Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Фрикционные устройства

Классификация

К фрикционным динамическим устройствам (ФДУ) относят тормоза, остановы, специальные опоры скольжения, муфты фрикционные (например, центробежные) регуляторы, предназначенные для изменения, в частности уменьшения скорости твердого тела (или привода машины) путем превращения кинетической энергии в тепловую при помощи сил трения и последующего рассеяния этой энергии.

Фрикционные динамические устройства применяют для разгона (муфты сцепления) и остановки (тормоза, лыжные и коньковые опоры скольжения) транспортных машин, в приводах технологического оборудования (всевозможные фрикционные муфты и регуляторы), для передачи и изменения направления движения.

Фрикционные устройства различают по признакам, описанным ниже. Вид контактирования. По этому признаку растачают контактирование по поверхностям: первого рода при Квз = 1 (дисковые тормоза и муфты) и Квз < 1 (дисковые тормоза, муфты, коньковые тормоза, фрикционные регуляторы); по поверхностям второго рода цилиндрическим и коническим при контакте по внутренней (Квз ≤ 1) и внешней образующей (Квз < 1). К таким устройствам относят колодочные и ленточные тормоза, муфты сцепления, фрикционные, регуляторы.

В зависимости от конструктивного исполнения различают ленточные (рис. 1), колодочные (рис. 2), камерные (рис. 3), одно- и многодисковые (рис. 4 и 5) конструкции тормозов, дисковые, колодочные конструкции муфт и фрикционных регуляторов, порошковые муфты (рис. 6), а также коньковые тормоза (рис. 7).

Каждая конструкция, кроме коньковой, состоит из ведущей и ведомой частей. В тормозах ведомая часть в отличие от муфт всегда неподвижна. В ленточныл и колодочных конструкциях создание контакта осуществляется путем прижатия фрикционного элемента, закрепленного на гибкой ленте, или жесткой колодки к вращающемуся барабану (валу). Трение здесь всегда имеет место только со стороны одной (внутренней или внешней) поверхности касания. В дисковых конструкциях применяют большей частью двустороннее трение, благодаря чему лучше используют строительный объем и увеличивают энергоемкость фрикционного узла. В многодисковых конструкциях, работающих в маслинной ванне или в условиях трения без смазки, момент трения является суммой моментов, создаваемых каждой из пар (неподвижного и подвижного) дисков. Это наиболее компактная конструкция.

Контактная жесткость фрикционной пары зависит от шероховатости (волнистости) ее элементов, податливости материала в направлении приложения силы и податливости конструкции, на которой закреплен фрикционный материал. Податливость обеспечивается путем введения подслоя (например, губчатой резины), увеличения числа действующих независимо элементов, созданием прорезей в каркасах и т.п.

Наиболее высокие и стабильные значения коэффициента трения (вне зависимости от вида контактирования) имеют место при высокой податливости фрикционного элемента в нормальном и тангенциальном направлении. Такая податливость обеспечивает наиболее равномерное распределение фактических нагрузок на контакте, снижает тем самым его температуру, градиент температур и температурные напряжения. Как правило, зависимость коэффициента трения от температуры имеет падающую характеристику (рис. 8 — 11), а понижение температуры на пятне контакта равносильно некоторому увеличению коэффициента трения.

Необходимо отметить, что элементы с повышенной податливостью дают возможность уменьшить инерционность tи фрикционного механизма (время нарастания момента трения Мт после приложения нагрузки и время уменьшения Мт до нулевого значения после ее снятия), что особенно важно для муфт, работающих в динамическом режиме. При работе в масле уменьшению tи способствуют канавки на поверхностях трения. Наименьшее tи имеют поверхности с кольцевыми канавками или с большим числом элементов, а наибольшее — без канавок. Канавки способствуют отводу тепла и продуктов износа.

Доствка пленкообразующей среды на фрикционный контакт. При замыкании фрикционных элементов, поверхность трения шкива или диска не полностью перекрывается колодками (секторами) и отдельные участки в течение определенного промежутка времени имеют контакт с окружающей газопыле-влагосодержащей средой. При этом на поверхностях трения происходят химические реакции и адсорбционные процессы. Температура трения и высокие удельные нагрузки на ФПК интенсифицируют эти процессы. Так, при контакте с водородсодержащими средами происходит интенсивное наводороживание стали, изменение ее свойств, охрупчивание и в результате проявляется механизм водородного износа.

Азот и углекислый газ оказывают положительное влияние на фрикционно- износные характеристики асбокаучуковых материалов при трении по стали. Для пар трения спеченная металлокерамика + чугун целесообразно использовать аммиак.

При чрезмерно широких рабочих элементах фрикционных устройств, эксплуатирующихся на высоких скоростях, активная среда не успевает проникнуть в отдельные участки зоны контакта. На этих участках после износа имеющейся пленки возможно схватывание или резкое повышение износа.

Продолжительность скольжения. Режим работы фрикционного узла оценивают по двум важным для подбора пар трения показателям — продолжительности скольжения и необходимости учета теплообмена (табл. 1). Последний в обычных условиях, когда коэффициент теплообмена σохл = 20 — 60 ккал/(м²*ч*°С), может не учитываться до чисел Фурье Fo ≤ 10.

Условия работы. На нормальную работу фрикционного узла существенное влияние оказывают внешние поля (табл. 2) и границы допустимой (рекомендуемой) области применения.

Способ охлаждения. Применяют воздушное, жидкостное, эмульсионное и химическое охлаждения. Воздушное охлаждение — это либо естественная конвекция, либо принудительный обдув фрикционного узла струей газа (воздуха) от вентилятора или компрессора с обязательной очисткой ее от масляного загрязнения. Однако в связи с тем, что удельная теплоемкость воды почти в 4 раза больше, чем у воздуха, получили распространение конструкции с жидкостными (чаще всего водяными) теплообменниками. Их выполняют в виде металлических фрикционных элементов с большим числом пустот — каналов. Эффективно снижает температуру поверхностей трения воздушно-жидкостная эмульсия, подаваемая через сопло на поверхность трения. Правильный подбор соотношения компонентов смеси и регулирование расхода по времени срабатывания дают возможность избежать образования пленки жидкости, снижающей коэффициент трения. Благодаря искусственному охлаждению в ряде случаев удается снизить температуру в зоне трения на 40— 50%, уменьшить массу тормоза и повысить его долговечность. Для снижения температуры трения фрикционные элементы могут быть заполнены химически активными реагентами, между которыми при нагреве за счет рассеяния энергии торможения, а затем за счет естественного охлаждения происходят обратимые реакции.

Виброзащита. Применяют технологические методы (использование материалов, обладающих высокой демпфирующей способностью) и конструктивные (выбор необходимой жесткости конструкции), обеспечивающей отсутствие виброрезонансных явлений в рабочей области эксплуатации.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика