6.2 Кинематика фрикционной передачи
В результате неизбежного при работе фрикционных передач упругого скольжения ведомый каток отстаёт от ведущего и точное значение передаточного числа будет определяться по формуле
,
где
- коэффициент скольжения (для металлических
катков
.
Большие значения относятся к передачам,
работающим всухую).
Наличие упругого скольжения и некоторая его зависимость от колебаний нагрузки и условий работы передачи вынуждают называть передаточное число фрикционной передачи условно постоянным. Для практических расчётов силовых фрикционных передач пользуются приближённым значением передаточного числа.
.
Для одной пары
катков силовых передач
,
для передач приборов
.
6.3 Силовые отношения в передаче
Для передач от одного вала к другому вращающего момента необходимо за счёт силы трения приложить к ведомому катку окружную силу
,
которая должна быть меньше силы покоя, возникшей между катками, прижатыми друг к другу силой Q.
Таким образом, условие работы фрикционной передачи записывается так:
,
где
– коэффициент запаса сцепления
;
– коэффициент
трения (для стальных или чугунных катков,
работающих в масляной ванне
;
работающих всухую
;
для передач с одним неметаллическим
катком
).
Из вышеприведённой формулы определим силу прижатия катков:
.
Из этой формулы
видно, что сила прижатия
должна быть больше окружной силы
в
раз, что при
,
даёт
раз.
Большие силы прижатия катков создают значительные радиальные нагрузки на опоры валов и вызывают появление больших контактных напряжений на рабочих поверхностях катков, что делает силовые фрикционные передачи громоздкими, а их нагрузочную способность сравнительно невысокой.
Для уменьшения в несколько раз силы прижатия применяют катки с клинчатым ободом. Однако в таких катках возникает значительное геометрическое скольжение, существенно уменьшающее срок их службы.
Коэффициент
полезного действия фрикционных передач
в основном определяется потерями в
опорах валов. Экспериментально
установлено, что для закрытых передач
,
для открытых передач -
.
6.4 Критерии работоспособности фрикционной передачи
Для фрикционных передач с металлическими катками основным критерием работоспособности является контактная прочность. Прочность и долговечность фрикционных передач оцениваются по контактным напряжениям — напряжениям смятия поверхности на площадке контакта.
Схема для расчета цилиндрической фрикционной передачи
Контактные напряжения передач с контактом по линии определяют по формуле Герца
,
где 
- распределенная нагрузка;
- длина контактной
линии;
- приведенный
радиус кривизны,
- приведенный
модуль упругости.
Таким образом, проектные и проверочные расчеты фрикционных передач проводят из условия обеспечения контактной прочности рабочих поверхностей катков.
6.5 Фрикционные вариаторы
Вариатором или бесступенчатой передачей называется механизм для плавного изменения передаточного отношения.
В машиностроении фрикционные вариаторы используют в силовых приводах, мощность которых колеблется от небольших величин до десятков и даже сотен киловатт.
Основной кинематической характеристикой любого вариатора является диапазон регулирования Д, равный максимальному передаточному отношению, делённому на минимальное
,
Обычно
.
С увеличением диапазона регулирования
снижается КПД вариатора.