Вариатор что это такое в машине Фото и картинки — плюсы и минусы — видео

ВариаторЧто такое вариатор в автомобиле

Устройство вариатора

Вариатор, или по-английски continuously variable transmission (CVT), внешне представляет собой ту же автоматическую коробку передач. С виду невозможно определить, что в машине установлен именно он, ведь рычаг его ничем не отличается от рычага обычной классической АКПП, даже режимы трансмиссии те же: P, R, N, D. Однако принцип работы вариатора совершенно другой, в нем нет привычного, фиксированного количества передач, таких как 1-я, 2-я и так далее. Передач в вариаторе огромное множество, они постоянно варьируются, отсюда и название самого устройства. Именно поэтому нет никаких толчков ни при трогании автомобиля с места, ни при переходах с одних оборотов на другие. Вариатор в процессе езды машины, по мере ее разгона и замедления, плавно и аккуратно меняет передаточное число.

Плюсы и минусы вариаторной АКПП

Основные преимущества, конечно же, поражают:

  • плавность разгона;
  • простая конструкция;
  • экономия топлива в сравнении с классической АКПП;
  • дешевизна (ремонт и обслуживание не ударят по кошельку);
  • увеличение ресурса двигателя за счет того, что его работа происходит в нормальном режиме;
  • малый уровень шумов;
  • экологичность.

Но без минусов не обойтись, главный – повышенные нагрузки вариаторная коробка передач не может выдерживать. Вариаторы чаще можно встретить на маломощных мопедах, а вот на автомобилях с несколькими сотнями лошадок под капотом стараются не устанавливать. Хотя некоторые модели Ауди оснащаются АКПП вариаторного типа, но с применением новейших разработок, которые позволяют работать мощным двигателям с такой коробкой. Так что чаще можно встретить АКПП вариаторного типа на бюджетных автомобилях, мощность двигателя которых невелика. И если вы являетесь владельцем такой машины, то должны знать, что тянуть прицеп можно, если его общая масса небольшая. В случае прегруза можно повредить коробку передач.

В мототехнике используют ремни из высокопрочной резины с армированием, но в автомобильной индустрии их использовать бесполезно, надежнее оказываются металлические цепи. И если у вас вариатор, то “порысачить” с ним не получится. Такие автомобили для тех, кто предпочитает спокойную езду с плавными разгонами. Да, есть режим «Спорт», но при частом и долгом его использовании элементы коробки быстро изнашиваются.

Недостаткам можно отнести и то, что буксировка автомобилей с АКПП вариаторного типа возможна на 50-100 километров. Так что, если возникла необходимость в буксировке, дешевле окажется снять приводы, чтобы безболезненно доставить машину в нужное место. Но можно и методом частичной погрузки, если имеется такая возможность. Что касается поездок по бездорожью, то лучше отказаться от них, потому как это приведет к быстрому износу АКПП.

Замена ремня в вариаторной КПП производится каждые 150 тыс. км, а смена трансмиссионного масла необходима раз в 50 тыс. км. От этого зависит то, как работает вариатор и его эффективность. И если на мототехнике ремень – это расходный материал, который меняется быстро и минимальным набором инструментов, то в автомобиле такое занятие может быть осложнено тем, что не каждая СТО имеет квалифицированного специалиста, способного проделать всю работу качественно.

Но многое зависит от электронной системы управления, необходимо внимательно следить за ее работой. Если возникнут какие-либо ошибки, следует их сразу же устранять. Но в целом же поездка на автомобиле с вариаторной коробкой обходится намного дешевле, нежели на автомобиле с классической АКПП. И на это влияет то, что топлива расходуется намного меньше, ремонт дешевле, узлы в конструкции дешевые и простые.

Как устроен передаточный ремень

Долгое время, основным сдерживающим фактором для повсеместного распространения вариаторов в автомобилях был низкий запас прочности передаточного ремня. Первые серийные модели с вариатором были микролитражками не случайно — на небольших машинах стоят менее мощные двигатели, ремень испытывает меньшие нагрузки. Но, даже после ряда усовершенствований запас прочности ремня вариатора оставался на уровне 30 тыс. км, после чего его необходимо было менять. Для сравнения, ресурс АКПП планетарного типа может достигать сотен тысяч км.

Как же сейчас удается создавать передаточные ремни достаточно прочные для того, чтобы автомобиль, оснащённый вариатором мог конкурировать на рынке с автомобилями, использующими традиционные АКПП.

Во-первых, инженерам пришлось избавиться от резины. Материал этот все же недостаточно прочен, нужна сталь. Чтобы добиться гибкости, сравнимой с резиной, ремень приходится делать сборным. Он состоит из тонких стальных полос (обычно от 9 до 15), скрепленных множеством металлических пластин (см. изображения ниже).

Кроме этого, металлические ремни имеют очень высокую прочность на разрыв, что позволяет устанавливать вариаторы совместно с двигателями, имеющими очень высокий крутящий момент (например, на внедорожниках).

Как работает вариатор на машине

Механические или автоматические коробки передач на легковых машин имеют, как правило, 5-8 передач с фиксированным передаточным числом. Вариатор же имеет бесконечное количество передач, так что никаких переходов между ними не ощущается — передаточное число плавно нарастает и так же плавно снижается. Для такой бесступенчатой работы применяется одна из двух главных схем вариаторной передачи: клиноременная и тороидальная.

Клиноременный вариатор

Иллюстрация работы клиноременного вариатора

Оба шкива — ведущий и ведомый — состоят из двух половинок в виде усечённых конусов, которые направлены друг к другу усечёнными вершинами. Между половинками ведущего шкива зажимается ремень, что передаёт крутящий момент ведомому шкиву, половинки которого так же зажимают между собой ремень.

Чтобы повысить передачу, половинки ведущего шкива сходятся, ремень ползёт по наклонной стороне половинок вверх, в сторону края шкива. В результате, ремень обегает больший диаметр — передаточное число растёт. Для понижения передачи, половинки ведущего шкива расходятся, и ремень сползает ближе к центру шкива. Как правило, регулировать расхождение половин можно у обоих шкивов, поэтому диапазон передаточных чисел у вариатора очень широк.

Цепные вариаторы — подмножество клиноременного типа, только с металлической цепью вместо ремня. Цепь используется там, где нужно управлять большими мощностями, а также ради хорошей устойчивости к износу. Её КПД выше, чем у обычных ремней, благодаря лучшему сцеплению с поверхностями шкивов.

Тороидальный вариатор

Иллюстрация работы тороидального вариатора

На первый взгляд, устройство тороидального вариатора куда проще. Вместо двух шкивов, состоящих из двух половинок, здесь используются только два диска в форме верхней половинки юлы или волчка. Диски направлены друг на друга этими криволинейными поверхностями. Передача от ведущего диска к ведомому производится роликом, который касается криволинейных поверхностей своими краями.

Когда ролик наклоняется в одну сторону, место соприкосновения с диском передвигается ближе к краю — передаточное число растёт. При наклоне в противоположную сторону, место контакта сползает к центру диска, и передаточное число падает. Также ролик может передвигаться по высоте целиком.

Несмотря на относительную простоту устройства, сейчас тороидальные вариаторы редко применяются. Их производство очень требовательно к точности и прочности деталей, и поэтому ощутимо дороже. Чтобы тороидальный вариатор выдавал приемлемое КПД и работал долго без поломок, необходимо использовать специальные дорогостоящие масла.

Чем хорош вариатор

В зависимости от того, какая программа выбрана, вариатор будет самостоятельно менять при разгоне передаточное число. При езде на автомобиле с обычной коробкой осуществляется постепенное переключение передач и увеличение оборотов двигателя. А автомобиль с вариатором набирает скорость на неизменных оборотах, соответствующих максимальной величине крутящего момента. Изменяется при этом передаточное отношение.
Тем, кто пересядет с машины, работающей с привычной коробкой передач, на авто с вариатором, будет наверняка некомфортно набирать разгон. Ведь, после нажатия водителем педели газа двигатель выходит сразу на высокие обороты, и в течение всего набора скорости продолжает оставаться на них, при этом двигатель работает на высоких оборотах, издавая довольно ощутимый рев. Зато темп разгона у таких автомобилей выше, чем у машин с традиционной АКПП, и это можно отнести в плюсы вариатора.
Иногда настройки вариатора делают такими, что разгон с его помощью по ощущениям напоминает разгон с ростом оборотов двигателя. Конечно, когда автомобиль двигается в гору или замедляется, вариатор не останется на высокой передаче, даже если нажимать педаль газа. Его шкивы просто передвинутся назад для повышения выходного крутящего момента.
На некоторых машинах существует возможность устанавливать режим с определенным количеством так называемых «виртуальных» передач, между которыми вариатор будет переключаться подобно классической АКПП. В таком случае можно переключать эти установленные передачи даже самостоятельно, как на коробке-автомат с наличием ручного последовательного режима.

Вариатор RD

Хендрикс сообщает, что текущие исследования в «Van Doorne» направлены на совершенствование характеристик набора скорости и комфорта при начале движения, увеличение КПД при частичной нагрузке и, следовательно, снижении расхода топлива, особенно в городском цикле, а также расширение выбора режимов вождения. В конечном счёте, «VDT» занимается изучением того, как сделать так, чтобы у бесступенчатой трансмиссии диапазон передаточного отношения был больше 6, что поможет сравнять её с 8-ступенчатой коробкой передач.

Он делает вывод, что интеграция управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией откроет окно к управлению приводом и оптимизации сочетания «двигатель-вариатор». Все увеличивающаяся сложность и стоимость современных управляемых электроникой автомобильных двигателей также представляется нам стимулом к интегрированному дизайну привода, оборудованному вариатором и стационарным силовым агрегатом. Наконец, в более отдаленном будущем, по оценкам «VDT» возможно в 2000 году, есть вероятность использования бесступенчатых трансмиссий в гибридных автомобилях с газотурбинным, электрическим или комбинированным инерционным (маховичным) приводом.

Шкивы для зубчатых ремней приводные ремни и шкивы.

Комментарии

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права.
Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 .

Устройство коробки вариатор

Итак, мы уже поняли, что вариатор – это разновидность АКПП. Устройство коробки вариатор,ничем себя не выдаст. На авто, оборудованное такой трансмиссией, вы увидите две педали, традиционные режимы работы и обычный рычаг переключения – все так же, как у стандартного автомата. Но переключение будет плавным и незаметным.

Рассмотрим традиционный клиноременной вариатор.Представьте себе 2 карандаша, стянутые тугой резинкой. Когда мы крутим один из них, второй начинает вращаться с аналогичной скоростью. Но если диаметр карандашей будет разниться, то и скорость вращения станет различной.

Схема функционирования вариатора аналогична: на два шкива, состоящие из конических дисков, надет клиновидный ремень. Конусы могут сдвигаться и раздвигаться, изменяя диаметр шкивов. Сближение происходит за счет гидравлического давления, центробежной силы, усилия пружин.

Когда-то для конструкции использовался стандартный ремень из резины, который вскоре был заменен металлическим прототипом, а все из-за низкой долговечности и недостаточной гибкости. Резиновый ремень редко ходил более 50 тыс. км.

На смену ему пришел металлический ремень. Он состоит из стальных полос, а вращение осуществляется благодаря трению шкивов с боковой поверхностью ремня. Альтернативой также стала лента из стали, смазывающаяся специальной жидкостью – во избежание проскальзывания.

Итак, рабочий диаметр шкивов изменяется за счет движения конусных пар. Ремень обегает их по малому либо большому радиусу. Дополнительно встраивается система синхронного сдвижения половинок первого шкива и раздвижения половинок второго шкива.

Шкивы находятся на ведущем и ведомом валах, что позволяет изменять передаточное отношение в широком диапазоне. В коробку вариатор устанавливают и узел включения задней передачи. Это, как правило, обыкновенный планетарный редуктор.

Электронное управление выполняет такие важные функции как:

  • Изменение передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии в зависимости от режима работы мотора.
  • Контроль гидротрансформатора/сцепления.
  • Воздействие на планетарный редуктор.

Коробка передач вариатор управляется рычагом селектора (рычаг переключения передач). Режимы такие же, как и в стандартной автоматической коробке передач, но есть функция выбора нужного передаточного отношения.

Одной из разновидностей являются тороидные вариаторы.

В основе их конструкции соосные валы и зажатые между ними ролики. Поверхность валов, или дисков, является сферической: один из них – ведущий, а второй – ведомый. Изменение передаточного отношения зависит от положения роликов. Крутящий момент передается благодаря трению роликов с тороидной поверхностью дисков.

Преимущества и недостатки коробки вариатор

Современное передаточное устройство вариатор гарантирует быстрый разгон, приятный расход топлива, оптимизацию нагрузки на силовой агрегат. Все это минимизирует затраты на эксплуатацию и ремонт механизма. К тому же в выхлопе снижается количество вредных элементов, а функционирует коробка вариатор тише, нежели другие конструкции.

CVT гарантирует водителю высокий уровень комфорта и стоит дешевле обычного «автомата». Часто для ручного переключения передач встраивают подрулевые лепестки. Нужно отметить достаточно высокий уровень КПД вариатора, в сравнении с роботизированной коробкой.

Но коробка передач вариатор имеет и свои недостатки:

1) Специфичная рабочая жидкость стоит дороже, нежели обычное масло. Её уровень должен строго контролироваться во время проведения регламентного ТО.

2) В случае отключения аккумуляторной батареи могут возникнуть сложности в работе.

3) Буксировка авто с вариатором ограничена.

4) Корректное функционирование механизма обеспечивает ряд датчиков. При поломке любого из них нарушается нормальная работа конструкции либо включается аварийный режим.

5) Дороговизна ремонта.

Согласно заявлениям специалистов, у вариатора большое будущее. Скорее всего, инженерам удастся устранить текущие недостатки.

Ауди А4 2.0 TFSI оснащается клиноременным вариатором. Механизм не вызывает нареканий автовладельцев, хотя и взаимодействует с мотором на 200 л. с.

Другой пример – Ниссан Мурано с шестицилиндровым мотором на 3,5 л. Работая в паре с клиноременным вариатором X-Tronic, он выдает 234 л. с. Коробка вариатор радует своим быстродействием и долговечностью. Внедорожнику во время покорения высот нужно резкое увеличение крутящего момента, это стало возможно благодаря «умной» системе управления.

Стандартные вариаторы выпускаются под разными названиями: Autotronic, Xtronic, Multitrinic, Ecotronic, Extroidи т. д. Разные наименования вводят популярные автопроизводители.

Кстати, бесступенчатые вариаторы – неотъемлемый атрибут большинства скутеров на протяжении последних 30 лет. Они отлично дополняют моторы со скромным объемом – от 50 до 125 куб. см.

Правила эксплуатации автомобилей с вариатором

  • Зимой избегайте излишних нагрузок на непрогретый механизм.
  • Отслеживайте уровень рабочей жидкости, проводите своевременную замену.
  • Исключите пробуксовки и резкий старт с места.
  • Следите за целостностью разъемов и проводки, работоспособностью датчиков.
  • При появлении неисправностей обращайтесь к профессионалам. Они проведут масштабные проверки свечей, системы питания и электрики, выявив точную причину поломки по кодам ошибок.

Обслуживание и расходные материалы для коробки вариатор

Основная проблема – провисание цепи или ремня, которые растягиваются при некорректном обслуживании или эксплуатации. Из-за этого начинается проскальзывание, и на шкивах появляются задиры. Проводить замену ремня нужно каждые 100–150 тыс. км, а масло с интервалом в 40–50 тыс. км.

Отдельно стоит сказать о буксировке авто с вариатором. Желательно и вовсе отказаться от подобного мероприятия, воспользовавшись услугами эвакуатора. Но если это не представляется возможным, то при стандартной буксировке на тросе обязательно включите мотор – для смазки приводного ремня.

О популярных видах коробок передач,используемых в современном машиностроении,Вы можете ознакомиться в статье: “Коробка передач-механика,автомат,робот или вариатор-что лучше?”.

Чтобы понять, подходит ли вам бесступенчатая трансмиссия, запишитесь на тест-драйв, покатайтесь на автомобиле с такой коробкой.

Вы можете дополнить статью,поделившись своим опытом эксплуатации вариаторной коробки и в целом автоматической трансмиссии.

Отличие вариатора от автоматической коробки АКПП и МКПП

На данный момент существуют несколько различных типов трансмиссий аавтомобилях, такие, как механическая коробка переключения передач, в простонародье — «механика», автоматическая, роботизированная и так называемый вариатор. Дак что же такое вариатор, и с чем его едят?

Давайте разберемся. Для человека, не глубоко посвященного в темы строения автомобильных коробок передач, такой тип коробки не будет отличаться от классического «автомата». На автомобиле с вариатором все так же только две педали и селектор выбора передачи.

Существенное же отличие вариаторной трансмиссии от обычной АКПП заключается в принципе её работы. А именно — вариатор это бесступенчатая трансмиссия, или если говорить простым языком — в ней нет передач. Принцип её работы состоит в работе двух шкивов — ведомого и ведущего, соединенными между собой ремнем или цепью. Изменение передаточного числа происходит путем изменения диаметров шкивов.

Плюсы такой бесступенчатой коробки — это несомненная плавность хода. Раз переключения отсутствуют, автомобиль с данной трансмиссией набирает скорость плавно и без рывков, что существенно сказывается на комфорте поездки.

От классической механической трансмиссии вариатор отличается кардинально, и общего с «ручной коробкой» у него мало, отличает их как конструкция, так и принцип работы. А вот с распространенным автоматом его роднят некоторые детали, такие как гидроблок, масляный насос, сцепление и конечно же масло, куда без него.

Давайте немного углубимся в теорию и разберем, из чего же состоит тот самый вариатор. К основным деталям можно отнести — валы с изменяемым диаметром, цепь или ремень — именно эта деталь соединяет два вала и позволяет им изменять передаточное число, далее масляный насос, гидроблок, фильтра, радиатор охлаждения и ЭБУ — электронный блок управления, в простонародье «мозги» коробки.

Возникает вопрос — как это, радиатор? Да, действительно, для такой коробки необходим свой радиатор, обеспечивающий охлаждение масла в коробке, так как она очень не любит перегревов, и, к сожалению, сильно может перегреться от больших нагрузок, пробуксовок и других тяжестей эксплуатации.

Фильтра же выполняют свою прямую роль в очистке масла от различных мелких частиц, грязи, металлической пыли, образовавшейся в ходе работы коробки и других примесей и загрязнений.

Фильтров может быть несколько и установлены они могут быть в различных местах, но играют большую роль — так как в гидроблоке очень маленькие каналы протекания масла они легко могут забиться даже самым мелким мусором, что крайне негативно скажется на дальнейшей работе коробки и приведет к невозможности её эксплуатации без необходимого дорогостоящего ремонта.

Масляный насос служит для создания рабочего давления в системе. Да, Во время работы такая трансмиссия находится под давлением, это обеспечивает равномерную смазку всех узлов и агрегатов, а так же правильную работу коробки в целом.

Подведя небольшой итог всему изложенному я думаю стоит выделить плюсы этой коробки — несомненная плавность хода, ускорение заметно выше его конкурентов — АКПП и МКПП, а значит и динамика на высоте. Так же вариатор не так прожорлив на топливо, как другие автоматические КПП — кушает такой зверь меньше, езда становится экономичней обычного «автомата».

Не стоит забывать, что вариатор имеет повышенный по сравнению со своими оппонентами коэффициент полезного действия — по сравнению с обычной АКПП это может быть до 5%.

Но не стоит забывать и про минусы такой трансмиссии, как и в любой другой они есть и они свои. Разберем основные из них.

Такой тип коробки предполагает замену цепи или ремня через определенное количество пробега, что связанно с крупным разбором коробки. Так же они, как мы выяснили, очень чувствительны к качеству масла. Вдобавок, они сложны своей электрической частью. Такие КПП не ставят на очень мощные машины.

Расчет основных параметров цепного вариатора трансмиссии автомобиля Текст научной статьи по специальности « Механика и машиностроение»

CC BY

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Дыко Геннадий Александрович

Рассмотрен проектный расчет цепного вариатора трансмиссии по известной методике на примере конструкции для легкового автомобиля с заданной технической характеристикой. Рассчитано предельное число циклов перемены напряжений до разрушения цепи вариатора .

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Дыко Геннадий Александрович

CALCULATION OF THE BASIC PARAMETERS OF THE CHAIN VARIATOR FOR THE VEHICLE TRANSMISSION

We analyze the design calculation of a transmission chain variator according to a known calculation procedure on the example of a car construction with a set technical specification. The limiting number of stress change cycles before the destruction of the variator chain is calculated.

Текст научной работы на тему «Расчет основных параметров цепного вариатора трансмиссии автомобиля»

Вариант конструкции гибридного привода (гибридной передачи)

1 Автоматизация управления и диагностирования механизмами гидрофицированных мобильных машин и АТС должна осуществляться на новом уровне с учетом новой идеологии и на основе современных средств и методов сбора, обработки, анализа и передачи информации и создания на этой базе комплексных бортовых систем.

2 Вторым этапом решения проблемы в сфере проектирования и эксплуатации трансмиссий мобильных машин является развитие процесса гибридизации гидромеханических трансмиссий и создание автомобилей с гибридными энергетическими установками.

3 Третий этап — создание роботизированных подвижных объектов и техники на новейших научно-технических принципах с учетом новых интеллектуальных технологий.

1 Тарасик В. П., Рынкевич С. А. Интеллектуальные системы управления автотранспортными средствами. Минск: УП «Технопринт», 2004. — 512 с.: ил.

2 Тарасик В. П., Рынкевич С. А. Технологии искусственного интеллекта в диагностировании автотранспортных средств. Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2007. 280 с. : ил.

3 Рынкевич С. А. Новые технологии и проблемы науки на транспорте. Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2009. 337 с.: ил.

4 Диагностирование гидромеханических передач мобильных машин /Н. Н. Горбатенко, А. Н. Егоров,

В. В. Региня, С. А. Рынкевич, В. П. Тарасик, Г. Л. Антипенко ; под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В. П. Тарасика. Могилев : Белорус.-Рос. ун-т, 2010. 511 с.: ил.

5 Рынкевич С. А., Кутузов В. В. Проектирование, эксплуатация и диагностика мобильных машин. Могилев : Белорус.-Росс. ун-т, 2016. 223 с.: ил.

УДК 629.113 Г.А. Дыко

Белорусский национальный технический университет

г. Минск, Республика Беларусь

расчет основных параметров цепного вариатора трансмиссии автомобиля

Аннотация. Рассмотрен проектный расчет цепного вариатора трансмиссии по известной методике на примере конструкции для легкового автомобиля с заданной технической характеристикой. Рассчитано предельное число циклов перемены напряжений до разрушения цепи вариатора.

Ключевые слова: автомобиль, трансмиссия, вариатор, цепь, параметры, расчет.

Belarusian national technical university

calculation of the basic parameters of the chain

variator for the vehicle

Annotation. We analyze the design calculation of a transmission chain variator according to a known calculation procedure on the example of a car construction with a set technical specification. The limiting number of stress change cycles before the destruction of the variator chain is calculated.

Keywords: vehicle, transmission, variator, variator chain, parameters, calculation.

При расчете вариатора с толкающей роликовой цепью необходимо учитывать:

— геометрию передачи, обеспечивающую регулирование в заданном диапазоне;

— долговечность цепи и КПД передачи;

— тяговую способность передачи.

Первые два условия определяются выбором относительной ширины, угла канавки и отношения минимального диаметра к высоте цепи.

Допустимое полезное напряжение зависит от натяжения цепи, угла обхвата, скорости цепи, относительной величины малого диаметра и требуемой долговечности.

Рассмотрим проектный расчет цепного вариатора на примере конструкции, предназначенной для автомобиля с технической характеристикой, представленной в таблице 1, и кинематической схемой коробки передач, показанной на рисунке 1.

Таблица 1 — Техническая характеристика автомобиля

Параметр Ед. изм. Значение

Тип автомобиля полноприводный легковой автомобиль большого класса

Тип двигателя бензиновый

Мощность /при частоте вращения кВт/ мин-1 200/6650

Максимальный крутящий момент /при частоте вращения Н * м / мин-1 315/2750

Снаряженная масса кг 1975

Полная масса кг 2680

Максимальная скорость км/ч 225

Размерность шин 275/40 R20

Передаточное число главной передачи 5.54

в небольших количествах от гидропривода одного шкива к другому, изменяя, таким образом, давление сжатия и, соответственно, взаимное положение полушкивов ведущего и ведомого вала. Такая схема работы гидропривода обеспечивает снижение потерь энергии на перекачку большого количества масла и приводит к значительному увеличению скорости изменения передаточного числа.

Управление подвижными полушкивами осуществляется синхронно, т.е. насколько один из подвижных полушкивов отодвинулся от своего неподвижного конуса, настолько же второй подвижный полушкив должен приблизиться к своему неподвижному полушкиву.

Бустер управления каждого подвижного полушкива состоит из управляющей и компенсирующей полостей. В управляющую полость подается давление, с помощью которого осуществляется изменение положения подвижного полушкива. Компенсирующая полость необходима для уравновешивания дополнительного давления масла, возникающего в полости управления под действием центробежной силы. Поскольку обе полости постоянно заполнены маслом, вращаются с одной и той же угловой скоростью и имеют одинаковые радиальные размеры, то давление, возникающее под действием центробежных сил в полости управления, уравновешивается точно таким же давлением в компенсирующей полости.

Применение гидротрансформатора и промежуточных передач позволяет увеличить диапазон регулирования, в результате уменьшается диапазон регулирования вариатора и его геометрические размеры.

Таблица 2 — Исходные данные для расчета

1 — гидротрансформатор; 2 — насос управления;

3,7- промежуточные передачи; 4- планетарная передача с муфтой; 5 — силовой насос; 6 — клиноцепной вариатор;

8 — раздаточная коробка с цепью

Рисунок 1 — Кинематическая схема коробки передач

Схема коробки передач включает клиноцепной вариатор с односторонним движением дисков, состоящий из четырех полушкивов и металлической цепи типа Luk, планетарный редуктор с муфтой управления и гидротрансформатор. Коробка передач соединена с раздаточной коробкой, имеющей цепную передачу.

В конструкции вариатора обеспечивается большая сила сжатия половинок шкивов для предотвращения проскальзывания цепи. Для этого используется или один гидронасос, или два гидронасоса с двухконтурной системой управления, как на рисунке 1. Силовой насос создает необходимое усилие сжатия полушкивов, а насос управления обеспечивает перемещение шкивов для изменения передаточного отношения. Он перекачивает масло

Параметр Ед. изм. Численное значение

Максимальная частота вращения двигателя, п 1 » ‘ етах мин-1 7000

Передаточное отношение входной промежуточной передачи, и 1,11

КПД входной промежуточной передачи Пвхпп — 0,965

Относительная потеря скорости передачи, ^ 0,01 . 0,02 -по рекоменд. [2]

Отношение минимального диаметра шкива к высоте цепи, 6 3,8 . 8,6 — по рекоменд. [4]

Угол между торцами призмы и шкивами, ф Момент на турбине гидротрансформатора, Мт град Нм 10 . 18 — по рекоменд. [4] 771,3

Шаг цепи вариатора, ^ мм 12,7

Расчеты проводятся по методике [4] в следующей последовательности:

n2min П 1max’ П2тах П1тах ‘

1 Выбираются передаточные отношения вариатора: максимальное Umax и минимальное Umin . Исходя из данных по аналогам, принимаем

Umax = 2,46 и Umm = 0,41

2 Определяется диапазон регулирования вариатора

Д = Umax / Umin = 2,46 / 0,41= 6.

3 Рассчитываются минимальная и максимальная частоты вращения выходного вала вариатора

/ U =6306/2,46= 2490 мин-1

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ние составляет: ——100 =0,05 .

9 Рассчитываются минимальные высота и ширина цепи

h = d„ /в = 70,1/5,33 =13,2 мм;

b = h в= 13,2*5,33= 70,1 мм.

Ширина цепи выбирается по передаваемому моменту, например, как рекомендует фирма Luk (рисунок 2). Определяются максимальные скорости цепи на ободах шкивов V = nD,n, / 60 = п*0,176*6126/60 = 56,5 м/с

Vm = nD,n, / 60 = п*0,1675*14941/60 =

Рисунок 2 — К выбору ширины цепей Ь по передаваемому моменту М (рекомендации фирмы Luk)

Значительное снижение окружной скорости при работе на малых диаметрах ведущего колеса повышает при той же мощности передаваемое окружное усилие. Увеличение же скорости выше определенного предела вызывает вибрации цепи. Кроме этого, возрастают напряжения в цепи, и снижается ее тяговая способность. Предельные значения скорости зависят от типа и конструкции вариаторов.

10 Рассчитывается минимальное межосевое расстояние [1]

где Rmax — максимальный радиус шкива; В — парам етр , о п ределя ющий ве рхн юю гра н и цу шки ва ,

(В=0,36 hmln +(3. 7мм) =0,36*13,2 + 5 = 9,75 мм). A = 2*(176/2)+9,75 = 185,75 мм.

11 Находится длина цепи и число звеньев [5] длина цепи

LH = R1(n + 2у) + R2(n -2y) +2ACOSY (1) где y — угол наклона цепи (Y= arcsin[(R1 -R2)/A] =arcsin[(176/2-67/2]). Принято считать, что длина цепи определяется по линии центров ее шарниров. При этом цепь вариатора рассматривается как совокупность абсолютно жестких звеньев достаточно малых размеров, соединенных между собой подвижно, что соответствует гибкому в одной плоскости, не-деформирующемуся элементу. Расчетная схема представлена на рисунке 3.

LH = (176/2)( п +2*0,289) +(67/2) ( п -2*0,289) +2*185,75*0,958 = 616,72 мм. Число звеньев цепи Nz = LH / t ,

где t4 — шаг цепи, равен 12,7 мм. Nz = 616,72/12,7 = 48,6. Принимаем Nz = 49.

12 Уточняются межосевое расстояние (Ау) и длина цепи (LHy). Следует учитывать рекомендуемое соотношение А = (0,996. 0,998)Ау. Уточненная длина цепи LHy = 49*12,7 = 622,3 мм. Уточненное межосевое расстояние получаем из выражения (1) после подстановки скорректированной длины цепи.

13 Определяются внутренний диаметр шкива ^в) и зазор между полушкивами (Л)

de = d — 2h1- (2.5 мм),

dв1 = 70,1 -2*7 — 3 = 53,1 мм; dв2 = 67 — 2*7 — 3 = 50 мм.

А = Ьрш — [(D-d) + 2hJtg(v/2) , где Ьрш — длина штифта, контактирующего со шкивом.

Л1 = 41 — [(176-70,1)+2*7]tg(14/2) =26 мм; Л2 = 41 — [(167,5-67)+2*7]tg(14/2) =27 мм. В передачах с постоянным положением обоих валов на величину фактического диапазона регулирования будет влиять отклонение по длине цепи и вытяжка ее в процессе работы. В случае использования в вариаторе металлической цепи для упрощения расчетов можно пренебречь этими явлениями. Компенсацию изменения длины цепи при регулировании можно достигнуть кинематическим способом или введением в механизм регулирования корректирующего устройства, которое дает разное перемещение ведущих и ведомых шкивов (автоматическое слежение), а также силовым способом (введением пружин) за счет криволинейной формы шкивов.

Рисунок 3 — Расчетная схема для определения длины цепи

В конструкции коробки передач могут использоваться шкивы с варьируемым коэффициентом кривизны дуг образующих.

Согласно этому использование дуг образующих с варьируемым коэффициентом кривизны обеспечивает пониженное поперечное смещение во всем диапазоне передаточных чисел вариатора.

Рисунок 4 — Размеры шкива с несимметричным регулированием

14 Так как перемещается только один диск, то его осевое перемещение (рисунок 5) от одного крайнего положения до другого определится по формуле:

х = (D — d) • tg ^. Тогда:

х2 = (1 70 — 70) • tg 14 = 12.3 мм.

Отличительной особенностью фрикционных вариаторов с тянущей цепью от ременных передач является наличие эффекта дискретного возбуждения. Колебательное движение вариаторной цепи отличается от её движения при распростра-

ненном допущении о подобии движения цепи движению гибкой нити. Частота входа шарниров в контакт ^ зависит от скорости движения гибкого элемента V и расстояния между соседними шарнирами I (шага цепи):

где ^ — коэффициент уменьшения влияния изгиба на больших шкивах (принимаем ^ = 1,5);

^пер — коэффициент учета характера перемены нагрузки (принимаем ^пер = 2,1 , если считать для упрощения расчетов появление каждой нагрузки равновероятностным); Т — ресурс цепи в часах (принимаем Т = 30000 ч). Тогда:

а — два подвижные шкива, б — один подвижный шкив Рисунок 5 — Схема перемещения дисков и ремня (цепи)

Периодичность импульсов сил реакции при входе штифтов в контакт является возмущающим механизмом. В том случае, если дискретная частота постоянна в некотором временном интервале, имеет место периодичность возмущений и возникают динамические нагрузки.

Шаг вариаторной цепи постоянен в традиционной конструкции цепи. При интенсивном разгоне или торможении автомобиля частота дискретного возмущения изменяется и, следовательно, периодичность входа штифтов в контакт нарушается. При менее динамичном движении, когда скорость движения гибкого элемента постоянна на достаточно длительных интервалах времени, величина частоты постоянна. Тогда возникает эффект дискретного возмущения.

Для внесения апериодичности в процесс возмущения в конструкции вариатора используется цепь с конструктивным чередованием шагов. К звеньям с ранее рассчитанным шагом добавляются звенья с более коротким и более длинным шагом.

В качестве проверочного расчета рассмотрим определение числа циклов перемены напряжений до разрушения цепи по методике [3]. Для расчета необходимо установить функциональную связь числа циклов напряжений до разрушения с действующими напряжениями. Из-за сложности учета всех переменных параметров работы цепи величина Zэф рассчитывается приближенно с введением коэффициента переменности нагрузки:

Расчетное значение числа циклов проверяется на соответствие предъявляемым требованиям [3].

1 Готовцев А. А., Котенок И. П. Проектирование цепных передач : справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1982. 336 с.

2 Курмаз Л. В., Скойбеда А. Т. Детали машин. Проектирование : учебное пособие. Минск : УП «Технопринт», 2005. 316 с.

3 Есипенко Я. И., Рубенштейн И. И. Цепные вариаторы. Киев : Техника, 1977. 149 с.

4 Пронин Б. А., Ревков Г. А. Бесступенчатые клиноре-менные и фрикционные передачи. М. : Машиностроение, 1980. 320 с.

5 Yves Rothenbuhler. New slip synthesis and theoretical approach of CVT slip control. Suisse, 2009. 12 pp.

6 Каменсков В. Ю. Минимизация поперечного изгиба гибкого элемента во фрикционном клиноременном вариаторе //Известия высших учебных заведений. 2008. №11. С. 65-70.

Источник Источник Источник http://proautomarki.ru/variator/
Источник http://cyberleninka.ru/article/n/raschet-osnovnyh-parametrov-tsepnogo-variatora-transmissii-avtomobilya

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *