Расчет максимальной величины износа рабочих поверхностей колес открытой фрикционной цилиндрической передачи (стр. 2 из 3)

Применения – Скользящие поверхности и фрикционные контакты подверженные высоким нагрузкам, требующие «чистой» смазки, особенно при низких скоростях, а также как «приработочная» смазка; Успешно используется, например, во многих фрикционных контактах электрооборудования и бытовых приборов, упаковочного и офисного оборудования, прецизионных инструментов, машин для пищевой и пивоваренной промышленности, а также в оборудовании для текстильной промышленности и переработки пластмасс; Везде, где невозможна тонкопленочная смазка, рекомендуется белая многоцелевая консистентная паста – Molykote® DX. Она также может быть нанесена с помощью щетки или тряпки и даже с помощью шприца для консистентной смазки.

Особенности – Высокая несущая способность; Предотвращает движение рывками и заедание; Хорошая защита от коррозии; Отличная защита от фреттингкоррозии и коррозионного истирания; Чистота.

Состав – Минеральное масло; Загуститель; Твердые смазочные материалы. Температурный диапазон – От -25 до +250°C [9]

Основным критерием работоспособности фрикционных передач является износостойкость рабочих поверхностей контактирующих колес. Обычно, для быстроходных фрикционных передач, работающих в масляной ванне, износ стальных колес имеет вид поверхностного выкрашивания (питтинга), а расчет ведется (аналогично зубчатым передачам) на контактную выносливость активных поверхностей колес. Однако в быстроходных закрытых передачах, даже при наличии интенсивной смазки, иногда обнаруживается абразивный износ, обусловленный недостаточной чистотой рабочих поверхностей и частой работой передачи на пусковых и тормозных режимах, когда затруднено образование устойчивой масленой пленке в зоне контакта.

Для тихоходных фрикционных передач, у которых не обеспечено устойчивой масляной пленки между контактными поверхностями, или передача вообще работает без смазки, характерен абразивный износ (истирание) рабочих поверхностей колес. Особенно интенсивный износ наблюдается при наличии систематического проскальзывания (пробуксовывания) колес, переменной нагрузки, попадания на рабочие поверхности абразивов (металлических частиц, песчинок, пыли и т. п.).

Интенсивное истирание рабочих поверхностей колес ведет к нарушению их размеров и правильности формы, а также к появлению дополнительных динамических нагрузок.

Как контактная выносливость, так и абразивный износ активных поверхностей колес, в первую очередь, зависят от величины максимальных контактных напряжений и механических характеристик материалов, из которых изготовлены колеса. Кроме того, на работоспособность передачи большое влияние оказывают технологические факторы (качество и точность изготовления рабочих элементов фрикционной передачи) и эксплуатационные особенности (условия нагружения, проскальзывание, температурный режим, свойства смазки и др.).

Расчет фрикционных передач на износостойкость предполагает определение величин интенсивности изнашивания и толщин износа за требуемый промежуток времени контактирующих поверхностей фрикционных колес при работе без смазки (как правило, открытых передач) и со смазкой, а также определение ресурса работы передачи.

При передаче вращающего момента

на ведущем валу фрикционной передачи (рис. 3) необходимую силу нажатия можно вычислить по формуле [1, с.46, ф.(3.7)]:

, (1.1)

где

- коэффициент сцепления (коэффициент режима работы);

- коэффициент трения скольжения;

- диаметр ведущего колеса, м.

Рис.3. Расчетная схема фрикционной цилиндрической передачи

Полуширина плоскости контакта определяется по формуле [1, с.24, ф.(2.33)]:

, (1.2)

где

- коэффициент динамической нагрузки (для безударной работы );

- приведенный радиус кривизны деталей в зоне контакта, мм ( , где и - радиусы кривизны контактирующих поверхностей (знак плюс – при внешнем контакте, знак минус – при внутреннем контакте));

- приведенный модуль нормальной упругости тел, МПа ( , где и - модули нормальной упругости материалов соприкасающихся деталей).

Контактные напряжения определяются по формуле [1, с.24, ф.(2.32)]:

. (1.3)

Расчет на износ и долговечность фрикционных передач с постоянным передаточным отношением и вариаторов проводят, определяя на рабочих поверхностях колес величины интенсивности линейного износа

по формуле [1, с.30, ф.(2.47)]:

, (1.4)

где

- разрушающее напряжение при однократном растяжении, МПа;

- параметр кривой фрикционной усталости;

- поправочный коэффициент к числу циклов до отделения с поверхности частиц износа;

- коэффициент перекрытия контактных площадей ( , где и - площади контакта номинальная и фактическая, мм²);

- коэффициент, величина которого зависит от волнистости поверхности (для волны, имеющей сферическую форму, ; без учета влияния шероховатости поверхности на деформацию волн );

- параметр опорной кривой шероховатости поверхности;

- комплексная характеристика шероховатости поверхности, учитывающая остроту выступов и их распределение по высоте;

- модуль нормальной упругости материала детали, МПа;

- максимальное давление в центре площадки контакта (при круговом или эллипсном отпечатке) или продольной оси симметрии площадки контакта (при ленточной форме отпечатка);

- молекулярная составляющая коэффициента трения ( , где и - фрикционные параметры, зависящие от условий работы пары трения).

В данном случае принимается, что номинальное и контурное давления равны (

).

Толщину изношенного слоя ведущего 1 и ведомого 2 (рис. 3) колес можно определить по формуле [1, с.47, ф.(3.8)]:

, (1.5)

где

- интенсивность изнашивания рабочих поверхностей ведущего 1 и ведомого 2 колес;

- полуширина полоски контакта при действии силы нажатия , мм;

и - окружные скорости (качения) точек рабочих поверхностей ведущего 1 и ведомого 2 колес, м/с;

- частота вращения ведущего 1 и ведомого 2 колес, об/мин;

- время работы рассчитываемой фрикционной передачи, мин.

Максимальную величину толщины изношенного слоя

необходимо сравнить с нормативной (допустимой) величиной износа и определить ресурс работы фрикционной передачи . Ресурс работы фрикционной передачи по критерию износа определяется по формуле [1, с.38, ф.(3.5)]: