Реферат: Простая формула для определения коэффициента трения в смазываемых дисковых вариаторах

Нурбей Гулиа, Дмитрий Ковчегин, Сергей Юрков, Екатерина Петракова

Одним из важнейших вопросов, возникающих при конструировании смазываемых фрикционных вариаторов, является обоснованный выбор коэффициента трения в рабочих зонах фрикционных контактов. Надо отметить, что трение в этих фрикционных контактах существенно отличается от обычного сухого или граничного трения и лишь условно может быть охарактеризовано как трение.

При нагружении фрикционного контакта силами нормального давления и вращении самих рабочих тел (катков) возникает очень кратковременное, порядка тысячных долей секунды, и существенное давление – до тысяч мегапаскалей, сдавливание жидкого смазочного материала (ЖСМ) в зонах контакта. При таком характере нагружения ЖСМ – минеральное масло, или в еще большей степени специальные высоко-тяговые жидкости (трактанты), переходят в состояние, близкое к упруго-вязкому твердому телу, и начинают передавать существенные тангенциальные нагрузки [1].

Чаще всего коэффициент трения f_p определяют по известной формуле О.Г.Ромашкина [2], полученной на основе испытаний вариатора Е.И.Пирожкова:

fp = Км (a/b)–0,2919 ρy –0,0631 σн 0,4865 V1 –0,4749 VΣ –0,3103 ,

(1)

где К_м – коэффициент, зависящий от типа ЖСМ, заливаемого в вариатор (К_м =0,002 для минеральных масел; К_м =0,0035 для трактантов); a и b – оси эллипса пятна контакта; ρ_y – приведенный радиус кривизны фрикционных дисков в направлении вектора скорости качения; σ_н – контактные напряжения в нижнем и верхнем контактах; V₁ – наибольшая в направлении вектора скорости качения скорость геометрического скольжения; V_Σ – суммарная скорость качения в контакте.

Однако экспериментальные исследования планетарного дискового вариатора показали, что формула (1) дает расхождения на 50% и выше при низких суммарных скоростях качения V_Σ . Это вызвано как особенностями контакта Байера по сравнению с фрикционным контактом вариатора Е.И.Пирожкова, так и тем, что испытания проводились в достаточно узком диапазоне весьма высоких V_Σ =36...52м/с. Аппроксимация экспериментальных данных проводилась только для этого диапазона и вне его расхождения получаются существенными.

Н.В.Гулиа и С.А.Юрковым в [3] были предложены формулы для определения коэффициентов УГД-трения, учитывающая большое число факторов, не учитываемых в формуле О.Г.Ромашкина, в частности, влияние фактора верчения. Этот фактор, несколько снижающий коэффициент УГД-трения при малых и больших передаточных отношениях вариатора, особенно характерен для фрикционных контактов Байера в дисковых вариаторах.

Упомянутые формулы для определения коэффициентов УГД-трения представлены ниже:

(2)

где K_V∑ – поправочный коэффициент, учитывающий влияние суммарных скоростей качения; a₁ , a₂ , a₃ , b₁ , b₂ , b₃ , c₁ , c₂ , c₃ – коэффициенты; Ф – фактор верчения; φ – относительная скорость геометрического скольжения.

Для минерального масла коэффициент a₁ =0,045 в нижнем контакте, a₁ =0,037 в верхнем контакте; b₁ =–0,7. Остальные коэффициенты приведены в [3].

Поправочный коэффициент K_V∑ определяется по формуле:

для нижнего контакта

(3)

для верхнего контакта

(4)

Но для более точного соответствия эксперименту, причем с учетом физического соответствия реальному процессу передачи крутящего момента вариатором, были приняты следующие допущения.

1. Характер влияния типа ЖСМ, его температуры и контактных напряжений на коэффициент УГД трения в роликовых стендах и в вариаторе достаточно близок друг к другу. Это соответствует мировой практике конструирования вариаторов, где материалы стендовых исследований закладывают в исходные данные при расчете вариаторов.

2. Влияние трения верчения и проскальзывания на коэффициент УГД трения в планетарном дисковом вариаторе в большой степени компенсирует друг друга практически во всем диапазоне передаточных отношений. Это было подтверждено расчетами и, как будет видно в дальнейшем, экспериментов.

В результате для расчета реальных коэффициентов УГД трения получилась простая формула

(5)

где a, b, c – коэффициенты влияния суммарной скорости на коэффициент УГД-трения в зависимости от температуры используемого типа ЖСМ и контактных напряжений.

Поправочный коэффициент K_V∑ для (5) определяется по формуле:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--