фрикционная игрушка что это такое

Что такое липучка, или фрикционная шина, и как она работает

Накануне каждого зимнего сезона многие автовладельцы озадачиваются вопросом выбора зимней резины – и некоторые задумываются о той, которую в народе называют «липучка». Разбираемся, что такое «липучка», каковы ее сильные и слабые стороны, и чем она отличается от шипованных шин.

1. ЧТО ТАКОЕ «ЛИПУЧКА»?

«Липучкой» в разговорной речи называют зимние нешипованные шины. Правильное название такого типа шин – фрикционные, от английского «friction» – трение.

2. ЧЕМ «ЛИПУЧКА» ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ШИПОВАННЫХ ШИН?

Первое, и очевиднейшее отличие фрикционных шин от шипованных – это, разумеется, отсутствие шипов. Однако это не единственная характеристика, которая разнится в их свойствах. Отсутствие шипов у фрикционной покрышки компенсируется другими особенностями: прежде всего это более мягкий состав резиновой смеси и наличие большого количества тонких и глубоких поперечных ламелей.

Именно этими ламелями, а точнее, их кромками, фрикционные шины и цепляются за поверхность. Сочетание мягкого компаунда, большой глубины протектора и большого количества ламелей дает такой шине большое и стабильное пятно контакта, способность плотно сцепляться с поверхностью, а также отводить из пятна контакта воду, «впитывая» ее ламелями при касании поверхности и очищаясь при движении. Именно высокие сцепные свойства, связанные с мягкостью, и подарили фрикционной шине прозвище «липучка». Кроме того, некоторые производители заявляют о добавлении в состав резиновой смеси фрикционных шин мельчайших твердых частиц, которые призваны играть роль «микроскопических шипов», дополнительно усиливая фрикционные свойства покрышки.

3. В ЧЕМ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ «ЛИПУЧКИ»?

С эксплуатационной точки зрения у фрикционных шин есть еще пара преимуществ. Во-первых, их можно смело использовать в «переходный» период, когда ночью температуры опускаются к околонулевым, а днем остаются плюсовыми. В такое время некоторые автовладельцы «берегут» шипованные шины, предпочитая переобуваться в последний момент, когда зима уже наступила. Однако стоит помнить, что минимальная температура, при которой летняя резина работает эффективно – это +5°, в более холодных условиях она окончательно «дубеет», теряя значительную часть сцепных свойств. «Липучка» же эффективно работает в этих условиях, не вызывая нервических приступов от скрежета шипов по асфальту.

Ну а второе эксплуатационное преимущество фрикционных шин – более низкий уровень шума. Шипованная шина неизбежно имеет более высокий шумовой и вибрационный фон, связанный с касанием шипами поверхности – и если на снегу разница между шиповками и «липучками» сводится к нулю, то на льду и асфальте гул шипов неизбежно будет заметен.

Слабые стороны «липучки» связаны именно с отсутствием шипов в условиях, когда их эффективность могла быть максимальной. Прежде всего это твердая и скользкая поверхность – лед или укатанный снег: на таких покрытиях шипованные шины непременно будут более эффективными, тормозя не только ламелями и мягким компаундом (которые у шипованных шин также имеются), но и шипами. Особенно опасен для фрикционных шин будет лед при околонулевой температуре: в таком случае он подтаивает, и на его поверхности образуется «смазка» из водяной пленки, сводящая к минимуму эффективность «липучки»: единственным гарантированно эффективным инструментом торможения в этом случае будут металлические шипы.

Еще один аргумент не в пользу фрикционных шин – это их меньшая приспособленность для нужд неопытных водителей. Первый инстинкт такого водителя при наступлении нештатной ситуации или необходимости быстро остановиться – это нажать до упора педаль тормоза. В современных автомобилях компенсировать эту ошибку призвана ABS, но если автомобиль ей не оборудован, заблокированные колеса, обутые в «липучку», сильно теряют в эффективности, а вот шипы продолжают работать.

4. КАКИМИ БЫВАЮТ ФРИКЦИОННЫЕ ШИНЫ?

Исходя из свойств и эксплуатационных характеристик, можно разделить фрикционные шины на «скандинавские» и «европейские». Первые имеют большую мягкость и предназначены для эксплуатации в условиях более суровых и холодных зим с большим количеством снега и льда. Вторые – немного более твердые и предназначены для использования в более теплых и щадящих условиях – к примеру, в городах, где дороги хорошо чистятся и регулярно обрабатываются противогололедными реагентами, а морозы являются исключением.

5. ЕСТЬ ЛИ ЕЩЕ КАКИЕ-ТО ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ «ЛИПУЧКИ»?

Кроме важнейших отличий фрикционной резины от шипованной, о которых рассказано выше, есть и еще несколько обстоятельств, на которые стоит обратить внимание.

Во-первых, недавние поправки в ПДД сделали обязательным наличие на автомобиле, имеющем шипованные шины, соответствующего знака с буквой «Ш». Однако на зимние фрикционные шины это требование, как несложно догадаться, не распространяется – то есть, ездить на «липучке» можно без знака «Шипы».

Во-вторых, стоит помнить, что шипованные шины запрещены в большинстве европейских стран, поскольку разрушают поверхность дорожного полотна. Таким образом, если вы собираетесь отправиться за границу на своем автомобиле, стоит заранее уточнить маршрут и выяснить, не придется ли вам обзавестись комплектом «липучки» взамен имеющихся шипованных шин для этой поездки.

А вот законодательные требования к зимним шинам, указанные в техническом регламенте Таможенного союза и перечне неисправностей, запрещающих эксплуатацию ТС, для шипованных и фрикционных шин, разумеется, одинаковы. Автомобиль должен быть оснащен зимними шинами, промаркированными значком в виде горной вершины с тремя пиками и снежинки внутри неё, а также знаками «М+S», «M&S» или «M S», как минимум в период с декабря по февраль, а остаточная высота протектора у зимних шин должна составлять не менее 4 миллиметров.

Однако и здесь есть одно крайне важное замечание: тот же технический регламент гласит о том, что «запрещается эксплуатация транспортных средств, укомплектованных шинами с шипами противоскольжения в летний период» – то есть, прямого запрета на эксплуатацию «липучки» летом нет. Однако не стоит думать, что «то, что не запрещено – разрешено»: характеристики фрикционных шин рассчитаны исключительно на зимнюю эксплуатацию, и ее выдающаяся мягкость на горячем асфальте обернется потерей адекватной управляемости и тормозного пути. При значительной плюсовой температуре машина на фрикционных шинах «плывет», а их износ ускоряется на порядки. Поэтому использовать «липучку» не по назначению категорически не рекомендуется.

Источник

«Бублик», убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят

Гидротрансформатор, он же «бублик» (прозвище пошло от его формы), является непременным атрибутом любого «настоящего автомата». Не обходятся без него и мощные вариаторы, и даже в преселективную АКПП его поставили на некоторых моделях Honda (например на Acura TLX), чтобы обеспечить мягкость движения на малой скорости. И иногда он выходит из строя.

Казалось бы, это чисто гидравлический узел и ломаться там нечему, разве что протечь может… Но нет, современный гидротрансформатор много сложнее в устройстве, чем картинка в старом учебнике и скорее является узлом с ограниченным сроком службы, после чего должен пройти процедуру восстановления. Что же с ним происходит, что у него внутри и как это починить?

Как устроен «бублик»?

Основной задачей гидротрансформатора всегда было преобразование крутящего момента и оборотов: он работает как гидравлический редуктор, который умеет снижать обороты и повышать крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. Основана его работа на передаче энергии через поток жидкости — в данном случае трансмиссионного масла, которое мы все знаем как ATF (automatic transmission fluid).

Коленчатый вал мотора связан с насосным колесом, которое разгоняет жидкость и отправляет ее на турбинное колесо. Турбинное колесо в свою очередь связано с коробкой передач. Жидкость раскручивает турбинное колесо и отправляется обратно на насосное. Но перед этим она попадает на лопатки направляющего аппарата, выполненного в виде колеса-реактора, которые ускоряют поток жидкости и направляют его в сторону вращения.

Таким образом поток жидкости ускоряется до тех пор, пока скорости вращения насосного и турбинного колес не выравниваются, и тогда гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, при котором преобразования крутящего момента не происходит, а направляющий аппарат начинает свободно вращаться, не мешая току жидкости.

Чем больше разница скоростей вращения турбинного и насосного колес, тем больше ускоряется ток жидкости, но при этом она начинается нагреваться, а КПД гидротрансформатора падает — больше энергии уходит в нагрев. Когда же скорости вращения колес выравниваются, то в передаче момента через жидкость с большими потерями смысла нет.

Поэтому со временем в гидротрансформаторы стали внедрять элементы обычного фрикционного сцепления, основанного на трении. Называется это блокировкой гидротрансформатора. Суть блокировки — в соединении входного и выходного валов, чтобы передавать момент напрямую. Без нее старые машины с АКПП, как говорится, «не ехали».

На самых старых конструкциях блокировка срабатывала автоматически, за счет давления рабочей жидкости, но с появлением АКПП с электронным управлением функция стала управляться отдельным клапаном. Говорить же о способах реализации блокировки нужно в отдельной статье, потому что их великое множество. Но смысл один — соединять валы и временно исключать из цепочки передачи крутящего момента трансмиссионное масло.

А вскоре на фрикционы блокировки возложили задачи, сходные с задачами обычного сцепления механической КПП — при разгоне они немного смыкались, пробуксовывая и помогая передавать крутящий момент, а сама блокировка стала срабатывать очень рано, чтобы уменьшить потери в гидротрансформаторе. Собственно, современные гидромеханические «автоматы» уже нельзя назвать классическими — это уже некий гибрид.

И чем мощнее становились двигатели, тем сильнее нагревалась жидкость в ГТД, тем сложнее было обеспечить его охлаждение, и тем больше работы по передаче крутящего момента старались переложить на сцепление блокировки.

Что ломается в гидротрансформаторе?

Раз есть сцепление внутри «бублика», значит, оно изнашивается — вечных фрикционных пар не бывает. К тому же продукты их износа загрязняют внутренности ГТД, поток горячей жидкости с абразивом «выедает» металл лопаток и других внутренних частей. Также потихоньку стареют, выходят из строя от перегрева или просто разрушаются уплотнения-сальники, а иногда выходят из строя подшипники или даже ломаются лопасти турбинных колес.

Продукты износа фрикционной накладки попадают и в саму АКПП, ведь охлаждение ГТД идет прокачкой масла через насос коробки и общий теплообменник. А в гидроблоке АКПП (о нем нужно рассказывать отдельно) есть еще много разных мест, где грязь может что-то забить или жидкость может проточить лишние отверстия, повредить соленоидные клапаны, замкнуть проводники…

В общем, со временем ГТД становится основным источником «грязи» в АКПП, которая обязательно выведет ее из строя. У некоторых АКПП проблема осложняется тем, что материал накладок «приклеен» к основе, и по мере износа в жидкость начинают попадать клеющие вещества, ускоряя процессы загрязнения в разы.

Таким образом, поживший «бублик» нужно менять или ремонтировать, пока он не сломал всю коробку передач. К слову, старые АКПП, у которых блокировка срабатывала редко, только на высших передачах или ее не имелось вовсе, имеют заметно большие интервал замены масла и ресурс.

Наиболее печальный случай

К чему это приводит, можно увидеть на примере широко распространенной 5-ступенчатой АКПП Mercedes 722.6. Она ставилась на несколько десятков моделей Mercedes-Benz, Jaguar, Chrysler, Dodge, Jeep и SsangYong c 1996 года и ставится по сей день.

В этой коробке передач гидротрансформатор блокируется на всех передачах, и специальный клапан регулирует его прижатие. Даже при плавном разгоне включается частичная блокировка, а при резком блокировка включается почти сразу. Машина получается экономичной и динамичной.

Источник

Фрикционы АКПП (фрикционные диски)

Фрикционы (фрикционные диски, пакеты фрикционов) — элементы сцепления между передачами в устройстве АКПП, необходимые для включения и передачи крутящего момента. Фрикцион состоит из основы (стального диска). На диск наклеена специальная фрикционная накладка.

Существует два вида фрикционов:
-металлические диски с фрикционной накладкой— находятся в зацеплении с корпусом автоматической коробки. Эти фрикционы неподвижны.
-мягкие фрикционы, вращающиеся одновременно с солнечными шестернями. Изготовлены из мягкого материала (например, прессованный картон) и имеют упрочняющее напыление(графитовое и т.д.)

Различные АКПП могут иметь разные типы фрикционов. Например, в автоматических коробках, произведенных в 20-м веке и которые сегодня устарели, фрикционные диски односторонние, без накладок. Фактически это означает, что диска два, причем один стальной, а другой картонный.
Современные АКПП имеют фрикционные диски с наладками, за счет чего увеличен ресурс фрикционов, улучшено теплоотведение и т.д.
В устройстве АКПП применяется так называемая планетарная передача. В двух словах, когда передача выключена, фрикционные диски вращаются без ограничений, то есть они не зажаты по причине отсутствия давления масла.
Однако в момент включения передачи трансмиссионная жидкость ATF под давлением проходит по каналам гидроблока, в результате чего диски сжимаются (фрикционы плотно прижаты друг к другу). В результате подключается нужная шестерня, при этом остальные шестерни в АКПП останавливаются.

Избежать износа фрикционов невозможно, но грамотное обслуживание и эксплуатация АКПП может увеличить ресурс до 200-350 тыс. км. пробега.

Фрикционные диски вполне могут служить долго, так как вращаются в масле. Так вот, именно от состояния масла в значительной степени зависит их ресурс. Если не менять масло в автомате и масляный фильтр, и при этом подвергать трансмиссию серьезным нагрузкам, вполне реально, что фрикционы выйдут из строя уже к 80-150 тыс. км.
Причина-потеря свойств масла АТФ и его загрязнение продуктами износа КПП, старение, снижение давления, проблемы с каналами гидроблока, соленоидами и т.д. Давление масла на диски падает, сжатие не такое эффективное и фрикционные диски в этом случае буксуют.

От трения они нагреваются и «подгорают», происходит разрушение фрикционных пакетов. Часто, запах гари можно также заметить при анализе жидкости ATF, когда масло в коробке автомат пахнет горелым именно по причине проскальзывания и подгорания фрикционов.

Источник

Фрикционная передача: что это такое, из чего состоит, ее основные достоинства и недостатки — схема, классификация и виды сборки с фото

Фрикционные передачи

Описание

Машинка «Пикап Bigfoot» выполнена из пластика, оснащена фрикционным механизмом — это механизм, при котором машинки самостоятельно движутся при давлении и создании определенной силы трения — скольжения, под углом, посредством фрикционных муфт, т.е.достаточно просто нажать на нее и машинка быстро поедет вперед. Ваш малыш обязательно оценит такой подарок по достоинству и с удовольствием пополнит свой «автопарк»!

Характеристики:

Из чего сделана игрушка (состав): пластмасса.

Размер упаковки: 16.8 х 6 х 25 см.

Размер игрушки: 13 см.

Достоинства фрикционных передач

К достоинствам фрикционных передач можно отнести следующие их качества:

Недостатки фрикционных передач

Недостатки фрикционных передач обусловлены особенностями их конструкции:

Геометрические параметры, кинематические и силовые соотношения во фрикционных передачах

Основные геометрические параметры фрикционной передачи:

D ₁ и D ₂ — диаметры ведущего и ведомого катков;

а — межосевое расстояние;

Приравнивая правые части равенств, по­лучим или . Отсюда

где u — передаточное число.

Передаточное отношение цилиндрической фрикционной передачи с учетом скольжения (для практических расчетов)

КПД фрикционных передач зависит от следующих потерь:

— связанных с использованием катков, имеющих формы, не позволяю­щие им перекатываться один по другому без проскальзывания; это отчетливо видно, например, в передаче с клиновыми катками (см. рис.2.2) и лобовой передаче (см. рис.2.11);

— проскальзывания, обусловленного масляной пленкой на рабочих по­верхностях и т. д.;

— трения качения, вызванного деформацией поверхностей катков в зоне контакта;

КПД фрикционной передачи определяют по формуле

где Σψ — сумма относительных потерь.

Для закрытых фрикционных передач η = 0,88 – 0,93, для открытых η = 0,68 – 0,86.

Цилиндрическая фрикционная передача. Устройство, основные геометрические и силовые соотношения

Фрикционную передачу с параллельными осями валов и с рабочими по­верхностями цилиндрической формы называют цилиндрической. Простейшая фрикционная передача с гладкими катками и постоянным передаточным числом показана на рис.5.

В некоторых случаях применяется цилиндрическая фрикционная передача с катками клинчатой формы (см. рис.2).

В передачах с клинчатыми катками при данной силе F_r прижатия одно­го катка к другому нормальные силы между рабочими поверхностями, a следовательно, и силы трения значительно больше, чем в передачах с гладкими катками (тем большие, чем меньше угол клина).

Это позволяет снизить в передачах с клинчатыми катками силу F_r в 2-3 раза.

Число клиновых выступов для катков принимают равным z = 3 ÷ 5 (рис.7). При z > 5 условие равномерного прилегания всех рабочих по­верхностей таких катков ухудшается.

Геометрические параметры передачи (см. рис. 5).

Диаметр ведущего катка

Диаметр ведомого катка

Рабочая ширина обода катка

где ψ _a = 0,2 ÷ 0,4 — коэффициент ширины обода катка по межосевому рас­стоянию.

Для компенсации неточности монтажа на практике ширину малого катка (см. рис.9) принимают, мм :

Для обеспечения работоспособности фрикционных передач необходи­мо прижать катки (см. рис.5) силой нажатия F_r таким образом, чтобы со­блюдалось условие (1), т. е.

где F_f — максимальная сила трения; F_t — передаваемая окружная сила; f — коэффициент трения (выбирается по табл.1). Отсюда сила нажатия F_r>F_t/f или

где K _c — коэффициент запаса сцепления; вводится для предупреждения пробуксовки от перегрузок в период пуска передачи (для силовых передач K _c = 1,25 ÷ 1,5; для передач приборов K _c = 3 ÷ 5).

По схеме, показанной на рис.5,

Подставив формулу (13) в формулу (12), определим силу нажатия

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.

Решение. 1. Окружная сила.

Прижимная сила. Для закрытой передачи (при работе в масляной ванне) f =0,05. По формуле (12) прижимная сила при коэффициенте запаса сцепления К =1,4

В данном примере прижимная сила F _r больше окружной силы F _t в 28 раз. Большое значение прижимной силы является существенным недостатком фрикционных передач.

Расчет на прочность цилиндрической фрикционной передачи

Проверочный расчет передач с металлическими катками.

Критерием работоспособности фрикционных передач является износостойкость рабочих поверхностей тел качения. В процессе работы на поверхности тел качения возникают циклические изменяющиеся контактные напряжения (см. рис. 6, а), которые вызывают усталостное изнашивание поверхностей катков. Подставив в формулу (4) формулу Герца (5) для определения наибольших контактных напря­жений и выполнив некоторые преобразования, получим формулу прове­рочного расчета

где а — межосевое расстояние, мм; Е_пр — приведенный модуль упругости, МПа; f — коэффициент трения (см. табл. 1); Т ₁ — момент на ведущем валу, Нмм ; К_с — коэффициент запаса сцепления; и ≥ 1 — передаточное число; b — рабочая ширина обода катка, мм; [ σ ] _H — допускаемое контактное напряжение для менее прочного материала, МПа (табл. 2).

Таблица 1. Значения коэффициента трения скольжения для различных материалов

Материал контактирующей пары

Сталь по стали или по чугуну

(со смазочным материалом)

Таблица 2. Допускаемые контактные напряжения, модуль упругости для катков из различных материалов

Закаленная сталь (при хорошем смазывании)

Серый чугун марок от СЧ 10 до СЧЗО

Подставив выражение (9) в формулу (15) и выполнив некоторые преобразования, получим формулу проекти­ровочного расчета для определения межосевого расстояния фрикционной передачи из условия контактной прочности:

где ψ _a — коэффициент ширины обода катка по межосевому расстоянию,

Проверочный расчет передач с неметаллическими катками (тексто­лит, фибра, резина и т. п.).

Для этих передач основным критерием рабо­тоспособности является износостойкость. Материал не подчиняется зако­ну Гука.

Нормальная нагрузка на единицу длины контактных линий

где T ₁ — момент на ведущем катке, Нмм ; К_с— коэффициент запаса сцеп­ления (см. табл.1); u ≥ 1 — передаточное число; b — ширина обода мень­шего катка, мм; f — коэффициент трения (см. табл. 1); а — межосевое расстояние, мм; [ q ] — допускаемая нагрузка на единицу длины контактной линии для менее прочного материала, Н/мм.

Значения [ q ] для некоторых материалов контактирующих пар (один ма­териал сталь или чугун) следующие:

Подставив в формулу (17) b = a ∙ ψ _a и решив уравнение относительно а, получим формулу проектировочного расчета для определения межосевого расстояния фрикционной передачи из условия износостойкости:

Последовательность проектировочного расчета.

1. В зависимости от условий работы выбирают материал катков и по табл.2 принимают [ σ ] _Н, Е или [ q ] для менее прочного материала.

3. По формуле (16) или (18) рассчитывают межосевое расстояние.

4. Определяют геометрические размеры катков: D ₁ — диаметр ведущего катка [формула (7)], D ₂ — ведомого (8); b — ширина обода катков (9).

По формуле (6) уточняют фактическое межосевое расстояние а.

5. По формуле (14) определяют силу нажатия.

7. Проверочный расчет передачи на прочность проводят по формулам: (15) или (17). При этом следует иметь в виду, что допускаемая недогруз­ка передачи не более 10%, перегрузка — не более 5%.

Коническая фрикционная передача. Устройство и основные геометрические соотношения

Фрикционную передачу с пересекающимися валами и катками, рабо­чие поверхности которых конические, называют фрикционной конической пе­редачей. На рис. 9 показана фрикционная коническая передача с нерегу­лируемым передаточным числом. Ее устройство аналогично цилиндриче­ской фрикционной передаче. Прижимной каток конической передачи обычно меньший, так как при этом необходима меньшая сила нажатия. Угол Σ между осями валов (рис. 9) может быть различным. Как правило, межосевой угол передачи

где δ ₁ — угол при вершине конуса ведущего катка; δ ₂ — угол при вершине конуса ведомого катка. Для нормальной работы передачи необходимо, что­бы общая вершина конусов лежала в точке пересечения геометрических осей валов. Коническая фрикционная передача может быть нереверсивной (чаще) и реверсивной. Ее применяют для передачи небольшой мощности (до 25 кВт).

Передаточное отношение без учета скольжения

Геометрические параметры конической фрикционной передачи (см. рис. 9).

Рис.9. Геометрические параметры конической фрикционной передачи

1. Внешнее конусное расстояние

2. Внешний диаметр ведущего катка

3. Диаметр ведомого катка

4. Длина линии контакта

где ψ _R = 0,25 ÷ 0,3 — коэффициент длины линии контакта.

5. Ширина обода катка

6. Средний диаметр ведущего катка

7. Средний диаметр ведомого катка

отсюда

Подставив в формулу (20) значение , получим

В конической фрикционной передаче действующие силы определяют по размерам средних сечений катков (см. рис.9).

Условие работоспособности для конической фрикционной передачи аналогичное ранее рассмотренному.

Силу нажатия катков F_n определяют по формуле

Силу F_n можно разложить на осевую F_{a 2} и радиальную F_{r 2} составляю­щие (см. рис. 9).

Осевая сила ведущего катка

Радиальные силы катков

Критерий работоспособности и принципы расчета конических фрикционных передач аналогичны рассмотренным ранее для цилиндрических передач, но основным расчетным параметрам следует считать средний диаметр D_m большего катка, т.к. в основном именно этот размер определяет габариты передачи.

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.

Типы фрикционных передач

Специалисты выделяют надлежащие классификация фрикционных устройств:

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

Выделяют отдельную классификацию для вариаторов по числу потоков мощности:

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

Устройство фрикционов АКПП

Фрикционы АКПП что это? Данные устройства представляют собой металлические диски специальной конфигурации, которые оснащены мягкими пористыми накладками (графитовый слой). По способу изготовления и количеству накладок фрикционы разделяются на односторонние и двухсторонние диски. Односторонние диски устанавливаются на бюджетных автомобилях.Фрикционы АКПП, имеющие графитовые накладки с двух сторон, применяются автопроизводителями при сборке современных моделей.

Основные функции фрикционных дисков, оснащенных графитовыми накладками:

Механизм сцепления состоит из пакета дисков. В зависимости от конструкции АКПП, используются наборы, состоящие из фрикционов в различных количествах.

Скольжение в фрикционной передаче

При работе фрикционной передачи неизбежно упругое скольжение, которое вызывается разностью скоростей поверхностных слоев ведущего и ведомого катков. Элементы поверхности ведущего катка подходят к зоне контакта сжатыми, а уходят от нее растянутыми.
У ведомого катка, наоборот – к зоне контакта элементы поверхности подходят растянутыми, а уходят от нее сжатыми.

Следовательно, в зоне контакта удлинение рабочей поверхности обода ведущего катка, соприкасающейся с укорачивающейся поверхностью обода ведомого катка приводит к упругому скольжению, которое всегда имеет место при работе фрикционной передачи.
В результате окружная скорость v₂ точек обода ведомого катка несколько меньше окружной скорости точек обода v₁ ведущего катка.

Для передач, работающих в масле скольжение связано, также, с наличием масляной пленки.

Скольжение в фрикционной передаче зависит от нагрузки. При перегрузке может наступить буксование, при этом ведущий каток скользит по ведомому, ведомый каток останавливается. Буксование приводит к интенсивному износу рабочих поверхностей.

Материалы катков фрикционных передач

К материалам катков предъявляются следующие основные требования:

Для фрикционных катков чаще всего применяют следующие сочетания материалов:

1. Закаленная сталь по закаленной стали. Для быстроходных закрытых силовых передач применяют стали марок 18Х2Н4МА, 18ХГТ, ШХ15 и другие. Такие передачи имеют высокую износостойкость и КПД, малые габариты, но они требуют точного изготовления.

2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.

3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной стали применяется в открытых силовых передачах.

4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-сталь используется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.

5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.

6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.

Ниже представлена таблица значений коэффициента трения f для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.

При конструировании фрикционных передач рекомендуется ведущий каток выполнять из менее твердого материала, чем ведомый, чтобы при случайном буксовании на последнем не образовывались лыски.

Применение фрикционных передач

Фрикционные передачи с бесступенчатым регулированием передаточного числа – вариаторы – применяют, например, в металлорежущих, текстильных и других станках, в транспортных машинах, автомобилях и т. п.

Большинство фрикционных передач, применяемых в машиностроении, позволяют передавать мощность до 30 кВт при окружной скорости катков до 25 м/сек.

Эксплуатация АКПП с тормозной лентой

Тормозная лента изготавливается из множества эластичных полос. Материалом служит гибкий сплав металлов, который обладает достаточной прочностью на разрыв и механическое стирание. Для улучшения фиксации внутренняя часть покрывается фрикционным покрытием.

Внешний вид ленты, изготовленной из эластичных полос

В процессе эксплуатации происходит изнашивание полос металла и фрикционного покрытия, поэтому, через определенные промежутки времени может потребоваться замена ленты. Приобретать новую лучше в комплекте с натяжными болтами. Они могут устанавливаться как снаружи, так и внутри АКПП, в зависимости от конструктивных решений автопроизводителя.

При внутреннем размещении головка винта не подвергается загрязнению и разрушению от коррозии. Внешнее расположение хорошо тем, что регулировку натяжения можно проводить без снятия кожуха с коробки. Это позволяет экономить время, а в случае посещения автосервиса, и денежные средства.

Внешний вид регулировочного болта и шпильки с контр-гайкой

Принцип работы фрикционных дисков

При выключенной коробке в нейтральном режиме N диски сцепления не зажаты, находятся в свободном вращении. Прокладки дисков пропитаны смазочным материалом, давление на них пока не воздействует.

Порядок работы механизма сцепления:

Скорость движение автомобиля зависит от установленного передаточного отношения.

Эксплуатационный срок фрикционных дисков

Игнорирование рекомендованных сроков смены жидкости приводит к ускоренному старению масла, потере полезных свойств присадок, быстрому истиранию, прогоранию фрикционных накладок.

Роль фрикционного тормоза

При подготовке фидерной или спиннинговой снасти особое внимание обращают на соответствие параметров: характеристик удилища, лески и катушки. Если поставить на слабое удилище излишне крепкую леску, оно может попросту сломаться.

Смотрим на разрывную нагрузку лески. Допустим, она равна 5 килограммов. Однако при поимке трофея весом в 5 кг он нагружает леску значительно сильнее, причем рывками, да еще и в заросли заплыть может. Это значит, что удилище испытывает сильнейшие нагрузки, что может привести к его поломке. Если же поставить на снасть леску с меньшей разрывной нагрузкой, мощная рыба ее попросту разорвет и бесследно исчезнет, глумливо взмахнув хвостом.

Теперь разбираемся, для чего же нужен фрикцион. Грубо говоря, этот механизм призван гасить рывки рыбы. При правильной регулировке он не наглухо тормозит сход лески, а дает ей некоторый допуск. Леска пружинисто сходит под воздействием рывков, что при правильной настройке фрикциона дает возможность подсекать и вываживать солидные экземпляры с использованием максимально деликатной оснастки.

Срабатывание правильно настроенного фрикциона сигнализирует о приближении уровня нагрузки к максимально допустимому значению (если механизм настроен «под максимум»). При снижении нагрузки стравливание лески прекращается, катушка работает в обычном режиме подмотки и стопора заднего хода.

Фрикционы для мультипликаторных катушек

Фрикционные тормоза для мультипликаторов куда более многообразны, но на поверку они оказываются реализацией одних и тех же принципов, просто под разными именами. Спасибо производителям за разнообразие!

В большинстве случаев, в основу конструкции положен набор тефлоновых (либо карбоновых) и стальных шайб с мягкими прокладками. При затягивании тормоза шайбы плотно зажимаются, давя на главную шестерню и стопоря леску – тут особого отличия с фрикционами «мясорубок» не наблюдается.

Немного о байтраннере

2. Фрикционные пластмассы (марок 16Л, 24А, КФ-3), текстолит, ретинакс по стали. Эти материалы применяют в малонагруженных открытых передачах. Катки из таких материалов имеют пониженную износостойкость, не требуют высокой точности изготовления.

3. Металлокерамика марки ФАБ-II по закаленной стали применяется в открытых силовых передачах.

4. Сочетание материалов чугун-чугун и чугун-сталь используется в передачах, работающих без смазки (всухую) или с недостаточной смазкой.

5. Применяются также катки, покрытые кожей или резиной. Эти материалы обеспечивают высокий коэффициент трения, но обладают малой контактной прочностью. Кроме того, коэффициент трения в таких материалах сильно зависит от влажности воздуха.

6. В малонагруженных и малоответственных фрикционных передачах иногда применяют катки с деревянным покрытием или изготовленные из дерева. Такой материал дешев и имеет достаточно высокий коэффициент трения.

Ниже представлена таблица значений коэффициента трения f для некоторых сочетаний материалов, используемых в фрикционных передачах.

При конструировании фрикционных передач рекомендуется ведущий каток выполнять из менее твердого материала, чем ведомый, чтобы при случайном буксовании на последнем не образовывались лыски.

Применение фрикционных передач

Фрикционные передачи с бесступенчатым регулированием передаточного числа – вариаторы – применяют, например, в металлорежущих, текстильных и других станках, в транспортных машинах, автомобилях и т. п.

Большинство фрикционных передач, применяемых в машиностроении, позволяют передавать мощность до 30 кВт при окружной скорости катков до 25 м/сек.

Эксплуатация АКПП с тормозной лентой

Тормозная лента изготавливается из множества эластичных полос. Материалом служит гибкий сплав металлов, который обладает достаточной прочностью на разрыв и механическое стирание. Для улучшения фиксации внутренняя часть покрывается фрикционным покрытием.

Внешний вид ленты, изготовленной из эластичных полос

В процессе эксплуатации происходит изнашивание полос металла и фрикционного покрытия, поэтому, через определенные промежутки времени может потребоваться замена ленты. Приобретать новую лучше в комплекте с натяжными болтами. Они могут устанавливаться как снаружи, так и внутри АКПП, в зависимости от конструктивных решений автопроизводителя.

При внутреннем размещении головка винта не подвергается загрязнению и разрушению от коррозии. Внешнее расположение хорошо тем, что регулировку натяжения можно проводить без снятия кожуха с коробки. Это позволяет экономить время, а в случае посещения автосервиса, и денежные средства.

Внешний вид регулировочного болта и шпильки с контр-гайкой

Принцип работы фрикционных дисков

При выключенной коробке в нейтральном режиме N диски сцепления не зажаты, находятся в свободном вращении. Прокладки дисков пропитаны смазочным материалом, давление на них пока не воздействует.

Порядок работы механизма сцепления:

Скорость движение автомобиля зависит от установленного передаточного отношения.

Эксплуатационный срок фрикционных дисков

Игнорирование рекомендованных сроков смены жидкости приводит к ускоренному старению масла, потере полезных свойств присадок, быстрому истиранию, прогоранию фрикционных накладок.

Роль фрикционного тормоза

При подготовке фидерной или спиннинговой снасти особое внимание обращают на соответствие параметров: характеристик удилища, лески и катушки. Если поставить на слабое удилище излишне крепкую леску, оно может попросту сломаться.

Смотрим на разрывную нагрузку лески. Допустим, она равна 5 килограммов. Однако при поимке трофея весом в 5 кг он нагружает леску значительно сильнее, причем рывками, да еще и в заросли заплыть может. Это значит, что удилище испытывает сильнейшие нагрузки, что может привести к его поломке. Если же поставить на снасть леску с меньшей разрывной нагрузкой, мощная рыба ее попросту разорвет и бесследно исчезнет, глумливо взмахнув хвостом.

Теперь разбираемся, для чего же нужен фрикцион. Грубо говоря, этот механизм призван гасить рывки рыбы. При правильной регулировке он не наглухо тормозит сход лески, а дает ей некоторый допуск. Леска пружинисто сходит под воздействием рывков, что при правильной настройке фрикциона дает возможность подсекать и вываживать солидные экземпляры с использованием максимально деликатной оснастки.

Срабатывание правильно настроенного фрикциона сигнализирует о приближении уровня нагрузки к максимально допустимому значению (если механизм настроен «под максимум»). При снижении нагрузки стравливание лески прекращается, катушка работает в обычном режиме подмотки и стопора заднего хода.

Фрикционы для мультипликаторных катушек

Фрикционные тормоза для мультипликаторов куда более многообразны, но на поверку они оказываются реализацией одних и тех же принципов, просто под разными именами. Спасибо производителям за разнообразие!

В большинстве случаев, в основу конструкции положен набор тефлоновых (либо карбоновых) и стальных шайб с мягкими прокладками. При затягивании тормоза шайбы плотно зажимаются, давя на главную шестерню и стопоря леску – тут особого отличия с фрикционами «мясорубок» не наблюдается.

Немного о байтраннере

Байтраннер – это механизм, устанавливающийся на силовых катушках-мясорубках с комбинированным фрикционом. Это очень полезная штука для всех видов рыбалки, где предполагается добыча крупного трофея, но ловля ведется пассивно.

Байтраннер актуален для пассивного фидера, русской донки, троллинга, дорожки и так далее – там, где удилища устанавливаются в стойки, а не находятся в руках рыболова. Особенно жалуют катушки с байтраннером карпятники: их ловля требует многочасового ожидания, зато уж трофеи так трофеи.

Механизм включения байтраннера имеет рычажок, расположенный на корпусе катушки. Он работает следующим образом:

Байтраннер серьезно увеличивает не только стоимость, но и вес катушки, поэтому для ловли в заброс он без надобности.

Регулировка фрикциона на безынерционке

Прежде чем активно пользоваться фрикционом на рыбалке, необходимо правильно его настроить. Существует неисчислимое множество подходов к настройке этого механизма. Одни рыболовы затягивают его максимально крепко, дабы обеспечить эффективную подсечку, что оправдано, например при ловле судака с его твердым небом. Другие отпускают фрикцион свободно, чтобы гарантировать сверхдальний заброс и гарантированно застраховать снасть от поломок в случае зацепа. Все это – дело вкуса и опыта, нарабатывающегося годами.

Мы же остановимся на классическом варианте, предполагающем регулировку этого механизма в зависимости от разрывной нагрузки лески (под максимум). Для оптимально точной настройки потребуется груз массой порядка 70-80% от разрывной нагрузки лески. Устанавливать фрикцион на максимально допустимое значение крайне не рекомендуется!

Итак:

В таких условиях фрикцион настраивают редко: обычно сия процедура производится уже на рыбалке. Крючок просто цепляют за дерево, отходят на несколько метров и тянут удилище в сторону, под углом 45-90 o с леской, либо осуществляют подмотку. Как только изгиб удилища достигнет близких к критическим значений, фрикцион потихоньку отпускают до трещотки.
Фрикционы на мультах, предназначенных для ловли в заброс, настраивают аналогичным образом. В качестве регулятора выступает крыльчатая звездочка. Многие рыболовы поступают проще: затягивают фрикцион до максимума, а затем отпускают его на пару щелчков. В случае необходимости можно всегда отпустить фрикцион в процессе вываживания, повернув звездочку на себя.

Сложные и мощные мультипликаторы для троллинга настраиваются несколько иначе, причем всегда на полностью свободной шпуле (отпущенном рычаге). Регулятор подкручивают, устанавливая оптимальные нагрузки как в рабочем (промежуточном) положении рычага, так и на максимально затянутом фрикционе.

Причины быстрого износа фрикционных дисков

Производители современных автомобилей заливают в картер коробки АКПП трансмиссионное масло высокого качества. С появлением «необслуживаемых» авто многие владельцы вообще не заботятся о замене смазочного материала.

Это справедливо для автомобилей, эксплуатируемых в щадящих условиях европейских дорог и умеренного климата:

Причины выхода из строя фрикционных дисков:

Большое влияние на длительность ресурса дисков сцепления оказывает уровень смазочной жидкости в АКПП. При недостаточном количестве масла АТФ возникают аналогичные ситуации, описанные выше.

Часто причиной поломки фрикционов является проникновение охлаждающей жидкости (антифриза, тосола, воды) в смазочную систему АКПП, которая быстро разрушает мягкий пористый материал накладок.

Совет: Разрушения фрикционных дисков связаны с низким качеством трансмиссионной жидкостиATF. Своевременная замена масла в коробке автомат – единственный способ сохранить стабильность работы и увеличить эксплуатационный срок фрикционных накладок. Регламентом предусмотрена полная замена масла в автоматической коробке передач после пробега, равного 60 000 км.

Виды разрушений механизмов

Факторы отказов

Фрикционная передача, схема которой предполагает простоту и надежность, все-таки выходит из строя. Виной поломки может быть:

Чтобы предотвратить отказы, следует правильно рассчитать контактную прочность и использовать тот механизм, у которого она на достаточном уровне, а также применять подходящие противозадирные масла.

Предлагаем закрепить впечатление и посмотреть фото фрикционных передач и ролики, показывающие их устройство и работу. Лучшие из них устанавливаются в станки ижевского производителя «Сармат» – в мощное, удобное в пользовании и надежное оборудование, помогающее решать самые ответственные задачи.

Факторы отказов

Фрикционная передача, схема которой предполагает простоту и надежность, все-таки выходит из строя. Виной поломки может быть:

Чтобы предотвратить отказы, следует правильно рассчитать контактную прочность и использовать тот механизм, у которого она на достаточном уровне, а также применять подходящие противозадирные масла.

Предлагаем закрепить впечатление и посмотреть фото фрикционных передач и ролики, показывающие их устройство и работу. Лучшие из них устанавливаются в станки ижевского производителя «Сармат» – в мощное, удобное в пользовании и надежное оборудование, помогающее решать самые ответственные задачи.

Основные признаки неисправности фрикционов

В процессе эксплуатации автомобиля часто возникают тревожные симптомы, по которым определяются дефекты отдельных узлов и деталей. При поломке и износе фрикционных дисков появляются следующие признаки:

При возникновении одного или нескольких симптомов рекомендуется проверить работу механизма сцепления. В современных автомобилях проверка фрикционов осуществляется при подключении к бортовому компьютеру через специальные диагностические разъемы.

Рекомендации по конструированию фрикционных передач

1. Ведущий каток изготавливают из менее твердого материала, чем ведомый, чтобы при буксовании на рабочей поверхности ведомого катка не образовались задиры.

2. Ширину обода b ₁ малого катка выполняют на 5 – 10 мм больше расчетной величины b ₂ с целью компенсации возможного осевого смещения катков из-за неточности сборки. Предельный размер b ₂ ≤ D_min , так как трудно обеспечить равномерное прилегание катков на большой ширине обода.

3. Прижимное устройство катков может создавать постоянную силу с помощью пружины, силы тяжести конструкции и др.

4. Для уменьшения буксования при пуске в цилиндрических фрикционных передачах нажимным выполняют ведомый каток.

В многоступенчатых приводах фрикционную передачу целесообразно применять на быстроходных ступенях.

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:

Выделяют следующие факторы отказов фрикционных передач:

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.

Замена фрикционов АКПП

Фрикционные накладки начинают разрушаться при температуре трансмиссионного масла ATFвыше 140°С. При длительном превышении допустимого температурного диапазона мягкие фрикционы горят и осыпаются. Если толщина фрикционных дисков меньше установленных параметров, необходима срочная замена на новый пакет. Длительное использование истонченных прогоревших прокладок приводит к преждевременному выходу из строя рабочих узлов и деталей АКПП.

Замена фрикционов осуществляется в подготовленном помещении, очищенном от грязи, пыли. В ремкомплект, кроме фрикционных дисков, входят:

Известно, что пакеты фрикционов стоят сравнительно недорого, однако, повышенная трудоемкость данного мероприятия приводит к увеличению стоимости ремонтных работ.

Совет: При выборе новых комплектов фрикционных дисков необходимо отдавать предпочтение оригинальным запчастям или изделиям от проверенных производителей. Лучше всего использовать продукцию фирм, рекомендованных самим автопроизводителем.

Источник