Фрикционный механизм это


ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ

Фрикционный механизм — устройство, в котором передачу движения, разгон или торможение осуществляют благодаря силам трения между прижимаемыми друг к другу элементами. Благодаря специфическому принципу действия, нашел применение во многих областях машиностроения, автомобилестроения, производстве.

Наиболее широко в различных машинах, установках, станочных автоматических линиях применяется такой вид фрикционного механизма, как фрикционная муфта (от лат. frictionis — «трение») — устройство, предназначенное для соединения двух валов с передачей вращающего момента благодаря силам трения между пластинами или дисками, связанными с этими валами.

Пример муфты мувп. Муфта МУВП применяется для того, чтобы соединять соосные валы. Это передает крутящий момент. Применение муфты способно значительно уменьшить динамическую нагрузку на механизм. МУВП используется при создании станков, насосного и генерирующего оборудования химической, нефтяной, автомобильной отраслей, а также для конвейеров с различной степенью нагрузки.

Фрикционная муфта позволяет осуществлять плавное сцепление вращающихся валов, уменьшает динамические нагрузки при пуске, предохраняет привод от перегрузок. Другим примером фрикционного механизма является синхронизатор (от греч. synchronos — «одновременный») — устройство для безударного и бесшумного переключения с одного режима на другой коробки передач.

Действие такого фрикционного механизма основано на предварительном уравнивании угловых скоростей соединяемых деталей. На валу синхронизатора устанавливается колесо таким образом, что оно может вращаться. Это колесо соединяют с валом посредством муфты, содержащей два звена. При осевом перемещении второго звена оно движется совместно с первым звеном благодаря фиксации шариком.

Сначала в контакт вступает специальный фрикционный элемент, не рассчитанный на передачу рабочей нагрузки, но способный уравнять скорости звеньев — первого и третьего (в виде колеса, установленного на валу). При дальнейшем перемещении второго звена шарик отжимается и это звено (т. е. второе) входит своими зубьями во взаимодействие с зубьями указанного колеса.

В результате полученное соединение обеспечивает передачу вращения от вала зубчатому колесу.

  • Предыдущее: ФРИКЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА
  • Следующее: ФРИТЮРНИЦА





Фрикционный механизм — Большая советская энциклопедия

Фрикцио́нный механизм

Механизм для передачи или преобразования движения с помощью трения. К Ф. м. относятся фрикционные передачи (См. Фрикционная передача), фрикционные муфты (См. Муфта) и Тормоза, механизмы фрикционного зажима и разжима.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ — ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ — служит для передачи или изменения движения за счет сил трения между его звеньями. Применяют в тормозах, муфтах, бесступенчатых передачах и т. д. Большой энциклопедический словарь

принцип работы, назначение схема, классификация, устройство, виды, типы конструкций, работа

05.06.2020

Промышленные станки, различные конструкции инженерного назначения, а также транспортные средства зачастую нуждаются в передаче крутящего момента от одного вала к другому. На этом аспекте строится значительная часть внутренней функциональной схемы агрегата. И для выполнения подобной задачи нужен особый элемент, механизм, способный передать эту силу от одного источнику к требуемому валу, а также сохранить, увеличить КПД. Таким промежуточным звеном зачастую выступает фрикционная муфта, принцип работы, видовое разнообразие, основные конструкционные особенности и эффективность которой мы и рассмотрим в обзоре.


Общее устройство

В своем традиционном виде механизм состоит из нескольких основных элементов. Первый из них – барабан. Используется чашеобразная форма, но возможны и исключения. Другие обязательные составляющие – диски и подключаемая деталь. В базовых вариациях подключение к источнику осуществляется посредством вилки.

Барабан выступает в качестве контролируемой части, основную работу выполняют диски. И они тоже неоднородные, подразделяются на абразивные и стальные. Хотя, название в какой-то мере условное. Ведь первый вид также может состоять из стали, просто обладать поверх материала еще и специальным покрытием. Именно оно и становится центром устройства. Ведь абразивное покрытие создано для увеличения силы трения. А как раз она и передает вращательный момент, многократно усиливает его. Стальные же диски становятся неким амортизатором, который упорядочивает получаемую энергию, стабилизирует ее. В результате ход работы будет максимально плавным, исключаются рывки и излишний разгон в начале активной фазы. Соответственно, снижается степень износа и пустой расход энергии. Ведь фрикционные муфты предназначены для бережного отношения к валам.

Стоит уточнить, что диски иногда выполняются из жесткого пластика. Это не слишком положительно сказывается на общем эксплуатационном сроке. Логично предположить, что подобный материал быстрее выходит из строя. Но при этом разница оказывается не явно заметной, а ценовая категория устройства ощутимо изменяется.

Еще одними важными элементами стоит назвать поршень и пружину. Эти две детали служат для осуществления движения, целью которого и становится создание силы трения между дисками. Поршень подает давление на них, заставляет их вращаться, прессовать между собой. Как только оно исчерпает себя, в дело вступает пружина.


Принцип действия фрикционной муфты

Главным источником процесса становится жидкость. Именно она создает давление, которое позволяет дискам сжиматься между собой и передавать вращательный момент. В цепочке всегда присутствуют еще два элемента, ведущий и ведомый вал. Первый воздействует на второй. А вот вовремя сцепить их, передать импульс и разъединить снова – это и есть основная задача прибора.

Стоит понимать, что количественный фактор самих дисков напрямую отражает силу передаваемого момента. Не эффективность, а именно уровень давления. Выходит, что для повышения этого аспекта, если агрегат крупный и нуждается в серьезном крутящем моменте, стоит выбирать продукцию с максимальным количеством внутренних дисков. При этом во время разгона допустима пробуксовка. Это необходимо для сбрасывания напряжения, чтобы не возникло рывков на разгоне. Но если она возникает постоянно, значит, наличествует проблема: слишком крупный внутренний зазор между дисками. Он должен строго устанавливаться производителем. Отклонения ведут к неприятностям.


Конструкционные материалы

Давайте разберемся, из чего состоят детали:

  • Сталь. Практически 90% все полезной массы созданы именно из нее. Это наиболее подходящий по структурным особенностям материал.
  • Абразивное покрытие. Кевлар, углеродные соединения разных видов, некоторые керамические напыления. Основной критерий выбора – возможность увеличить трение, оно необходимо для передачи силы. В моделях существует и иное покрытие, но чаще остальных используется обозначенное в пункте.
  • Масло. Обеспечивает плавность хода. При сцепном воздействии элементы сильно давят на «собратьев», если не будет нужной смазки, износ возрастает в разы. Но при чрезмерном количестве возникает потеря полезной работы. Важно выявить идеальный баланс.
  • Пластик. Этот материал используется редко. Как мы уже пояснили, конструкция фрикционной муфты в большинстве случаев этого не допускает. Но иногда диски выполняются из пластика.

Форма выпуска деталей

Почти все вариации на рынке представляют собой изделия пластинчатого типа. Это наиболее эффективная методика.

Отличия возникают в размерах. А точнее, в диаметре пластин. Но выбор тут обычно характеризуется требованием оборудования, к которому впоследствии и будет подсоединяться продукция.

Есть различия и в видах крепления абразива, который имеет серьезное значение в многодисковых изделиях. Самой эффективной вариацией считается заклепка.

В зависимости от формы, действие фрикционной муфты изменяется незначительно. Только если речь идет не о диаметре пластин, а об их количестве. Тут работает принцип: чем больше, тем мощнее. Поэтому, ориентироваться придется в любом случае на конкретное оборудование в цеху.


Видовое разнообразие

Различий множество. Существуют модели с разным количеством дисковых конструкций, с различной формой. Иногда они отличаются даже принципом подачи давления. Чтобы разобраться с тем, в пользу какой продукции отдать свое предпочтение, нужно понять их основные преимущества и недостатки. А также учесть сферу применения. Конечный выбор стоит формировать еще и исходя из ценового аспекта. Разберемся по порядку. Рассмотрим все варианты, которые предоставляет нам современный рынок.

Дисковые

Наиболее востребованный и популярный тип устройства фрикционной муфты. Идеальный выбор для станка ввиду высокой силы трения. Этот эффект достигается за счет крупного барабана. Есть модификации с «пальцами», в структуре применяется одна или сразу несколько стяжек.

К особенностям также допустимо отнести:

  • Небольшой общий объем. Несмотря на крупный барабан, сама продукция весьма компактная.
  • Чем больше пластин, тем выше передача момента.
  • Конструкция дисков разнообразная. Различны и форма, и материалы, и покрытие.

Конусные

В таком варианте обычно присутствует сразу определенное количество барабанов. И часто вилки у них несхожих параметров. Соединение между собой обеспечивает пластина. При этом основной задачей в эксплуатации становится привод. Выходит, это уже фрикционная муфта сцепления.

Цилиндрические

Это крупные устройства, поэтому их недопустимо использовать в транспортных средствах. Да и на производстве процесс реализуется с большой натяжкой. Поэтому оборудование подходит для строительных и схожих машин.

Главными плюсами логично назвать невысокую стойкость. Перегиб по оси обычно является слабым местом в этой сфере. Но только не с цилиндрическим модификациями, во многом благодаря размерам барабанов. Да и абразив в таком случае выполняется из стойких к морозам и высоким температурам материалов.

Многодисковые виды

Радиальные габариты – это больное место на производстве. Чтобы уменьшить их, производители используют разнообразные модификации. И это яркий пример такого выхода.

Особенности:

  • Множественность пластин позволяет снизить радиальные габариты до допустимых пропорций.
  • Основная специализация, крупный транспорт. В том числе и специального назначения, строительного характера.
  • Ширина барабанов – это основной аспект разветвления модельных линеек на рынке.
  • Допускается применение агрегата как с наличием смазочных материалов, так и с отсутствием.

Типы с единственным барабаном

Небольшие изделия, эксплуатация производится при необходимости передачи малого усилия. Отличный вариант для малогабаритных станков. Главный положительный фактор заключается в экономии пространства. При этом есть и еще один основополагающий плюс. Это сниженное производство тепла. А значит, степень нагревания всех звеньев цепочки будет ничтожно малой. Особенно важно, если они не защищены от термического воздействия.

Типы с множественными барабанами

Назначение фрикционной муфты такого профиля лежит в иной плоскости. Передача усилия становится больше, плавность хода, соответственно, лучше. При этом снижается и давление на все основным узлы. А значит, возрастает срок эксплуатации. Жертвовать приходится местом. Ведь чем больше барабанов, тем крупнее размеры. Да и ценовой фактор также растет. Правда, зависимость от самой марки проявляется даже сильнее, чем от количества используемых деталей.


Втулочные

Выбор обладает массой логичных преимуществ. Ввиду небольшого приложения силы и давления они работают дольше. Да и вес у них значительно ниже. А также такие модели считаются более надежными, чем масса аналогов. Все это достигается за счет самой втулки, расположенной между пластинами. Она амортизирует движение, что и сказывается на плавности и безопасности работы.

Но без минусов здесь не обошлось. Все виды, классификация фрикционных муфт созданы для узких профилей. Ведь в своей сфере модели идеальны, а для других не подходят. Так и втулочные не используются для высоких оборотов. Ведь из-за амортизации прижимная сила становится меньше. И передать серьезный оборот просто физически невозможно.


Фланцевые

Небольшие перегородки, малый размер барабана. Легкое подключение к валу, минимальное количество внутренних деталей, поэтому и высокая надежность. Простой агрегат, который применяется в узком профиле. Однако из-за особенностей монтажа их можно установить не везде.

Шарнирные

В этом варианте чаще встречаются очень широкие перегородки. И они порой еще и снабжаются нарезами. Благодаря самим шарнирам снижается бесполезное трение внутри конструкции. А значит, растет эффективная работа. Да и срок службы также становится более приятным. Но минус тоже заметен – узкая специфика. Используется только в приводных агрегатах, да и то не всегда.


Кулачковые

Если выбирать продукцию для сцепления станка, то подойдет такая фрикционная муфта, схема у нее как раз подходящая для этой сферы. Используется фиксированный барабан конусовидной формы. Пластины могут отсутствовать. Мягкая фиксация позволяет барабану практически не ощущать терния. А значит, меньше стираться. Сам корпус держит очень сильное давление, что превосходно для мощных станков.


Варианты для приводов

Типовой имеет всего два диска с пластиной между ними. А также часто ставится шарнира для облегчения работы барабана. Модельный ряд тут самый разнообразный.

Градация зависит от следующих факторов:

  • Количество оборотов.
  • Нагрузка, применяемая к детали.
  • Общее время эксплуатации.

По сути, все конструктивные аспекты построены так, чтобы сократить износ при постоянном прерывании поступления силы. Ведь привод может оборвать нагрузку в любой момент.


Втулочно–пальцевая

Направляющая деталь, которая также используется как предохранитель. Удобно то, что у нее широкий профиль. И применяется она не только на производстве. При этом ее разнообразие куда уже, чем у аналогов. А значит, выбор сокращается до минимума. Меньше мороки, ведь стандартные модели обычно точно подходят для нужных на производстве задач. Да и ассортимент таких изделий сейчас очень широк.

Фрикционная

Идеальный выбор, если усилия ведущего вала не контролируются, они в начале хода очень большие. И нужно их стабилизировать, не повредить ведомой элемент. Такие модели способны погасить начальный импульс, чтобы не допустить удара. Сразу с пробуксовкой запустить вращение, с периодом стабилизировать оборот, подстроить цепочку под один темп.


Применение

Устройство будет полезно во многих сферах. Станки на фабриках и заводах, транспорт, инженерные конструкции, специализированная техника. Главное понимать, что от выбора конкретной модели зависит практически все. И эффективность работы, и срок службы не только самой детали, но и связанных в цепочке валов. Именно поэтому работа фрикционной муфты безмерно важна. Уделите пристальное внимание характеристикам при просмотре ассортимента продавца.

Фрикционная передача: применение, достоинства и недостатки

Фрикционная передача – передаточный механизм, располагающийся в приводах машин. Она используется для трансформации механической энергии по частоте вращения и передаваемым усилиям. Они позволяют осуществлять бесступенчатое регулирование скорости и отличаются высоким КПД. Фрикционные механизмы изучаются технической механикой и используются в промышленности.

Принцип работы

Фрикционные передачи состоят из 2 тел вращения: ведомого и ведущего катков, насаженных на валы. Передача вращательного движения производится посредством силы трения, появляющейся на площадках контакта рабочих тел под действием сил прижатия. Прижатие катков производится следующими способами:

  1. Посредством гидроцилиндров. Используется во время больших нагрузок.
  2. Собственным весом машины или ее узла.
  3. При помощи комплексных рычажных механизмов.
  4. С использованием центробежной силы. Применяется во время перемещения фрикционных звеньев в планетарных системах.

Важно, чтобы выполнялось следующее условие: сила трения должна быть больше или равна окружной силе. Нарушение данного принципа приводит к возникновению упругого и геометрического скольжения в месте соприкосновения рабочих тел вращения. В результате снижается угловая скорость ведущего катка, что приводит к буксованию фрикционных передач.

Многочисленные виды фрикционных механизмов отличаются назначением, характером изменения передаточного значения и конструкцией. Наибольшее применение в промышленности из них нашли фрикционные вариаторы. Они изготавливаются в виде отдельных агрегатов для привода машин и характеризуются переменным передаточным отношением. Выделяют следующие разновидности фрикционных вариаторов:

  1. Лобовые: имеют упрощенную конструкцию и применяются универсально токарно-винторезных станках. Из-за низкой точности изготовления рабочих тел они быстро изнашиваются, что снижает КПД.
  2. Торовые: оснащены дисками конусовидной формы и чашками в виде круглого тора. Данные механизмы обеспечивают равенство контактных напряжений и позволяют увеличить КПД и износоустойчивость инструмента.
  3. Ременные: передача движения производится с применением закрытого кольцевого ремня с разными видами сечения (трапециевидным, круглым, прямоугольным, клиновым). Натяжение ремня производится при помощи приводных моторов, шкива, пружины или груза, выступающего в качестве противовеса.
  4. Дисковые: смена скоростных характеристик производится посредством вращения двух дисков (фрикционов), расположенных на валах. Данный вид вариаторов не требует дополнительного обслуживания и функционирует при наличии синтетической смазки. Он не издает лишних шумов и плавно изменяет скорость вращения в заданном порядке.

Выбор определенного типа вариатора зависит от условий его работы: величины передаваемой мощности, требуемого диапазона регулирования, и минимальной частоты вращения валов. Эти характеристики указываются при изображении фрикционного механизма на кинематических схемах.

Основные характеристики фрикционной передачи

Для расчета фрикционной передачи необходимо учитывать следующие критерии

  1. Передаточное число – величина, равная отношению числа зубьев ведомого и ведущего валов. Оно оказывает воздействие на скорость передачи крутящегося момента от мотора к приводу узла. Эта характеристика равна отношению угловых скоростей катков. Также передаточное количество можно выразить при помощи отношения частот вращения или диаметров катков. В большинстве фрикционных механизмов его значение меньше или равно 7.
  2. КПД: указывает количество утраченных мощностей. Зависит от числа потерь во время качения и скольжения. Величина этого параметра рассчитывается экспериментальным методом, при помощи сравнения мощностей ведущего и ведомого валов. Средний КПД фрикционных механизмов равняется 90%.
  3. Контактная прочность: характеризует способность передачи выдерживать крупные нагрузки. Оценивается при помощи контактного напряжения, возникающего в месте соприкосновения катков. Чем ниже контактная прочность конструкции, тем сильнее изменяется форма основных деталей во время соприкосновения. Рассчитать эту характеристику можно при помощи формулы Герца, где учитываются коэффициент нагрузки, приведенный радиус кривизны, модуль упругости и сила сжатия катков.
  4. Тип движения катков: характеризует траекторию движения рабочих тел вращения. Оно может быть реверсивным и нереверсивным. При реверсивном движении рабочие тела вращения перемещаются в противоположных направлениях, что позволяет осуществлять передачу 2 путями. При нереверсивном движении катки движутся в 1 направлении. Передача производится только 1 единственным способом.
  5. Материал тел качения – характеристика, влияющая на износостойкость устройство, контактную прочность, коэффициент трения и модуль упругости. Чаще всего при изготовлении деталей кинематической пары используется металлокерамика или сочетание стандартной и закаленной стали (закалка до 60 HRC). Эти материалы уменьшают габариты механизма и увеличивают величину КПД. При использовании чугуна катки смогут работать без использования смазки. Наиболее дешевым материалом являются фрикционные пластмассы и текстолит. Но они обладают низким КПД: 50%. Высокими показателями трения обладают валы с кожаным или деревянным покрытием. Минусом этих материалов является низкая контактная прочность.

В следующей таблице указана величина коэффициента трения для фрикционных передач из разных материалов:

Покрытая смазкой сталь0,04 – 0,05
Сталь с сухой поверхностью0,14 – 0,19
Фрикционная пластмасса с высушенной поверхностью0,36 – 0,46
Текстолит с высушенной поверхностью0,31 – 0,36
Металлокерамика с сухой поверхностью0,29 – 0,34

Эти факторы и характеристики учитываются при изображении фрикционной передачи на кинематических схемах.

Типы фрикционных передач

Специалисты выделяют надлежащие классификация фрикционных устройств:

  1. По характеру изменения передаточного значения: нерегулируемые и регулируемые (фрикционные вариаторы). Передаточное число в нерегулируемых механизмах не изменяется. В регулируемых устройствах передаточное отношение постоянно меняется.
  2. По способу прижатия тел вращения: с переменной или неизменной мощью. В механизмах, где валы соприкасаются с переменной мощью применяются вспомогательные нажимные приспособления.
  3. По условиям функционирования механизмов: открытые и закрытые. Открытые передачи работают только при использовании смазочных материалов. Закрытые механизмы могут функционировать с сухой поверхностью.

В зависимости от местоположения валов эксперты выделяют 3 основных вида фрикционных передач:

  1. Цилиндрическая: механизм с параллельными осями валов. Ее плоскости выполнены в форме цилиндра. Используется для передачи маленькой мощности. Данный вид передач производится с гладкими, вогнутыми или выпуклыми поверхностями. При использовании цилиндрических кинематических пар со звеньями клиновой формы трение уменьшается на 50%.
  2. Коническая: механизм с пересекающимися осями валов. Оснащается дисками с конической поверхностью. Для ее функционирования не требуется прикладывать большую силу нажатия. Передачи этого типа могут быть как реверсивными, так и нереверсивными.
  1. Лобовая: механизм с лобовой поверхностью и перекрещивающимися осями валов. По причине интенсивного скольжения она содержит невысокий коэффициент полезного воздействия. Предоставляет возможность изменять направление движения и интенсивность вращения валов. Этот тип передачи применяется в маломощных устройствах.

Выделяют отдельную классификацию для вариаторов по числу потоков мощности:

  1. Однопоточные: одноконтактные лобовые или двухконтактные торовые вариаторы.
  2. Многопоточные: многорядные вариаторы с параллельным или последовательно-параллельным соединением контактных пар.
  3. Многопоточные замкнутые вариаторы.
  4. Многопоточные планетарные вариаторы.

Данная классификация условия работы фрикционных механизмов и может использоваться для разработки общих методов расчета отдельных групп передач.

Сферы применения

Применение фрикционных передач для больших мощностей ограничено из-за высоких нагрузок на валы и присутствия скольжения между телами вращения. В этом случае катки изнашиваются быстрее, что приводит к их частичной или полной поломке. Фрикционные устройства не используются в механизмах, где не допускается большое количество ошибок в углах поворота фрикционных звеньев. В противном случае повышается количество недопустимых углов передач, приводя к появлению скольжений в зоне соприкосновения рабочих тел вращения.

В промышленности фрикционные передачи используются при изготовлении кузнечно-штамповочных машин и прессового оборудования, транспортировочных устройств, тяговых приборов с приводом и станков для обработки заготовок из металла. В машиностроительных отраслях чаще всего используются фрикционные радиаторы, объединенные с двигателями внутреннего сгорания или электронными моторами. Они позволяют бесступенчато регулировать скорость передачи силовых усилий между трансмиссией и приводом автомобиля или другого транспортного средства.

Передачи с неизменным передаточным числом применяются при производстве винтообразных прессов. В отраслях по изготовлению текстиля они используются в центрифугах для равномерного разгона и в силовых приводах для натягивания волокна и нитей. В деревообрабатывающем секторе фрикционные устройства регулируют мощность обрабатывающих устройств, учитывая породу дерева и структуру заготовки.

Достоинства и недостатки

Выделяют следующие плюсы фрикционных передач:

  1. Несложное строение механизмов, небольшое число деталей.
  2. Бесступенчатое смена скорости машинных приборов и станков.
  3. Во время работы механизмы работают плавно и не издают дополнительных шумов.
  4. Предоставляет возможность реверсировать, включать и отключать передачи во время рабочего процесса.
  5. Имеет предохранительные свойства, что обусловлено интенсивной пробуксовкой механизмов.
  6. При реверсе не возникает мертвый ход.
  7. Позволяет регулировать значение передаточного количества на ходу.
  8. При сильной нагрузке на катки или валы устройство автоматически останавливается, что понижает риск возникновения аварийных ситуаций.

Во время эксплуатации были выявлены следующие минусы фрикционных передач:

  1. Открытые передачи, функционирующие при наличии смазки, обладают низким КПД.
  2. Невысокая передаваемая мощность: до 300 кВт.
  3. Непостоянство передаточного числа, вызванного сильным скольжением звеньев.
  4. При использовании дополнительных прижимных устройств и опор для валов конструкция становится тяжелой, что снижает ее мобильность и повышает количество передаваемых мощностей.
  5. Окружная скорость составляет не больше 7 — 10 м/с.
  6. При долгом буксовании валы изнашиваются, что может привести к неисправности прибора.
  7. Во время соприкосновения катков возникают колоссальные потери на трение.

Устранение указанных недостатков осуществляется при помощи разработки фрикционных передач с замкнутыми силами прижатия, внедрения в их конструкцию принципа многоконтакности, создания улучшенных форм рабочих тел вращения, нажимных  устройств, применения улучшенных материалов при изготовлении катков и использования планетарных схем.

Характер и причины отказов фрикционных передач

Главным параметром фрикционных устройств, определяющим их износоустойчивость, считается контактная прочность, оцениваемая по напряжениям смятия плоскости в месте соприкосновения катков. Выделяет следующие виды разрушения механизмов для преобразования движений:

  1. Усталостное разрушение. Оно появляется в механизмах, обработанных смазочными материалами.
  2. Износ звеньев кинематической пары. Свойственен для передач высушенной поверхностью. Возникает при буксовании рабочих поверхностей, что обусловлено несоблюдением главного условия работоспособности.
  3. Абразивный износ: происходит при загрязнении смазочных материалов твердыми частицами.
  4. Коррозийный износ: возникает при химическом воздействии или окислении материалов рабочих поверхностей катков. Окисление происходит в условиях высоких температур, при недостаточной смазке. Интенсивное окисление может произойти при низких температурах и пластических деформациях рабочих тел вращения.
  5. Задир плоскости, обусловленный разрывом смазочной пленки. Появляется в быстроходных системах при высоких нагрузках.

 

Выделяют следующие факторы отказов фрикционных передач:

  1. Выкрашивание: свойственно для закрытых видов передачи, работающих с высушенной поверхностью. Прижимная сила повышает напряжение на контактных поверхностях фрикционных звеньев. В итоге сего влияния образуются трещинки маленьких объемов. Они заполняются смазочными материалами, что приводит к частичному или полному выкрашиванию части и появлению раковин на поверхностях катков.
  2. Заедание: свойственно для передач с быстрым ходом. Из-за сильных нагрузок происходит разрыв смазочной пленки. В месте соприкосновения мгновенно повышается температурный режим, что приводит к молекулярному сцеплению частиц металла в месте соприкосновения поверхностей катков. После длительного воздействия высоких температур происходит сварка железных механизмов и нарушение конструкции валов. Приварившиеся части задирают плоскости катков в направленности скольжения. На рабочей поверхности образуются крупные борозды.
  3. Диспергирование: возникает на отдельных участках поверхности трения, характерно для катков, работающих на граничной смазке при умеренных температурах. Разрушение поверхностного слоя происходит без разрыва масляной пленки.
  4. Смятие (пластические деформирование): проявляется в виде блестящих полос на конических дисках. Обусловлено большими силами прижатия и недостаточной прочности рабочих поверхностей передачи.
  5. Изнашивание: обусловлено воздействием упругого скольжения, возникшего в зоне соприкосновения рабочих тел. Из-за повышенного трения детали постепенно изнашиваются, понижается показатель КПД и появляется непостоянство передаточного числа.

Для предотвращения отказа фрикционных устройств нужно рассчитать контактную прочность прибора. Катки обязаны быть изготовленными из жестких материалов, выдерживающих высочайшее контактное усилие. Предотвратить заедание плоскостей возможно с поддержкой противозадирных масел. Они увеличивают коэффициент трения в 1,5 раза.

Фрикционные механизмы — Студопедия

Фрикционные механизмы трансмиссии находятся в одном корпусе с другими механизмами передачи и работают в масле (фрикционные механизмы мокрого типа). В этом разделе рассматриваются только такие фрикционные механизмы.

В агрегатах трансмиссии автотранспортных средств имеются следующие фрикционные механизмы мокрого типа:

• синхронизаторы механической коробки передач,

• дисковые сцепления и ленточные тормоза (wet brakes, oil immersed brakes)

• aвтоматической коробки передач.

• фрикционные механизмы других гидромеханических передач,

• дисковая или коническая муфта (фрикцион) дифференциала повышенного трения (limited stip differential),

дисковый фрикцион вязкостной муфты (viscosus coupling),

• бесступенчатая фрикционная коробка передач (continuously variable transmission,CVT). Требования к маслам, в которых работают фрикционные механизмы:

• низкая и постоянная вязкость в широком температурном интервале;

• обеспечение прочного контакта смыкающихся поверхностей:

• обеспечение необходимых статического и динамического коэффициентов трения при малой и большой скоростях скольжения;

• минимальная зависимость коэффициента трения от температуры;


• обеспечение смазывания в экстремальных условиях и одновременно предотвращение проскальзывания пар трения и подавление вибрации во включенном сцеплении. От коэффициента трения зависит сила сцепления и качество работы фрикционных

механизмов - плавное переключение и бесшумная работа передач во всех режимах, вне зависимости от передаваемого крутящего момента и температуры. Масло должно обеспечить хорошее сцепление, предотвратить проскальзывания фрикционных дисков мощных сцеплений, например, механизмов отбора мощности мобильной техники (independent power take-off (IРТО) clutch slippage). Такие строгие требования могут выполнить только масла очень высокой) качества, чаще всего синтетические и содержащие необходимые модификаторы трения.

Масла с улучшенными фрикционными свойствами и предназначены для гидромеханических передач, в которых имеются фрикционные механизмы, в описаниях имеют определение "для тормозов мокрого типа" (wet brakes, oil immersed brakes).

Фрикционные показатели качества трансмиссионных масел определяются на машине трения SAE Nо.2 (по стандартам США) или на аналогичной машине DКА (по европейским стандартам).

Автоматические коробки передач

Автоматическая коробка передач легкового автомобиля состоит из гидротрансформатора, через который вращательное движение передается от двигателя передача и дифференциал на зубчатую передачу, состоящую из одной или двух планетарных передач (рис. 1.1). Передачи переключаются при помощи дискового сцеплений и ленточного тормоза мокрого типа. Управление осуществляется гидравлическим или электронно-гидравлическим устройством. Передачи переключаются автоматически в зависимости от подачи топлива, частоты вращения двигателя, скорости движения автомобиля и нагрузки.


Рис. 1.1. Схема автоматической коробки передач

Гидравлические и гидромеханические механизмы

Передачи гидравлической трансмиссии - передачи, работа которых основана на превращении механической энергии в энергию течения потока жидкости в насосе с дальнейшим обратным преобразованием энергии потока жидкости в механическую энергию гидродвигателя или турбины. Самая простая гидродинамическая передача состоит из двух центробежных рабочих колес - насосного и турбинного. При вращении колеса насоса масло непосредственно поступает на лопасти колеса турбины и передает вращательное движение. Такая передача называется гидравлическим сцеплением, гидравлической муфтой.

Гидротрансформатор состоит из двух рабочих колес, между которыми имеется неподвижное рабочее колесо для»изменения направления потока жидкости, обеспечивающее трансформирование передаваемого крутящего момента. Гидротрансформаторы применяются в автоматических коробках передач.

Автоматические коробки передач

Автоматическая коробка передач легкового автомобиля состоит из | гидротрансформатора, через который вращательное движение передается от двигателя

Планетарная передача, применяемая в автоматической коробки передач, отличается высоким передаточным числом, способностью суммировать несколько движений, тихой работой, малыми размером и массой по сравнению с системой цилиндрических шестерен механической коробки передач. Нагрузка в них распределяется на несколько, чаще всего на три сателлита, поэтому шестерни, подшипники и валы менее нагружены и более плавно принимают динамические нагрузки.

В автомобилях с передним ведущим мостом автоматическая коробка передач размешается в одном корпусе с главной передачей и дифференциалом (аиtoтаtiс trапsхахlе)(рис. 1.2).

Рис. 1.2. Двигатель, блок автоматической коробки передач,

главная передача и дифференциал

Автоматическая коробка передач автобусов, грузовых автомобилей и мощной мобильной техники является более сложной и имеет дополнительные механизмы - многоступенчатую планетарную передачу, гидродинамический замедлитель и др.

В автоматической коробке передач и других гидромеханических передачах переключение передач осуществляется при помощи мокрых дисковых сцеплений и ленточных тормозов (рис. 1.3).

Несмотря на технические преимущества автоматической коробки передач, они поглощают больше энергии, чем механические передачи и расход горючего повышается примерно на 10 %.

Масло автоматической коробки передач (АТР) должно выполнять функции:

• смазочного материала зубчатой передачи.

• жидкой среды фрикционных механизмов,

• рабочей жидкости гидравлических систем.

В связи с этим, к маслу для гидромеханических передач предъявляются сложные, иногда противоречивые требования:

• смазывание и снижение износа подшипников и зубчатых передач,

• снижение трения сопряженных пар,

• обеспечение плавной работы фрикционных механизмов,

• передача крутящего момента в гидротрансформаторе,

• отвод тепла,

• защита от коррозии,

• отсутствие влияния на эластомеры,

• высокий индекс вязкости для обеспечения плавной и устойчивой работы во всем температурном интервале,

• устойчивость к ценообразованию.

Считают, что наиболее важными являются стойкость к окислению и фрикционные свойства. При окислении образуются мало-растворимые осадки, которые могут засорять очень чувствительные поверхности трения сцепления и тормоза. Поэтому в масло, наряду с противоокислительными, вводятся и моющие присадки, способные создать устойчивую суспензию образующихся продуктов износа и окисления.

Масла для автоматической коробки передач - особый вид масел с конкретными физико-химическими, вязкостными и эксплуатационными свойствами. Они не подразделяются ни на эксплуатационные, ни на вязкостные группы или классы.

Кроме отличия значений эксплуатационных свойств, масла для автоматической коробки передач отличаются также малыми диапазонами отклонений от номинальных значений свойств (табл. 1.1). Высокий индекс вязкости обеспечивает высокую температурную стабильность вязкости, а высокая термоокислительная стойкость позволяет поддерживать стабильность других свойств во всем намеченном интервале службы.

Таблица 1.1 - Сравнение свойств жидкостей АТР и масел для механических передач (АРI GL-4)

Свойство АТF АРI GL-4
Вязкость при 40°С, мм2 35-38 50-150
Вязкость при 100°С, мм2 7-8 8-20
Индекс вязкости 160-200 100-180
Коэффициент статического трения (на машине SАЕ №2} 0,09 0,15-0,18
Коэффициент динамического трения (на машине SАЕ №2) 0,09 0,13-0,15

Рис. 1.3. Типы мокрых сцеплений автоматической коробки передач: А - дисковый; В-гидравлический механизм включения; С - ленточный

Другие гидромеханические узлы автотранспортных средств

Гидравлический усилитель руля - усилитель, в котором масло из насоса через клапан управления приводит в движение поршень усилителя и облегчает проворачивание руля. Усилитель бывает независимым - когда выполнен раздельно от рулевой передачи, и интегральным - когда находится в одном корпусе с рулевой передачей. В обоих случаях для усилителя руля применяется масло автоматической коробки передач (АТF).

Объемная гидропередача (гидростатическая трансмиссия) состоит из масляного насоса, гидравлических двигателей и, при необходимости, редукторов. В такой трансмиссии двигатель при помощи насоса нагнетает масло в гидравлические двигатели и приводит их с. действие. Скорость вращения валов в гидравлических двигателях бывает высокая, поэтому перед задним мостом или у колес ставятся механические редукторы. Скорость езды изменяется производительностью насоса или гидравлических двигателей. Гидрообъемная трансмиссия применяется в мощных тракторах, самоходных рабочих машинах и др.

Особенности иностранной терминологии

На разных языках встречаются неоднозначные определения терминов по трансмиссиям и маслам.

Совокупность узлов и агрегатов трансмиссии в русской литературе просто называется трансмиссией. В США «трансмиссией» называют только коробку передач, по-иному называются другие агрегаты. Например, автомобильный ведущий мост, в котором имеются главная передача, дифференциал, а иногда еще и другие передачи, чаше всего называют просто «ахlе»(англ.) и «Асhхе»(нем.). На русский язык эти слова переводятся как «ось» В целях правильного понимания описаний масел на иностранных языках, ниже приводятся английские (англ.) и немецкие (нем.) термины трансмиссии:

дифференциал - англ. differencial. ем. ferencialgetreibe, diffferencial, Ausgleichgetiebe;

самоблокирующийся дифференциал, дифференциал с повышенным внутренним трением, дифференциал ограниченного скольжения - англ. limited slip differencial, нем. Sperrdifferencial;

колесная передача, редуктор колеса - англ. wheeled reductor, final drive; нем. Radvorgelege; ускоряющая передача - англ, overdrive;нем. Schnellganggtriebe;замедлитель, тормоз-замедлитель - англ, retarder, нем. Retarder; Dauerbremse; : рулевая передача - англ, steering gear; нем. Lenkgetreibe; червяк рулевой передачи - англ, steering worm gear; нем. Lenkschneke; рулевой механизм с усилителем - англ. power steering (США), servo steering (Великобритания), нем. Servolenkung;

усилитель руля (гидравлический) - англ., hydrosteering gea; нем. Hydrolenrung;

усилитель - англ. servo, power unit (Великобритания), booster (США), нем. Servomotod;

гидравлическая муфта, гидромуфта англ. - fluid couping, fluid tluwheel , нем. Strömungs-kupplung; gidaulische Kupplung

гидротфансформатор - англ, torque converter, hydraulic torque converter; нем.. Strömungs-getreibe, Föttinge-Wandler, Wandler;r

вязкостная муфта, вискомуфта - англ. viscousus coupling, нем. Viskositärs-kupplung;

гидрообъемная (гидростатическая) трансмиссия - англ. hydrostatic transmission, нем. hydrostatische Getriebe;

гидравлический насос - hydraulic pump, нем. Hydraulikpumpe; гидравлический двигатель (постоянной производительности) - англ, ант.fixed-displacement motor, нем. Konstantmotor;

гидравлический двигатель колеса - англ. hydrostatic wheel, нем. Hydromotor-Rad.

трансмиссия (силовая передача) - англ, drive line, total drive line (TDL). power trau:, power-transmission, нем. Antrieb, Transmission, Kraftübertragung;

привод - англ. drive, driver, transmission, нем. Antrieb;

отбор мощности - англ, power take-off (PTO). нем Abtrieb;;

передача - англ, gear, drive, нем. Getriebe;

зубчатая передача - англ. gear. нем. Getriebe;

зубчатая передача - англ. gear. нем. Getriebe;

коробка передач - англ, gear box (Великобритания), transmission (США), нем. Schaltgetriebe, Wechselgetriebe, Getriebe;

механическая коробка передач - англ, manual gearbox, manual transmission, нем. Hand-schaltgetriebe. mechanisches Wechselgetriebe;

несинхронизированная коробка передач, переключаемая с использованием зубчатых муфт - англ, nonsynchronized manual transmission, нем. Allklauen-Getriebe;

коробка передач с переключением скоростей под нагрузкой - англ, power shift' transmission, нем.

коробка передач с главной передачей переднего ведущего моста - англ, rransaxle, кем. Transaxle-Getriebe, Wechselachsgetriebe;

автоматическая коробка передач - англ, automatic transmission, нем. Automatik-Getriebe, automatisches Getriebe;

бесступенчатая коробка передач — англ, continuously variable transmission ICVT). нем. Stuf en lose mechanische Getriebe, Umschlingungsgetriebe;

сцепление - англ, clutch, coupling, нем. Reibkupplung;

муфта - англ, coupling, нем. Kupplung;

тормоз автоматической коробки передач (мокрый),

фрикцион - англ, wet brake, oil immersed brake , нем. Gangschallbremse, Naße Bremse'.

делитель, дополнительная коробка передач - англ, divider, нем. Vorschalt-Gctriebe. G nippenge triebe:

раздаточная коробка - англ. transfer case (Великобритания), transfer box (США), нем. Verteilergeiriebe;

карданный вал - англ. drive shaft, propeller shaft, нем. Gelenkwelle;

карданный шарнир, соединение - англ, universal joint (США), universal coupling (Великобритания), нем. Antriebsgelenk, Kreuzgelenk;

ведущий мост - англ, axle, drive axle, нем. Achse, Antriebsachse;

передний управляемый ведущий мост — англ./ronr steering live axle, нем. vordere Lenk-Antriebs-Starrachse;

задний мост - англ, rear axle, нем. hintere Starrachse;

шарнир равных угловых скоростей, ШРУС (шарнир полуоси переднего ведущего моста) - англ, constant velocity joint, CV joint, нем. Gleichganggelenk, Gleichlaufgelenk;

главная передача - англ, final drive, нем. Achsgetriebe;


3184 ... 3190 - Механизмы многозвенные общего назначения

 

3184 МЕХАНИЗМ ЛОБОВОЙ ФРИКЦИОННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Фрикционное колесо 1 вращается вокруг неподвижной оси А и своей внешней цилиндрической поверхностью касается плоскостей фрикционных дисков 2 и 3, вращающихся вокруг неподвижных осей В. Диски 2 и 3 своими плоскостями касаются цилиндрической поверхности фрикционного колеса 4. Число оборотов в минуту n1 колеса 1 и n4 колеса 4 связаны условием n4 = -n1·a/b, где а и b — расстояния от центровых линий е и d колес 1 и 4 до оси В. Данная зависимость между числами оборотов в минуту n1 и n4 относится только к средним сечениям колес 1 и 4, содержащим прямые d и е. Во всех остальных точках касания колес 1 и 4 с дисками 2 и 3 будет иметь место скольжение. Если смотреть вдоль прямой АС, то вращение колес 1 и 4 происходит в противоположных направлениях.

3185 МЕХАНИЗМ ФРИКЦИОННЫХ КОЛЕС ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА

Фрикционное колесо 5 вращается вокруг неподвижной оси В — В и касается фрикционного колеса 6, вращающегося вокруг оси С — С рамки 1. С колесом 6 жестко связаны два равных фрикционных колеса 2 и 3. Рамка 1 с колесами 2, 3 и 6 может вращаться вокруг неподвижной оси А и вводить в соприкосновение с коническим фрикционным колесом 4 колесо 2 или колесо 3. Колесо 4 вращается вокруг неподвижной оси D в двух противоположных направлениях в зависимости от того, какое из колес, 2 или 3, соприкасается с колесом 4.

3186 ФРИКЦИОННЫЙ ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ С ШАРИКОВЫМИ СОБАЧКАМИ

Эксцентрик 1 имеет клиновидные прорези а, в которых перекатываются шарики 3, касающиеся цилиндрической обоймы b звена 2. При повороте звена 2 по часовой стрелке шарики 3 заклиниваются между обоймой b и эксцентриком 1 и поворачивают его вокруг неподвижной оси A. При обратном направлении вращения звена 2 эксцентрик остается в покое. Таким образом, качательные движения звена 2 преобразуются в прерывистое движение эксцентрика 1.

3187 ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ С НАЖИМНЫМИ РОЛИКАМИ

Фрикционное колесо 1 вращается вокруг неподвижной оси А и касается двух равных нажимных роликов 3, вращающихся вокруг осей С и D ползунов 5, скользящих в неподвижных направляющих а. Фрикционное колесо 2 вращается вокруг неподвижной оси В. Вращение от колеса 1 к колесу 2 передается нажимными роликами 3. Необходимая для передачи движения сила нажатия создается пружиной 4, связывающей ползуны друг с другом.

3188 ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ С КОЛЬЦОМ

Фрикционное колесо 1 вращается вокруг неподвижной оси А и касается двух равных роликов 2, вращающихся вокруг неподвижных осей B и С. На роликах 2 свободно надето кольцо 3. Вращение от колеса 1 к кольцу 3 передается роликами 2. Необходимая для передачи движения сила нажатия создается весом кольца 3, которое свободно висит на роликах.

3189 ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ ЩЕКУДОВА С ДВУМЯ ЭКСЦЕНТРИКАМИ

Эксцентрик 1 вращается вокруг неподвижной оси В — В и скользит вдоль этой оси. Эксцентрик 2 вращается вокруг неподвижной оси А и перемещает эксцентрик 1 вдоль оси вала 4. Палец а эксцентрика 1 в определенном положении входит в прорезь мальтийского креста (крест не показан) и останавливает его. Пружина 3 прижимает эксцентрик 1 к эксцентрику 2.

3190 ФРИКЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ С ИЗМЕНЯЕМЫМ ПЕРЕДАТОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ КОЛЕС

Крестовина 6, вращающаяся вокруг неподвижной оси А, имеет четыре фрикционных ролика, находящиеся в различных плоскостях. Ступенчатое фрикционное колесо 5 вращается вокруг неподвижной оси В. Крестовину 6 можно устанавливать так, что в касании будут находиться или ролик 1 и ступень а колеса 5, или ролик 2 и ступень b колеса 5, или ролик 3 и ступень с колеса 5, или ролик 4 и ступень d колеса 5. Таким образом, может быть осуществлена передача движения с четырьмя различными передаточными отношениями. Четыре колеса 1, 2, 3, 4 находятся в обойме, поворачивающейся таким образом, что каждое колесо сцепляется с соответствующей ему фрикционной поверхностью колеса 5.

Механизм трения | Статья о механизме трения от The Free Dictionary

Моделирование силового цилиндра, включая поршневой и кольцевой пакет, было изучено исследователями с использованием как метода аналитического моделирования, так и экспериментальных измерений [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26], чтобы лучше понять механизм трения и уменьшить его. Механизм трения сцепления состоит в основном из нажимного диска, маховика и диска сцепления, он также состоит из двух набивок и осевого диска, который находится посередине (рис.Изучение следов износа проясняет механизм трения, включая скольжение. Если в формулировку включен контактный механизм трения, после дискретизации и линеаризации получается следующее уравнение: экономичные пистолеты обычно имеют храповое действие или неаккуратный механизм трения, который толкает герметик. разрывами, поэтому вы наносите слишком много в одних областях и слишком мало в других. С учетом этого изменения в механизме трения обычные методы смазки часто неадекватны для удовлетворения требований микроформования; Поэтому выбор подходящего нового метода смазки очень важен для обеспечения высокого качества микрокомпонентов.Модель устройства с демпфированием трения SDOF, сочетающая скобу и фрикционный механизм, который обеспечивает дополнительную восстанавливающую силу fa (t) .Профессоры Вэнь и Хуанг представляют текущие разработки в области трибологических исследований, а также основы и приложения трибологии, включая теорию смазки, конструкцию смазки, механизм трения. , механизм износа, контроль трения и их применения. Мы рассмотрели некоторые исследования поведения трения и изучили фрикционные свойства широкого спектра полимерных листов и волокон, а также рассмотрели механизм трения для новой технологии оптических проводов.Кроме того, основными факторами, влияющими на трение резины в зависимости от потери адгезии, являются прочность на сдвиг (сцепление) на границе раздела и эффективная площадь контакта [1], полученные из фундаментальных исследований механизма трения резины в прошлом [1-3]. работа [8] также показала значительное влияние размера частиц Si [O.sub.2] на трансформацию механизмов трения. Если точность трения резины должна быть соблюдена другой подход, включающий все четыре эластомерных механизма трения. расчет должен быть обеспечен..

Фрикционный вариатор | multibody.net

Филиппо Пончиа - [email protected] - степень в области машиностроения

Введение

Бесступенчатая трансмиссия (CVT) - это трансмиссия, которая может плавно переключаться посредством бесконечного числа эффективных передаточных чисел между максимальными и минимальными значениями. Целью проекта является анализ функциональности фрикционного вариатора. Особенностью этого конкретного типа вариатора является то, что крутящий момент передается за счет сил трения.

Основная техническая проблема, которую призван решить CVT, заключается в обеспечении системы тяги для транспортных средств без системы переключения передач с дискретным передаточным отношением. Таким образом двигатель внутреннего сгорания может работать большую часть времени с максимальной эффективностью.

Цели

Цели нашей работы следующие:

  • сравнить разные модели контактов, применяемых на тороидальном вариаторе;
  • проверить правильность работы тороидального вариатора;
  • убедиться, что передача гомокинетична;
  • динамический анализ.

Описание механизма

Механизм очень простой и состоит из трех основных элементов: двух конических валов (один для входа и один для выхода) и кругового фрикционного элемента, называемого сферой трения (в данном случае присутствуют два из них для большей силы. баланс). Последний имеет функцию передачи крутящего момента между входом и выходом. Сфера трения может вращаться вокруг своей оси на носителе. Кроме того, держатель фрикционной сферы может вращаться вокруг штифта, при этом точки контакта на двух валах изменяют свое положение, а также передаточное число.Пока точка контакта перемещается по поверхности вала, радиус от оси вращения вала до этой точки контакта также изменяется из-за особой формы вала. Вот видео, объясняющее, как работает механизм.

Задача моделирования

Первым шагом было создание необходимой геометрии для сборки системы вариатора. Что касается частей модели, которые позволяют передавать движение за счет сил трения (вал и сфера трения), были созданы две геометрии: одна функциональная, которая является типом оболочки («толщина поверхности»), а другая - классическим типом САПР для презентации. .

Из-за выбранных контактных моделей возникла необходимость в геометрии оболочки. Фактически, некоторые из этих моделей требовали, чтобы пораженные тела были построены определенным образом. Кроме того, использование этой геометрии позволило сократить время расчета контактной модели CAD, а также уменьшило количество необходимых ячеек для зацепления задействованных тел.

После сборки механизма с необходимыми шарнирами, мы продолжили реализацию трех различных моделей контактов.Эти модели:

  • CAD контакт;
  • Сфера для контакта с вращающейся поверхностью;
  • Аналитическая контактная модель.

Для данной модели контактов мы приняли следующие основные параметры:

  • Коэффициент пружины 1e + 006 Нм
  • коэффициент демпфирования 1000 кгс
  • коэффициент трения 0,5

Между фрикционной сферой и его держателем мы добавили силу в 1000 Н, чтобы мы могли создать контактное давление между валом и самой фрикционной сферой.

Сравнение моделей контактов

LMS Virtual Lab предоставляет несколько методов для моделирования контакта и относительных сил между двумя телами.

Для исследования этого механического объекта мы использовали три различные модели контакта между двумя валами и сферами трения. Два из них предоставлены Virtual Lab, а третий был разработан нами с применением некоторых аналитических выражений.

CAD Модель контакта

Первая модель, которую мы опробовали, в программе называется «CAD-контакт», мы сначала выбрали ее, потому что это, вероятно, самая простая для реализации модель, поскольку она работает с любой геометрией.За счет простоты мы обнаружили несколько ограничений результатов анализа. В такой контактной модели твердотельная геометрия, связанная с каждым телом, разбивается на мозаику с параметрами, заданными пользователем. Первые параметры, которые мы использовали для определения тесселяции, дали очень неутешительные результаты (сильные колебания анализируемых параметров, даже если они должны быть теоретически постоянными). Поэтому мы попробовали использовать более толстую тесселяцию, чтобы избежать этих проблем, чтобы лучше согласовать тесселяцию с реальной геометрией.Однако утолщение тесселяции имеет негативные последствия, поскольку требует больше вычислительных ресурсов, а также времени. Ниже приводится график входного и выходного крутящего момента для конфигурации с фрикционной сферой в нейтральном положении (передаточное число 1: 1).

Момент

При постоянном входном крутящем моменте 20 Нм мы можем наблюдать некоторые колебания на выходе около значения около 12 Нм. Помимо колебаний, эта модель контакта замечает значительную потерю крутящего момента в механизме (значение примерно 40%).Эта потеря кажется слишком высокой, чтобы быть реалистичной. Объяснение этого высокого значения может быть сделано путем наблюдения смещения точки контакта, рассчитанного с помощью модели, по оси y.

Смещение точки контакта

Это значение должно быть 0, но модель предполагает колебание около 1,2 мм вокруг него. Это происходит из-за мозаики геометрии и приводит к тому, что дополнительный крутящий момент качения намного больше, чем должен быть.

Наш вывод состоит в том, что эта контактная модель не подходит для такого рода задач и вообще для всех видов непланарной геометрии.

Контакт сфера с вращающейся поверхностью Модель

Во второй модели мы попытались смоделировать контактные силы, используя контакт сфера с вращающейся поверхностью.

Изначально мы пытались смоделировать сферу трения с помощью единой контактной модели сферой того же радиуса, что и реальная. Эта модель не сработала, потому что программное обеспечение требует, чтобы траектория центра сферы сталкивалась с вращающейся поверхностью. Если этого не происходит, модель не создает никаких контактных сил, даже если сфера и поверхность касаются друг друга.

Чтобы избежать этой проблемы, мы решили изменить моделирование проблемы, приняв две фиктивные сферы, одна из которых контактирует с входным валом, а другая - с выходным валом. Таким образом мы смогли смоделировать взаимодействие между фрикционной сферой и валами.

Мы создали стык между двумя сферами, чтобы заставить их вращаться с одинаковой скоростью вращения. При этом тангенциальная скорость двух сфер в точках контакта точно такая же, как если бы вращалась одна фрикционная сфера.

В отличие от модели CAD, эволюция анализируемых параметров показывает гораздо большую устойчивость во времени, без ранее наблюдаемых колебаний. Более того, мы можем указать, что потеря крутящего момента плохо отражается при нулевых значениях (фактически, контактная модель не включает сопротивление качению между двумя поверхностями). Что касается мощности, то мы наблюдаем потерю порядка 3,5%; это происходит из-за наличия определенной скорости скольжения между фрикционной сферой и двумя валами из-за вполне кулоновского трения, принятого программным обеспечением (пороговая скорость 0,01 м / с).

Момент

Мощность

Аналитическая модель

Третья модель была разработана нами лично с использованием единственного приложения сил, рассчитанных с помощью аналитических формул, для моделирования контакта между валами и сферой трения. В частности, для каждой точки контакта были приложены три силы: нормальная сила на поверхности контакта и две из них в касательной плоскости к поверхности.

Для двух касательных сил, имитирующих силу трения, была принята формула трения вполне кулоновского типа:

V st / (| V st | + V 0 ) * μ * F n

где:

  • V st : скорость скольжения
  • V 0 : пороговая скорость (чем она меньше, тем модель приближается к идеально кулоновской)
  • μ : коэффициент трения
  • F n : нормальная сила

Точка контакта, в которой будут приложены все силы, была выбрана заранее и должна находиться на половине контактной поверхности сферы трения.

Даже в этом случае потеря пары оказывается нулевой, так как созданная модель не учитывает потери на трение качения. Что касается мощностей, то можно отметить потери в размере 11% при пороге скорости 0,01 м / с и 1,3% при пороге скорости 0,001 м / с. Эти замечательные зазоры вызваны различной скоростью скольжения, вызванной изменением параметра V 0 .

Момент

Мощность

Подтверждение концепции

Таким образом, мы выполнили моделирование, в котором мы проверили работу вариатора, то есть изменение отчета трансмиссии при изменении положения держателя фрикционной сферы.Это моделирование было выполнено как для сферических, так и для аналитических моделей. Модель CAD была отклонена из-за низкого качества результатов.

Мы замечаем, что при постоянной скорости вращения входного вала при изменении положения фрикционной сферы мы получаем переменную скорость на выходе. В частности, с помощью закона линейного изменения угла наклона держателя фрикционной сферы мы можем заметить, что этого не происходит при изменении скорости вращения выходного вала. Это можно считать тривиальным, поскольку изменение расстояния до точки контакта оси вращения вала не изменяется линейно с углом сферы трения.

Угловая скорость валов

Между двумя выбранными моделями (аналитической и сферической) мы можем оценить, насколько одинакова эволюция угловой скорости выходного вала на макроскопическом уровне. Однако есть некоторые небольшие различия, вероятно, вызванные разной скоростью скольжения, рассчитанной по модели трения, и тем фактом, что аналитическая модель не учитывает проникновение в фрикционную сферу под действием нагрузки. Ниже в таблице вы можете найти соотношение трансмиссий двух разных моделей.

Гомокинетический тест

Механизм можно назвать гомокинетическим, если при постоянной скорости вращения на входе даже на выходе получается то же самое. Поэтому мы выполнили несколько тестов с различными положениями сфер трения, чтобы убедиться, что анализируемая система вариатора действительно соответствует этим требованиям.

Ниже представлен график с результатами, из которых мы делаем вывод, что данный механизм является эффективно гомокинетическим.

Гомокинетический тест

Динамический анализ

Мы провели динамический анализ системы вариатора, используя на входе сопутствующий крутящий момент, а на выходе - инерцию и крутящий момент сопротивления с линейным законом от скорости вращения.

Что касается передачи крутящего момента, мы получили результаты, показанные на графике ниже.

Тренд крутящего момента

Как видим, работоспособность системы вариатора подтверждается и в этом случае. Из-за того, что изменение передаточного числа не является линейным, выходной сигнал не подчиняется линейному закону с изменением угла наклона держателя фрикционной сферы. Кроме того, мы можем оценить, насколько результаты, полученные с помощью двух расчетных моделей, в основном совпадают.

Что касается сил трения, действующих в точках контакта, мы можем заметить (см. Рисунок ниже) разрыв в модели сферы через 1 секунду времени моделирования. Пока не понимаем почему. Вероятно, это ошибка программного обеспечения, учитывая, что эволюция крутящего момента не показывает каких-либо разрывов. Однако в дальнейшем два моделирования дают одинаковые результаты.

Что касается нормальных контактных сил, две модели дают одинаковые результаты, потому что обе зависят от единственной толкающей силы, действующей на фрикционную сферу, и от самой геометрии.

Контактные силы

Интересным аспектом этой системы вариатора является тот факт, что анализ показывает, что необходим значительный крутящий момент, чтобы гарантировать изменение угла держателя фрикционной сферы. Этот крутящий момент возникает из-за наличия силы трения в плоскости, перпендикулярной оси вращения держателя фрикционной сферы, и создается за счет скольжения фрикционной сферы по валу. Как видно из рисунка ниже, значения этого крутящего момента довольно высоки.Этот факт, безусловно, отрицательно снижает эффективность механизма вариатора.

Момент для движения несущей сферы трения

Мы также проанализировали систему, представив ее на вход крутящего момента, линейно возрастающего во времени, чтобы мы могли проверить максимально допустимый крутящий момент. Как мы можем заметить, обе модели согласуются между собой, подтверждая, что максимальный передаваемый крутящий момент составляет около 58 Нм.

Предел крутящего момента

Ниже приведены угловые скорости двух валов для сравнения двух моделей.

Угловая скорость валов для условий ограничения крутящего момента

Выводы

В данной работе мы проанализировали работу системы фрикционной передачи вариатора. Помимо проверки эффективности работы механизма и проведения динамического анализа, мы сосредоточились, в частности, на сравнении различных моделей контактов, предлагаемых программным обеспечением LMS Virtual Lab.

Из контактных моделей мы попробовали три:

  • CAD контакт;
  • сфера для контакта с вращающейся поверхностью;
  • Аналитическая модель
  • , реализованная нами.

Первая из этих трех моделей не подходила для исследования, которое мы проводили.

Из проведенного нами анализа механизм показал непрерывное изменение передаточного отношения к изменению положения несущей сферы трения, но с нелинейной эволюцией. Более того, было подтверждено, что этот механизм гомокинетичен.

Проведенный анализ также позволил нам подчеркнуть отрицательный аспект, присущий такой системе вариатора. Другими словами, эта система требует значительного крутящего момента, чтобы можно было изменять положение держателя фрикционной сферы и, следовательно, передаточное отношение.

.

.Механизм трения

- английское определение, грамматика, произношение, синонимы и примеры

Механизм трения патенты-wipo патенты-wipo

Также может быть предусмотрена пара упругих амортизирующих элементов с установленным между ними фрикционным механизмом . патенты-wipo патенты-wipo

Скользящий фрикционный сопротивление механизм и скольжение фрикционный сопротивление механизм с механическим тормозным механизмом патенты-wipo патенты-wipo

Механизмы трения для вычислительных устройств патенты-wipo патенты-wipo

Тяговый механизм фрикционный (F1) имеет фрикционный элемент (70).патенты-wipo патенты-wipo

Узел тягового редуктора, состоящий из вилки, эластомерной пружины и фрикционного механизма патенты-wipo патенты-wipo

Механизм трения углерод-углерод патенты-wipo патенты-wipo

Механизм трения для использования в вычислительном устройстве, имеющем базовую часть и часть дисплея. патенты-wipo патенты-wipo

Вход фрикционный механизм для поворотных входов электронных устройств патенты-wipo патенты-wipo

Анализ показывает, что наилучшие характеристики демонстрируют стены, в которых разрушение происходит через фрикционных механизмов , с преобладанием горизонтального растрескивания.спрингер спрингер

Коническая фрикционная коронная шестерня механизм и способ конической фрикционная коронная шестерня механизм патенты-wipo патенты-wipo

Комбинация из двух двухрычажных рычагов, уравновешивающих торсионных пружин и фрикционных механизмов обеспечивает угол наклона и поворота ± 20 градусов. патенты-wipo патенты-wipo

Обгонная муфта снабжена пространственным клиновидным механизмом, включающим механизм направления вращения (G) и тяговый механизм трения (F1).патенты-wipo патенты-wipo

На шнуре (4) с одной стороны отверстия (2) установлен фрикционный механизм (8), который препятствует натягиванию шнура (4). патенты-wipo патенты-wipo

Изобретение относится к способу приведения в действие колесного тормозного устройства, в частности электромеханического колесного тормозного устройства (10) или упругой фрикционной механической системы . патенты-wipo патенты-wipo

Направляющий механизм вращения (G) и тяговый механизм трения (F1) жестко, аксиально связаны общим кольцевым промежуточным элементом (90), который имеет дополнительные направляющие поверхности и вращающуюся поверхность трения.патенты-wipo патенты-wipo

Механика трения или механика скольжения привлекательна своей простотой; Космический участок закрывается с помощью резинки или винтовой пружины для обеспечения силы, а скобки скользят по ортодонтической дуге. ЧМК ЧМК

Рассмотрены некоторые механизмы внутреннего трения в области температур фазового перехода первого рода, связанные с флуктуационным зарождением новой фазы и движением межфазных границ под действием внешних напряжений.спрингер спрингер

Он оснащен самым большим в мире спусковым механизмом типа «кузнечик», механизмом с низким коэффициентом трения для преобразования маятникового движения во вращательное движение, одновременно возвращая маятнику энергию, необходимую для поддержания его качания. WikiMatrix WikiMatrix

Фрикционный контакт механика - это исследование деформации тел при наличии эффектов трения, тогда как механика контакта без трения предполагает отсутствие таких эффектов.WikiMatrix WikiMatrix

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления центробежный ротор поддерживается механическими подшипниками с низким коэффициентом трения , погруженными в кровь, чтобы избежать контакта ротора с корпусом, что создает небольшие плохо промытые щели, в которых может образовываться тромб. патенты-wipo патенты-wipo

Узел также включает подвижный рычаг и фрикционную муфту , механизм . патенты-wipo патенты-wipo

Направляющая вставка (1) закреплена внутри рамы (2, 81) с помощью фрикционной посадки или механической .патенты-wipo патенты-wipo

Муфта синхронизатора - комбинированная фрикционная и механическая стопорная муфта патенты-wipo патенты-wipo

Устройство рулевого управления дополнительно включает в себя регулируемый трения управления механизмом (250) и стопорное приспособление (200). патенты-wipo патенты-wipo

.

Управление трением - ASME

У инженеров есть множество технологий для контроля трения и износа, включая естественно смазочные материалы, высокоэффективные смазочные материалы и подшипники качения. Но, по словам Майкла Френча, заслуженного профессора инженерии в Ланкастерском университете в Великобритании, хорошее механическое проектирование, связанное с трением, начинается с практичности.

В списке принципов проектирования он рекомендует: «Предпочитайте повороты скольжению, а изгибы - тому и другому.Другими словами, следуйте нескольким простым рекомендациям, и конструкция будет более устойчивой к неизвестным и нежелательным факторам трения. Цель состоит в том, чтобы уменьшить силы трения, чтобы они были незначительными по сравнению с другими силами в устройстве.

Френч утверждает, что управление трением начинается со схем механической конструкции, и наименее предпочтительными являются скольжения, или, точнее, линейное движение. Линейные слайды не работают, потому что они требуют много места, создают большие нагрузки и часто заедают или застревают.Рассмотрим липкий ящик комода. Запирается ящик или нет, зависит от отношения длины к ширине (L / W), , отношения длины к положению загрузки (L / X), и коэффициента трения µ .

Механизмы трения сложные

Ведущие трибологи признают, что трение и износ до конца не изучены. Майкл Коцалас, председатель трибологического отдела ASME и автор книги по анализу подшипников, говорит: «Мы знаем, что материалы ведут себя по-разному в зависимости от испытаний.«Но механизмы трения сложны и междисциплинарны.« Все еще существует множество теорий (о трении) и много споров вокруг них », - добавляет он.

Липкие ящики комода слишком короткие и слишком широкие. Они блокируются, если их сдвинуть с центра. Питер Дж. Блау, руководитель Пользовательского центра трибологических исследований в Национальной лаборатории Ок-Ридж, предупреждает, что традиционные «законы трения» - это не законы, а «удобство, позволяющее сравнивать относительное сопротивление скольжению. различные материалы или смазочные материалы друг к другу в одинаковых условиях.Он добавляет, что традиционные единичные статические и единичные динамические коэффициенты трения вводят в заблуждение, поскольку они не отражают флуктуации и переходы.

Наиболее эффективные изгибы

Изгибы абсолютно без трения и полезны при небольшом перемещении. Эта тройная спиральная конфигурация обеспечивает плавное линейное движение. Наиболее эффективными для снижения трения являются часто упускаемые из виду изгибы, которые имеют преимущества отсутствия трения, обслуживания и смазки.Отсутствие трения означает, что движение, определяемое изгибом, является плавным, предсказуемым и надежным.

Можно также рассмотреть более сложную геометрию соприкасающихся поверхностей для улучшения характеристик скольжения, опорных, роликовых и шариковых подшипников. Как говорит Коцалас, также главный инженер Timken по дизайну подшипников: «Вы можете спроектировать профиль (для ролика) так, чтобы он работал с наименьшим крутящим моментом в большинстве ваших условий». Но вне этих условий, например, при более высоких нагрузках, профиль «может деформироваться и иметь большую площадь контакта, чтобы выдержать нагрузку», - говорит он.В списке принципов проектирования Френча это: «Сделайте критический случай крейсерским», что означает, что допустимо пожертвовать характеристиками трения в переходных условиях, если общее состояние улучшится.

Взаимосвязь трения и износа

Инженеры-конструкторы также должны учитывать износ. Производители стандартных подшипников обычно могут предоставить данные об износе и надежности, но если геометрия или условия необычны, необходимы индивидуальные результаты испытаний.

«Высокое трение не всегда означает высокий износ, и, как правило, самосопряженные металлы уступают разным металлам по трению и износу», - говорит Блау. То же самое верно и для пластмасс, где, как правило, также лучше, если хотя бы один материал является естественно смазывающим, например нейлон, ацеталь, некоторые полиэфиры и ПТФЭ. По словам Зана Смита, бывшего штатного инженера поставщика пластмассовых смол Ticona, кристаллические материалы, например ацеталь, нейлон и полиэстер, обладают лучшими характеристиками в отношении трения и износа; добавки, такие как ПТФЭ и силиконовые масла, обычно используются для улучшения характеристик.

Смит, чей опыт включает в себя пластмассовые шестерни, предупреждает: «Некоторые комбинации [пластмассы] имеют действительно хорошие характеристики износа, но высокое трение», что опять же означает, что трение и износ не равны.

Что известно о трении в механической конструкции:

  • Сила трения НЕ пропорциональна нагрузке, НЕ зависит от площади и НЕ зависит от скорости.
  • Коэффициенты трения из таблиц представляют конкретные условия.Результаты могут отличаться.
  • Высокое трение и высокий износ не всегда равнозначны.

Что можно сделать для борьбы с трением:

  • Сделайте силы трения незначительными по сравнению с другими силами.
  • Увеличьте длину компонентов с линейным направлением.
  • Уменьшите длину рычага нагрузки в сборках с линейным перемещением.
  • Всегда предпочитайте вращательное движение линейному движению.
  • Сведите к минимуму диаметр оси для достижения моментов с низким коэффициентом трения.
  • Используйте подшипники качения, чтобы значительно снизить трение при высоких нагрузках.
  • Избегайте скользящего контакта с подобными материалами.
  • Приложите соответствующие предварительные нагрузки к подшипникам качения.
  • В самых разных условиях оптимизируйте фрикционные характеристики в течение большей части времени.
  • Конструкция с изгибами для нулевого трения, длительного срока службы и низких эксплуатационных расходов.

Или вы можете просто сказать: «Предпочитаю повороты скольжению, а изгибы - тому и другому».

[Адаптировано из статьи Джеймса Г. Скакуна «Вот и все» для Машиностроение , январь 2009 г.]

Предпочитаю повороты скольжению и изгибы любому. Майкл Френч, заслуженный профессор технических наук .

фрикционный механизм - определение - английский

Примеры предложений с «фрикционным механизмом», память переводов

патент-wipoFriction Mechanismpatents-wipo Также может быть предусмотрена пара упругих амортизирующих элементов с фрикционным механизмом, установленным между ними. Механизм сопротивления трению скольжения с механическим тормозом Mechanismpatents-wipo Фрикционные механизмы для вычислительных устройствpatents-wipo Тягово-фрикционный механизм (F1) имеет элемент трения (70).Патенты-wipo Узел тягового механизма, содержащий вилку, эластомерную пружину и механизм трения, соответствует механизму трения из углерода в углеродный механизм трения для использования в вычислительном устройстве, имеющем базовую часть и часть дисплея. электронное устройство, пружина Анализ показывает, что наилучшие характеристики демонстрируют стены, где разрушение происходит из-за фрикционных механизмов, с преобладанием горизонтального растрескивания. рычаги, уравновешивающие торсионные пружины и механизмы трения обеспечивают угол наклона и поворота ± 20 градусов.Обгонная муфта имеет пространственный клиновидный механизм, включающий механизм направления вращения (G) и механизм трения тяги (F1) .patents-wipoOn шнур (4), на одной стороне отверстия (2), установлен фрикционный механизм (8), который препятствует натягиванию шнура (4). Патенты-WIPO Изобретение относится к способу приведения в действие колесного тормозного устройства, в частности электромеханического колесного тормозного устройства (10) или упругой фрикционной механической системы. .patents-wipo Направляющий механизм вращения (G) и механизм тягового трения (F1) жестко связаны в осевом направлении общим кольцевым промежуточным элементом (90), который имеет дополнительные направляющие поверхности и поверхность трения вращения.pmc Механика трения или механика скольжения привлекательна своей простотой; пространство закрывается с помощью эластичных элементов или винтовых пружин для обеспечения силы, а скобки скользят по ортодонтической дуге. пружина Несколько механизмов внутреннего трения в температурной области фазового перехода первого рода, связанные с флуктуационным зарождением новой фазы и движением В WikiMatrix представлен самый большой в мире спусковой механизм типа «кузнечик», механизм с низким коэффициентом трения для преобразования маятникового движения во вращательное движение, в то же время отдающий маятнику энергию, необходимую для поддержания его качания.WikiMatrix Механика фрикционного контакта - это исследование деформации тел при наличии эффектов трения, тогда как механика контакта без трения предполагает отсутствие таких эффектов. Patents-wipo Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления центробежный ротор поддерживается механическими подшипниками с низким коэффициентом трения, погруженными в кровь. чтобы избежать контакта ротора с корпусом, что создает небольшие плохо промытые щели, в которых может образовываться тромб. В состав узла также входит подвижный рычаг и механизм фрикционной муфты.Патенты-wipo Направляющая вставка (1) закреплена в раме (2, 81) с помощью фрикционной или механической посадки. patents-wipoSynchro-lock clutch - комбинированная фрикционная и механическая муфта блокировки 250) и упор (200).

Показаны страницы 1. Найдено 743 предложения с фразой механизм трения.Найдено за 15 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки. Найдено за 1 мс.Накопители переводов создаются человеком, но выравниваются с помощью компьютера, что может вызвать ошибки.Они поступают из многих источников и не проверяются. Имейте в виду.

.

Смотрите также