Принцип действия фрикционных передач основан на использовании сил трения, которые возникают в месте контакта двух тел вращения под действием сил прижатия () (рис. 14.1). При этом должно соблюдаться условие:

  (14.1)

или

, (14.2)

где  – окружная сила;  – сила трения между катками;  – коэффициент трения;  – коэффициент запаса сцепления (в силовых передачах ; в передачах приборов – до 3).

Расчетные значения коэффициентов трения следующие:

· сталь по стали со смазкой

ü в условиях роликовых вариаторов  = 0,04…0,05;

ü в условиях дисковых вариаторов  = 0,015…0,035;

· без смазки

ü сталь – текстолит  = 0,30…0,35;

ü закаленная сталь – металлокерамика ФАБ-П  = 0,30…0,35;

ü закаленная сталь – закаленная сталь  = 0,15…0,18.

Нарушение условия (14.1) приводит к буксованию (является недопустимым) и быстрому износу катков.

Из формулы (14.2) имеем:

.

По силе  проводят расчет на прочность тел качения, а также расчет валов и подшипников передачи.

Рис. 14.1. Схемы фрикционных передач с постоянным передаточным отношением

Фрикционные передачи разделяют на две основные группы:

1) передачи нерегулируемые (с постоянным передаточным отношением);

2) передачи регулируемые, или вариаторы, позволяющие изменять передаточное отношение плавно и непрерывно (бесступенчатое регулирование).

Простейшая фрикционная передача между параллельными валами с постоянным передаточным отношением состоит из двух цилиндрических роликов, прижимаемых друг к другу с заданной силой (рис. 14.1, а). При вращении ведущего ролика в месте контакта возникают силы трения, которые приводят во вращение ведомый ролик.

Заменив цилиндрические ролики на конические (см. рис. 14.1, б), можно осуществить передачу движения между валами с пересекающимися осями.

Выполнив одно из тел качения с переменным радиусом качения, можно осуществить передачу с регулируемым передаточным отношением (вариатор). Простейшим примером такой передачи является лобовой вариатор (рис. 14.2), состоящий из ролика 1 и диска 2. При перемещении ролика вдоль оси вала меняется радиус качения на диске d₂ и, следовательно, передаточное отношение.

Рис. 14.2. Лобовой вариатор

Преимуществами фрикционных передач являются:

· простота тел качения;

· равномерность вращения, что позволяет применять передачи в машинах при высоких скоростях, а также в приборах, например, в приборе для контроля точности зубчатых колес;

· возможность бесступенчатого регулирования частоты вращения ведомого вала;

· плавность работы.

Недостатками фрикционных передач являются:

· большие нагрузки на валы и опоры (например, при коэффициенте трения f = 0,25 и запасе сцепления s = 1,5 сила взаимодействия между телами качения Q в 6 раз превышает полезную окружную силу F_t) или необходимость применения специальных конструкций с разгруженными опорами;

· необходимость специальных натяжных устройств для прижатия тел качения друг к другу;

· опасность повреждения передачи при буксовании и в отдельных случаях неравномерный износ тел качения;

· невозможность, в отличие от передач зацеплением, абсолютно точных средних передаточных отношений из-за проскальзывания и неизбежных погрешностей диаметров тел качения, а поэтому невозможность применения передачи при необходимости жесткой кинематической связи, не допускающей накопления угловых ошибок.