Расчет максимальной величины износа рабочих поверхностей колес открытой фрикционной цилиндрической передачи

Введение

В триботехнике используют следующие основные определения:

Изнашивание — процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Износ — результат изнашивания, определяемый в установленных единицах. Износ может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.

Интенсивность изнашивания – отношение величины износа к пути трения, времени или работе трения. В современных расчетах на износ при установившемся процессе изнашивания используют следующие среднеинтегральные значения интенсивности изнашивания:

- интенсивность линейного изнашивания;

- интенсивность объемного изнашивания; - интенсивность изнашивания по массе; - энергетическая интенсивность изнашивания; - интенсивность изнашивания во времени – скорость изнашивания.

Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

Смазка — действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Смазочные материалы предназначены для надежного разделения поверхностей трущихся деталей в условиях граничной, гидродинамической и эластогидродинамической смазки. Одновременно они должны снижать силу трения, интенсивность изнашивания, охлаждать зону трения, удалять потоком масла продукты изнашивания, а также демпфировать удары и вибрации.

Виды изнашивания сопряженных поверхностей деталей при работе машин весьма разнообразны. Это связано с комплексным воздействием механических, физико-химических и электрохимических процессов при контакте, а так же, внешних факторов окружающей среды, таких, как температура, влажность, агрессивность среды и т.п. Совокупность явлений в процессе трения определяет вид изнашивания и его интенсивность.

Вследствие разнообразия исходных материалов деталей пар трения и условий их эксплуатации, виды изнашивания классифицированы следующим образом (по ГОСТ 16429-70):

· механическое изнашивание: абразивное (гидроабразивное, газоабразивное), эрозионное, кавитационное, усталостное, вследствие пластической деформации и др.;

· молекулярно-механическое изнашивание: износ при заедании (диффузионный, адгезионный) и др;

· коррозионно-механическое изнашивание: окислительное, фреттинг-коррозия и др.

Существующие технологические методы обеспечения износостойкости поверхностей деталей узлов трения подразделяют на несколько групп: химико-термические, объемная и поверхностная закалка, электрохимические, химическая обработка, механотермические, наплавка износостойких слоев, напыление порошковых покрытий, ионно-плазменная обработка, плакирование, механическое упрочнение и др. Применение этих методов в значительной мере связано с историей развития автомобилестроения в развитых странах. Само развитие этих методов было вызвано стремлением повысить эксплуатационные качества автотранспортных средств.

1. Теоретическая часть

Фрикционная передача (от лат. frictio, родительный падеж frictionis — трение), механическая передача, в которой движение передаётся или преобразовывается с помощью сил трения между телами качения — цилиндрами, конусами и т.д., прижимаемыми друг к другу. Фрикционные передачи применяют для передачи движения между валами с параллельными (рис.1, а) и пересекающимися осями, для преобразования вращательного движения в винтовое (рис.1, б) и вращательного в поступательное (рис.1, в).

По конструкции они бывают: с гладкими цилиндрическими катками и параллельными осями; с клинчатыми катками и параллельными осями; с коническими катками и пересекающимися осями.

Фрикционную передачу выполняют с постоянным и переменным передаточным отношением. Фрикционная передача с постоянным передаточным отношением применяют в приборах, т.к. создание небольших потребных сил сжатия тел качения не вызывает трудностей. Широко распространены передачи колесо — рельс и колесо — дорожное полотно в самоходном транспорте (рис.1, г). В машиностроении чаще всего применяют фрикционные передачи с переменным передаточным отношением для бесступенчатого регулирования скорости — бесступенчатые вариаторы Они служат для плавного, бесступенчатого изменения передаточного числа. В таких передачах, изменяя положение ведущего катка, можно плавно регулировать угловую скорость ведомого катка.

По форме основного тела качения (у которого меняется радиус качения) фрикционные передачи делят на дисковые (лобовые), конусные, шаровые и торовые.

Рис.1. Фрикционные передачи с постоянным передаточным отношением: а — с параллельными осями для передачи вращательного движения; б — для преобразования вращательного движения в винтовое; в и г — для преобразования вращательного движения в поступательное.

Фрикционная передача выполняют для мощностей от ничтожно малых значений (в приборах) до сотен кВт, обычно до 20 кВт. Передаточное отношение в силовых передачах до 1/7, при разгруженных валах до 1/15, в ручных передачах приборов до 1/25. Наибольший диапазон регулирования простых бесступенчатых фрикционных передач (с двумя телами качения) до 5, сд