Силы трения Ff. и F, создаваемые нормальными давлениями

и Л в точках сит. передают крутящий момент от вала зубчатому колесу в период рассматриваемого рабочего хода.

Вращение вала 1 против стрелки соответствует холостому ходу; сухарь 6 при этом отклоняется в сторону увеличения угла ср, а пружина 4 подтягивает зажим 5 в исходное положение. Пружины 4 прикреплены к шпильке 3, ввернутой в тело вала 1.

Число механизмов, вмонтированных в зубчатое колесо, обычно не менее трех.

Определение основных размеров муфты свободного хода

с роликами

При проектировании муфты весьма важным является вопрос выбора оптимального угла ср (рис. 116), при котором удовлетворялись бы следующие условия: 1) безотказное самозаклинивание

Рис. 116. Схемы сил, действующих на ролик муфты свободного хода: а - период перекатывания ролика; б - начальный период заклинивания; в - период

заклиненного состояния.

ролика 3 между выемкой звездочки / и внутренней поверхностью барабана 2; 2) нормальные условия работы ролика в заклиненном состоянии; 3) свободное саморасклинивание ролика в момент переключения на холостой ход.

Процесс самозаклинивания ролика можно разделить на три периода: закатывание ролика, заклинивание, заклиненное состояние.

Первые два периода происходят в очень короткий промежуток времени, почти мгновенно, последний - соответствует периоду рабочего хода муфты, который не ограничен во времени.

Изложенное рассмотрим на схемах, изображенных на рис. 116. В начальный момент перекатывания ролика силы, приложенные к нему, образуют момент пары сил, способствующих перекатыванию ролика в сторону вершины угла ср (рис. 116,а). В последний период перекатывания ролика, соответствующий началу заклинивания, направление силы трения NJ, приложенной к ролику в точке 0 меняет свой знак, так как силы, приложенные к ролику, стремятся вытолкнуть его в более широкую часть угла ср. Очевидно, если ролик удерживается между плоскостями и не вы-

талкивается в тот период, когда сила трения NJ, меняя бвой знак, обращается в нуль (рис. И6,б), то в последующий период он тем более будет надежно удерживаться в заклиненном состоянии под действием однозначных сил трения NJ и NJ, направленных к вершине угла ср (рис. 116,е).

На рис. 117 показаны силы, приложенные к ролику в период его перекатывания перед заклиниванием. Проектируя равнодействующие Si и нормальных давлений и сил трения на ось х, а затем на ось у, получаем:

Sicos?i-S2cos(cp-P2)=0; (5.10) Sisinp,+S2sin(cp-?2)=0. (5.11)

Подставляя значение Sj из (5.10) в (5.11), после преобразований получаем

?1 = ?2-?

= Р2 -?1.

(5.12) (5.13)

где tg р2=/2 - коэффициент трения скольжения в зоне контакта ролика с барабаном;

tg Pi = fi - коэффициент тре-

Рис. 117. Схемы сил, действующих на ролик муфты свободного хода в период перекатывания ролика.

НИЯ скольжения в зоне контакта родика со звездочкой. Из изложенного можно записать: а) условие перекатывания ролика

?2 Ф Pi!

б) условие самозаклинивания при Afj = О

в) условие заклиненного состояния

?<Р2+ Pi-

(5.14)

(5.15)

(5.16)

Сопоставляя полученные результаты, заключаем, что при выборе угла ср следует пользоваться неравенством (5.15). С учетом сопротивлений, возникающих от трения качения [21], формула (5.15) имеет вид

?<Р2-Ф. (5-17)

где ф -угол трения качения.

Для муфт, детали которых изготовлены из закаленной стали с твердостью Я/?С = 62 - 63, максимальный коэффициент трения скольжения [13], [28] можно принять равным f = 0,132-ьО, 15, угол, удовлетворяющий условию самозаклинивания ролика при этом, 9 Сб°57-ь7°57.

При различных по величине коэффициентах трения скольжения и /2 следует определить ср для меньшего из них и полученный результат, с изменением в сторону уменьшения, назначить для

проектирования муфты, то есть

90 = J,

(5.18)

где р - коэффициент надежности, который рекомендуется принимать равным от .1,3 до 1 2. Угол сра в зависимости от / можно определить по графику (рис. 118), который построен в соответствии с формулой (5.15).

Назначая угол <f>g, следует учитывать, что при больших его значениях может прои.зойти пробуксовка роликов по сопряженной поверхности барабана, а при малых сра возможно чрезмерное заклинивание роликов, которое препятствует автоматическому выключению муфты и не исключает возможности быстрого разрушения роликов и сопряженных с ними поверхностей. Назначенный угол при проектировании муфты является исходным параметром для определения расстояния а от центра муфты до плоскости выемки звездочки / (см. рис. 117). При этом диаметром муфты D и диаметром ролика d следует задаться. Из рис. 117 видно, что

Q04 аое 0,12 ол 0,20 /

Рис. 118. Номограмма для определения угла в зависимости от коэффициента трения скольжения /.

COS <ра =

2а+ d D~d

Решая (5.19) относительно а, имеем

а = у [D cos сра - d (1 -f cos fa)].

(5.19)

(5.20)

Длину ролика / следует назначить конструктивно, пользуясь соотношением оуп.а

i-1,5.

Проверка на прочность основных элементов муфты

Детали муфты 1 и 2 (рис 117) следует проверить на напряжение сжатия по формуле Герца-Беляева [13], [21]. Напряжение в зоне контакта звездочки / с роликом 3

а,макс = 0,59]/==[а]сж. (5.21)

Напряжение в зоне контакта детали 2 с роликом:

«2 макс = 0,59 У (Y-i) < Исж. (5.22)

/ и d - размеры ролика в см; El и £2 = 2 10 - модуль упругости материала деталей / и 2 в кг/см;

[з]сж - допустимые напряжения сжатия в кг/сж, которые можно принять для стали ШХ15 до 5000 кг/см;

Л, и iVj - соответственно нормальные давления в кг в зоне контакта ролика с деталями } я2, которые определяются в зависимости от крутящего момента Мкр, передаваемого муфтой. Условие, необходимое для передачи движения муфтой.

(5.23)

Z - число роликов, расположенных по окружности; D - диаметр барабана в см; 2~2-сила трения между роликом и барабаном в кг;

срг - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между роликами и зависящий от класса точности, по которому изготовлена муфта (т. 0,75).

Решая уравнение (5.23) относительно Л2, имеем

N = -

(5.24)

И в соответствии с фор.мулой (5.10) при fj =/2 получим

A/i = iV2(cosT3 + f2Sincpa). (5.25)

Прочность ролика обычно не проверяется, так как он находится в более благоприятных условиях (в смысле распределения напряжений).

Толщина стенки барабана 5 (рис. 117), принятая конструктивно, может быть проверена на прочность по напряжениям, возни-

11 171

кающим при изгибе от радиальных сил, приложенных в зоне контакта с роликом, по формуле

30 Лр (Р, + D) гк

(5.26)

где Мкр - крутящий момент, передаваемый муфтой, в кг-см; В - ширина барабана в см;

е - коэффициент, зависящий от числа z роликов.

180=

(5.27)

при г = 3 s= 0,06 и при г = 5 е = 0,02

коэффициент, зависящий от размеров наружного Dj и внутреннего D диаметров барабана и определяемый по табл. 18.

Таблица 18

SiiaMeniie ко,эффпц11ента к

Максимальное число роликов муфты по условиям возможного

соседства (рис. 119) определяется так:

гмакс = ~ , (5.28)

а = т + 6.

(5.29)

В соответствии с рис. 119 имеем

cos I = ; sin 6 =

Рис. 119. Схема условия соседства роликов.

S = т--2-• sm <ра.

Подставляя значение 5 в формулу для sin 6, получаем

2m--(D~d) sin фа

sine =

Размерами т и следует задаться, размер а определяется по формуле (5.20).

4. ВАРИАТОР КАРПИНА

На ведомам валу 19 вариатора (рис. 120) у(тановлено две муфты свободного хода с заклиниванием роликов при вращении ведущей части 10 муфты по часовой стрелке. Ведущие части 10 муфты с прикрепленными к ним рычагами 8 и 20 установлены на валу 19 свободно; ведомая часть муфты - барабан 9 для обеих муфт является общей и с валом 19 соединена жестко. , Рычаги 8 VI 20 с консольно закрепленными на них роликами 7 получают ко,тебательное движение от ведущего вала 3, на котором установлено два кулачка 4 с относительным смещением по фазе на угол 180°. Углы периода подъема профилей кулачков 4 больше углов периода опускания примерно на 20 - 30°, поэтому начало подъема одного из рычагов происходит не в момент начала опускания второго, а несколько раньше. График скорости вращения ведомого вала при этом получается с некоторым перекрытием нулевой скорости (рис. 121).

Постоянный контакт между роликами рычагов и кулачками осуществляется работающими на растяжение пружинами 12 (см. рис. 120).

Регулирование скорости ведо.мого вала осуществляется изменением межцентрового расстояния между ведущим валом 3 и ведомым 19 посредством вращения винта /, соединенного с траверсой 17 посредство.м гайки 2. К траверсе прикреплены корпуса 18 и 16 подшипников вала 3.

Корпус подшипника представляет собой призматической формы ползун, перемещающийся в направляющих картера вариатора с фиксацией его зажимными болтами после настройки на заданную скорость.

Механизм настройки вариатора состоит из двух пар зубчатых колес, ведущее из которых 15 имеет число зубьев и соединено с винтом / жестко, ведомое 14 соединено неподвижно с циферблатом 13, установ.яено на винт свободно и имеет число зубьев 24 = 2j - 1.

Промежуточные зубчатые колеса 5 и 5 с одинаковым числом зубьев соединены между собой шпонкой и вращаются на одной общей оси. Стре,дка механизма настройки прикреплена к винту /. При вращении винта / происходит одновременно вращение стрелки и циферблата с относительным их перемещением вследствие разности чисел зубьев 2j на ведущем и 2 на ведомом колесах.

Передаточное число механизма

t = £i =

Z4 Zi

Число оборотов циферблата и винта п, в относительном движении связаны зависимостью:

Пи = «в

г,-1

(5.30)