуют энергию и транспортируют нагрузку на последующие углы в соответствии с таким условием:
Rf ≥ Ft, в котором участвуют силы:
Для нормальной работы указанное соотношение обязано соблюдаться, в противном случае катки в процессе эксплуатации будут лишь скользить по поверхностям друг друга, но никак не поставлять мощность дальше, другим функциональным узлам оборудования.
Чтобы обеспечить Rf нужной величины, следует добиться того, чтобы Fr значительно превышала Ft. Для этого необходимо прижать колеса – за счет собственного веса приспособления, с помощью пружины, рычага или какого-то другого устройства.
Принцип работы
Любая отдельно взятая фрикционная передача состоит из двух тел вращения: как мы уже выяснили, это пара катков, ведущий и ведомый. Первый приводит второй в движение благодаря трению, которое возникает в зоне контакта за счет сил прижатия. Как мы уже определили, необходимая плотность прилегания может быть достигнута несколькими способами – на практике наиболее применимы следующие решения:
Напомним, главное, чтобы трение значительно превышало окружное воздействие. Иначе в зоне контакта будет наблюдаться лишь упругое скольжение. В таком случае угловая скорость главного (ведущего) колеса будет постепенно снижаться, вплоть до полного буксования.
Основные характеристики
Виды фрикционных передач
Классифицировать все их разнообразие можно по нескольким важным параметрам.
По характеру работы:
По условиям использования:
По количеству направлений мощности фрикционных передач классификация предполагает разделение на две группы:
Катки могут работать с такой мощью прижима:
По зоне расположения колес выделяют такие три типа:
Несмотря на такую широту признаков разделения, есть определенные особенности, которыми обладают практически все фрикционные передачи: основные достоинства и недостатки их мы рассмотрим прямо сейчас.
Преимущества
В числе главных плюсов:
Недостатки
Они тоже есть, ведь иначе любая сборка фрикционных передач в коробке (или другом достаточно надежном корпусе) применялась бы просто безальтернативно. В списке эксплуатационных минусов:
Недостатки нельзя не учитывать, но достоинства все-таки перевешивают, иначе применение не было бы столь частым. Явные минусы можно устранить: обеспечив замкнутый прижим, используя принцип многоконтактности, взяв более надежные материалы и так далее.
Скольжение во фрикционной механической передаче
Оно неизбежно возникает в процессе эксплуатации из-за разницы в скоростях катков. У того же ведущего поверхностные элементы подходят к месту соприкосновения сжатыми, а покидают ее уже растянутыми; и наоборот в случае с ведомым. В результате у первого обод удлиняется, а у второго – укорачивается, что и приводит к потерям трения.
При сравнении окружных скоростей оказывается, что V2 значительно, в разы, меньше V1, а в таких условиях крайне проблематично добиться хорошего прижима.
Особняком стоят случаи, когда механизмы фрикционных передач залиты СОЖ, то есть функционируют в так называемых ваннах: масляная пленка способствует еще большему скольжению.
Свою роль, причем серьезную, также играет нагрузка: если она будет чрезмерной, это обернется буксованием, а значит и отсутствием должного трения, что приведет к остановке ведомого колеса и/или к быстрому износу взаимодействующих поверхностей.
Материалы исполнения катков
Необходимо, чтобы они отвечали следующим требованиям:
В общем случае коническая, лобовая или цилиндрическая фрикционная передача может быть оснащена такими сочетаниями колес:
Где используется фрикционная передача: область применения
Они не очень подходят для обеспечения больших мощностей, так как при высоких нагрузках наблюдается скольжение, сопровождающееся быстрым износом валов с последующей частичной или даже полной поломкой. Также их нельзя устанавливать там, где особо критичны ошибки в углах поворота звеньев, так как могут возникать в зоне контакта.
Ниша, в которой они востребованы, – это производство прессов, кузнечно-штамповочных комплексов, транспортеров, тяговых приводов, металлообрабатывающих станков. Наиболее актуальны из них те, что подключены к электромотору или ДВС (двигателю внутреннего сгорания). С их помощью появляется возможность бесступенчатой регулировки скорости, что особенно удобно, например, для АКПП в машинах.
Те, чье передаточное число неизменно, становятся важной частью магнитофонов, спидометров и других устройств, эксплуатируемых при незначительных нагрузках. Вариаторы используют в текстильной промышленности: в силовых агрегатах, чтобы натягивать нити и волокна, в центрифугах, дабы обеспечивать равномерный разгон, при деревообработке, чтобы соотносить скорость с плотностью породы и так далее.
Характер и причины отказов
Фрикционные передачи, назначение которых мы только что рассмотрели, сильно зависят от контактной прочности, которую определяют по напряжению смятия в зоне взаимодействия валов. Рассмотрим снижающие ее факторы и типы повреждений вообще.
Виды разрушений механизмов
Факторы отказов
Фрикционная передача, схема которой предполагает простоту и надежность, все-таки выходит из строя. Виной поломки может быть:
Чтобы предотвратить отказы, следует правильно рассчитать контактную прочность и использовать тот механизм, у которого она на достаточном уровне, а также применять подходящие противозадирные масла.
Предлагаем закрепить впечатление и посмотреть фото фрикционных передач и ролики, показывающие их устройство и работу. Лучшие из них устанавливаются в станки ижевского производителя «Сармат» – в мощное, удобное в пользовании и надежное оборудование, помогающее решать самые ответственные задачи.
Фрикционная передача
Полезное
Смотреть что такое «Фрикционная передача» в других словарях:
Фрикционная передача — кинематическая пара, использующаяся для передачи механической энергии силы трения. Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность… … Википедия
ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения с помощью сил трения, возникающих между ведущим и ведомым звеньями, когда их прижимают друг к другу (см. / и 2 на рис.). По виду соприкасающихся поверхностей деталей, насаженных на валы, различают Ф. п.: дисковые,… … Большая политехническая энциклопедия
ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА — (Friction gearing) передача вращательного движения между двумя валами помощью насаженных на них фрикционных колес (дисков). При нажатии одного фрикционного колеса на другое между ними возникает трение, благодаря которому ведущее колесо увлекает… … Морской словарь
ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА — (от лат. frictio трение) устройство для передачи вращательного движения от одного вала к другому за счет сил трения, возникающих между цилиндрами, дисками или конусами, насаженными на валы … Большой Энциклопедический словарь
фрикционная передача — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN friction drive … Справочник технического переводчика
фрикционная передача — механическая передача, в которой движение передаётся или преобразуется за счёт сил трения между прижимаемыми друг к другу цилиндрами, конусами, дисками и т. п. Используется для передачи вращательного движения между пересекающимися и параллельными … Энциклопедия техники
фрикционная передача — (от лат. frictio трение), устройство для передачи вращательного движения от одного вала к другому за счёт сил трения, возникающих между соприкасающимися цилиндрами, дисками или конусами, насаженными на валы. * * * ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА… … Энциклопедический словарь
фрикционная передача — frikcinė pavara statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. frictional drive vok. Friktionsgetriebe, n; Reibantrieb, m; Reibgetriebe, n rus. фрикционная передача, f pranc. transmission à friction, f … Fizikos terminų žodynas
ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА — механич. передача, служащая для передачи вращат. движения от одного вала к другому с помощью сил трения, возникающих между дисками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми друг к Другу. Ф. п. используют в бесступенчатых… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Фрикционные свойства материалов
Фрикционные свойства материалов
Различают трение: неподвижное, подвижное, скользящее, катящееся, несмазывающее (сухое трение), граничное(то есть при наличии тонкой смазочной пленки) и жидкое, или гидродинамическое(то есть между поверхностями трения имеется слой жидкости).
Износ-это процесс, при котором размер объекта постепенно изменяется в процессе трения, проявляющийся в отрыве и (или) постоянной деформации материала от поверхности трения. Людмила Фирмаль
По физико-химическим свойствам износ подразделяют на механический, молекулярно-механический, коррозионно-механический, абразивный, гидроабразивный, газообразный, усталостный, эрозионный, износ при кавитации, окислении, обжиге и фреттинге. Тело во время тренировки прикладывается к зоне контакта. Его величина зависит от материала трущегося тела (фрикционной совместимости), шероховатости поверхности трения, условий смазки и других физико-химических свойств.
Фактор сгиача. Коэффициент трения-отношение силы трения к нормальной составляющей внешней силы, действующей на поверхность тела. Коэффициент агглютинации — это отношение несовершенной статической силы трения к вертикальной составляющей внешней силы, действующей на поверхность тела.
It определяется условиями минимизации износа узла и допустимым нагревом. Начальная скорость скольжения (м / с) — это скорость относительного движения тормоза и встречного тела в тормозном механизме в момент сопротивления при запуске тормоза. Износ-в результате износа он проявляется в виде отрыва или постоянной деформации материала. Величина износа (мкм) обычно определяется перпендикулярно контролируемой поверхности трения.
Измерения производятся с использованием метода отверстий. Людмила Фирмаль
Скорость износа-отношение износа к времени, в течение которого происходит износ. Коэффициент износа-отношение величины износа к траектории, на которой произошел износ, или к объему выполненной работы. Износостойкость-свойство материала выдерживать износ при определенных условиях трения, оцениваемое по величине, скорости обратного износа или скорости износа.
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Детали машин
Фрикционные передачи
Общие понятия и определения
Возможность передавать заданную нагрузку для фрикционных передач описывается условием:
где:
Ft – передаваемая окружная сила;
Rf = fFr – сила трения в зоне контакта катков фрикционной передачи; Fr – прижимная сила; f – коэффициент трения.
Если указанное выше условие не соблюдается, катки фрикционной передачи будут проскальзывать друг относительно друга, не передавая мощность.
Фрикционные передачи работают с небольшим упругим скольжением, которое обусловлено упругими деформациями поверхностных слоев катков.
Классификация фрикционных передач
В зависимости от назначения различают фрикционные передачи с нерегулируемым передаточным числом и с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа – вариаторы.
Достоинства фрикционных передач
К достоинствам фрикционных передач можно отнести следующие их качества:
Недостатки фрикционных передач
Недостатки фрикционных передач обусловлены особенностями их конструкции:
Скольжение в фрикционной передаче
При работе фрикционной передачи неизбежно упругое скольжение, которое вызывается разностью скоростей поверхностных слоев ведущего и ведомого катков. Элементы поверхности ведущего катка подходят к зоне контакта сжатыми, а уходят от нее растянутыми.
У ведомого катка, наоборот – к зоне контакта элементы поверхности подходят растянутыми, а уходят от нее сжатыми.
Следовательно, в зоне контакта удлинение рабочей поверхности обода ведущего катка, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью обода ведомого катка приводит к упругому скольжению, которое всегда имеет место при работе фрикционной передачи.
В результате окружная скорость v2 точек обода ведомого катка несколько меньше окружной скорости точек обода v1 ведущего катка.
Для передач, работающих в масле скольжение связано, также, с наличием масляной пленки.
Скольжение в фрикционной передаче зависит от нагрузки. При перегрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей.
Материалы катков фрикционных передач
К материалам катков предъявляются следующие основные требования:
Для фрикционных катков чаще всего применяют следующие сочетания материалов:
1. Закаленная сталь по закаленной стали. Для быстроходных закрытых силовых передач применяют стали марок 18Х2Н4МА, 18ХГТ, ШХ15 и другие. Такие передачи имеют высокую износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.
2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.
3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной стали применяется в открытых силовых передачах.
4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-сталь используется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.
5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.
6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.
Ниже представлена таблица значений коэффициента трения f для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.