Рис. 67. Вариант фрикционной передачи: 1 – конический барабан; 2 – винт; 3 – фрикционное колесо; 4 – гайка; 5 – маховик.

Самые распространенные механизмы, в которых используются фрикционные передачи, – фрикционные муфты и тормоза.

Фрикционные муфты, в зависимости от назначения, могут быть сцепными (находящимися в постоянном сцеплении, но при необходимости разъединяющимися), например муфта сцепления в автомобиле, или предохранительными – они предохраняют привод от поломок во время перегрузок.

Название тормоза говорит само за себя: это устройство для уменьшения скорости, вплоть до полной остановки машины. Тормоз любого механизма характеризуется двумя показателями: временем торможения и скоростью, при которой начинается торможение.

Время торможения зависит от контакта тормозной колодки или ленты с вращающимися элементами тормоза, поэтому важно плотное прилегание фрикционного материала к колодке или ленте (без складок, выпучиваний и выступаний головок заклепок), а площадь его контакта с поверхностью торможения должна быть не менее 80 %.

Во время работы механизма, то есть при бездействии тормоза, фрикционный материал не должен соприкасаться с вращающимися деталями, для чего предусмотрен определенный зазор.

Однако если зазор будет очень мал, то это неизбежно приведет к нагреванию поверхностей трущихся пар и быстрому их износу.

Основной деталью фрикционной передачи является фрикционное колесо, которое и передает вращательные движения с одного вала на другой (оно может быть текстолитовым, фибровым, кожаным, деревянным или резиновым). Величина передаваемого крутящего момента зависит от коэффициента трения фрикционных пар, а также от усилия прижима друг к другу отдельных единиц фрикционной передачи. Технологический процесс сборки фрикционных передач аналогичен сборке зубчатых колес.

Зачастую домашним слесарям приходится сталкиваться с ремонтом паровых двигателей, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, поршневых насосов.

Работа всех этих механизмов основана на преобразовании поступательного движения поршня во вращательное движение вала, и наоборот: они преобразуют вращательные движения вала в поступательные движения поршня. Называются такие двигатели кривошипно-шатунными механизмами (рис. 68).

Рис. 68. Сборка кривошипно-шатунного механизма: а – кривошипно-шатунный механизм: 1 – поршень; 2 – шатун; 3 – коленчатый вал; 4 – маховик.

Рис. 68 (продолжение). Сборка кривошипно-шатунного механизма: б – шатунно-поршневая группа перед сборкой: 1 – поршень; 2 – поршневые кольца; 3 – поршневой палец; 4 – шатун; 5 – верхний вкладыш; 6 – нижний вкладыш; 7 – болт; 8 – гайка со шплинтом; 9 – крышка нижней головки; 10 – втулка; в – щипцы для монтажа поршневых колец.

Сборочными единицами кривошипно-шатунного механизма являются:

– коленчатый вал (кривошип или кривошипный диск в зависимости от вида двигателя) – наиболее ответственная часть механизма; именно он преобразует поступательные движения поршневой группы во вращательные (и наоборот);

– маховик, имея большую массу и обладая большой инерцией, он облегчает пуск двигателя, делает переход от одной частоты вращений (скорости) к другой наиболее плавным, уменьшает неравномерность вращения вала и выводит поршни во время работы механизма из «мертвых точек»;

– шатун механизма, который соединяет коленчатый вал (кривошип или кривошипный диск) с поршневой группой;

– поршневая группа – этот элемент механизма передает осевое усилие, создаваемое в цилиндре давлением пара или газа (в двигателях внутреннего сгорания и паровых котлах), или, напротив, воспринимает осевые усилия от вращения вала, осуществляя сжатие и подачу воздуха, газа или жидкости (в компрессорах и поршневых насосах).

Сборка кривошипно-шатунного механизма происходит поэтапно: собирают отдельно поршень, осуществляют предварительную сборку шатуна, сочленяют поршень с шатуном и устанавливают шатунно-поршневую группу на вал.

Сборка поршня начинается с подбора его по гильзам цилиндров, и главное здесь – обеспечить необходимую герметичность (поршень, помимо преобразования одного вида энергии в другую, должен препятствовать проникновению масла из картера в цилиндр, а также отводить в стенки цилиндра и в смазывающий материал теплоту, которая возникает при сгорании топлива; вместе с этим поршень не должно заклинивать и между гильзой цилиндра и поршнем должен находиться смазочный слой). Необходимой герметичности можно достигнуть правильным подбором зазора между стенками цилиндра и поршнем, причем зазор этот должен быть неодинаков по высоте поршня в связи с неравномерным его нагревом (а соответственно, и расширением) во время работы. Наименьший зазор в холодном состоянии должен приходиться на нижнюю часть поршня, именно она центрирующая для поршня. Примерный зазор составляет: для поршней из чугуна – от 0,001 до 0,002 диаметра цилиндра, для поршней из алюминия – от 0,002 до 0,004 диаметра.