10.3. Расчет фрикционных передач
10.3. Расчет фрикционных передач
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.