Во
фрикционных передачах с постоянным передаточным отношением первоначальный
контакт рабочих тел (колес) может быть по линии или в точке. Под действием
усилий прижатия первоначальный контакт распространяется по площадке, на
которой действуют контактные напряжения. При обкатывании фрикционных колес
друг по другу каждая точка поверхности колеса испытывает периодическое
воздействие нормальной и касательной нагрузок, вследствие чего основной
причиной выхода из строя фрикционных передач с металлическими колесами,
работающих в масле, является усталостное выкрашивание поверхностей. Поэтому
фрикционные передачи следует рассчитывать по контактным напряжениям на
усталостную прочность.
Большинство фрикционных
передач можно свести к расчетной схеме контакта двух цилиндров. Максимальные
контактные нормальные напряжения, возникающие при контакте двух
цилиндров, можно выразить формулой Герца
где Fr —радиальная сила; £пр =2Е1Е1/(ЕХ
+£2) —приведенный модуль упругости (Я, и Е2 — модули упругости
материала цилиндров); Ь — длина площадки контакта; pnp = /?iR2/(R\ +¾) —
приведенный радиус кривизны цилиндров.
При
работе фрикционной передачи в зоне контакта действуют также касательные
нагрузки и материал рабочих тел находится в сложном напряженном состоянии.
Влияние касательных нагрузок учитывают выбором соответствующих допускаемых
контактных напряжений.
Для
рабочих тел из закаленной шарикоподшипниковой стали или высоколегированных
сталей, подвергнутых цементации и закалке до 59...63 HRQ, предел
контактной выносливости можно принимать следующим:
[σ]//0
=1800...2000 МПа — при
работе со смазочным материалом;
[σ]//0
=2000...2200 МПа — при
работе без смазочного материала.
Для
фрикционных передач, рабочие тела которых выполнены из улучшенных сталей
(средняя твердость материала НВ < 320 ),
[σ]„0 =(3,5...4,0)НВ, где [σ]//0
в МПа.
При
ограниченном ресурсе допускаемые контактные напряжения можно определять, как и
для зубчатых передач (см. гл. 11), при разной твердости материала рабочих тел:
при твердости материала HRC3> 58
где Nhe — эквивалентное число циклов
нагружений, которое зависит от режима нагружения и характера действия
механизма прижатия фрикционной передачи.
