Содержание

преимущества и недостатки трансмиссии CVT

Содержание статьи

Преимущества и недостатки вариатора

Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор – единственный из существующих на сегодняшний день видов КПП позволяет безступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.

Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны. Так же, как и «автоматы» они избавляют водителя от «ручного» труда.

Так что, имеем идеальную коробку передач? Увы, нет. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.

Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. “Спортивный” стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора – спокойное, плавное движение.

Принцип работы вариатора

Принцип работы клиноременного вариатора на низшей передачеПринцип работы клиноременного вариатора на низшей передаче

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, – с ведущими колесами. Шкивы, как уже говорилось, раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно – когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу; если радиусы равны – передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.

Принцип работы клиноременного вариатора на высшей передаче
Принцип работы клиноременного вариатора на высшей передаче

Почему же при такой простоте и прочих своих достоинствах вариатор стали применять на автомобилях сравнительно недавно? Проблема заключалась в резиновом ремне, который не позволял передавать большой крутящий момент. Только с изобретением металлического наборного ремня стала возможной установка вариатора на легковых автомобилях (о грузовых даже и речи не идет). Такой ремень представляет собой две металлические ленты с нанизанными на них металлическими пластинками специальной формы. Он передает усилие путём прижима звеньев друг к другу и толкания их ведущим шкивом. Ведущий шкив толкает зажатые между его дисков звенья, те толкают соседние, и так далее к звеньям, зажатым в ведомый шкив. То есть такой ремень является толкающим, а не тянущим, что позволяет передавать значительно большее усилие.

Устройство ремня клиноременного вариатораУстройство ремня клиноременного вариатора

Существуют и цепные вариаторы, в которых вместо ремня применяется цепь. Принципиальных различий с ремнем нет, есть некоторые отличия. Первое – цепь передает тянущее усилие, а не толкающее. Второе – мощность передается скошенными торцами осей звеньев цепи.

В торовых вариаторах вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Один диск (ведущий) соединяется с коленвалом двигателя, другой (ведомый) — с трансмиссией. К дискам прижимаются ролики, которые могут вращаться вокруг горизонтальной оси, передавая крутящий момент, и смещаться относительно вертикальной, соприкасаясь с дисками в разных точках. Изменяя положение роликов, меняем передаточное отношение. Если ролик соприкасается с ведущим диском по малому радиусу, то с ведомым он контактирует по большому — получаем понижающую передачу. При вращении по одинаковым радиусам передача будет прямой, а если ролик прижат к ведущему диску по большему радиусу — повышающей.

Принцип работы торового вариатора на низшей передачеПринцип работы торового вариатора на низшей передачеПринцип работы торового вариатора на высшей передаче
Принцип работы торового вариатора на высшей передаче

Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, чем клиноременные. При этом им присущи недостатки клиноременных, так как усилие передается также за счет трения. Торовый вариатор дороже, ввиду того, что для изготовления его деталей требуется высокопрочная сталь, а для смазки — специальное фрикционное масло.

Устройство вариатора

Устройство вариатораУстройство вариатора

Практические конструкции вариаторов включают в себя устройства для обеспечения плавного трогания с места, движения задним ходом, систему управления, гидронасос.

В роли сцепления могут выступать либо пакет фрикционов, либо гидротрансформатор. Пакет фрикционов проще, компактнее, но по плавности включения и долговечности уступает гидротрансформатору. Поэтому такая конструкция применяется на недорогих автомобилях. Гидротрансформатор имеет большие габариты и массу, зато обеспечивает более плавное трогание, сглаживание рывков, что увеличивает ресурс работы вариатора. Кроме того, вариатор с гидротрансформатором быстрее переходит с низших передач на высшие при резком разгоне.

Для обеспечения движения задним ходом применяется простая планетарная передача.

Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами.
Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное отношение. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.

Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Причем давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а поддерживается пропорциональным развиваемому крутящему моменту. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора – чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в системе применяется специальное, с маркировкой CVT. В качестве напоминания такая же надпись ставится на маляном щупе вариатора.

Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.

Последняя опция введена больше в связи с субъективным восприятием некоторыми водителями особенностей работы вариатора, чем с технической необходимостью. При резком нажатии на педаль акселератора двигатель вначале выводится на обороты, соответствующие максимальной мощности, и далее разгон происходит за счет изменения передаточного отношения вариатора. При этом мотор все время работает «на одной ноте». Водителей «с музыкальным слухом» это раздражает. Поэтому и вводится «ручной» режим с 6-8 фиксированными передачами, и тогда звук двигателя с вариатором приобретает ласкающую слух переменную тональность.

Еще один нюанс конструкции вариаторных трансмиссий связан с диапазоном передаточных чисел. Прямой передаче соответствует положение, когда диаметры дисков одинаковы. Поэтому низшее и высшее передаточные числа симметричны относительно единицы. А значит, высших передач получается слишком много, а низших, наоборот, недостаточно. Чтобы компенсировать этот недостаток, увеличивают передаточное число главной передачи.

Вариаторы

Вариаторы, укомплектованные общепромышленными асинхронными электродвигателями, получили название мотор-вариаторов. Они могут оснащаться и другими двигателями, например, с независимой вентиляцией, с переменным числом полюсов или со встроенным тормозом. По желанию заказчиков мотор-вариаторы могут доукомплектоваться цилиндрическими, червячными или другими редукторами со стандартным входным фланцем и полым валом. Применяемые схемы сборки «мотор – вариатор – редуктор» обеспечивают высокие крутящие моменты вала при одновременном регулировании скорости вращения.

В отличие от других вариаторов, передаточное отношение мотор-вариаторов можно изменять и на остановленном двигателе, а длительный режим работы при постоянном передаточном отношении не вызывает износа рабочих поверхностей на фрикционной паре, из-за отсутствия скольжения в зоне контакта.

Вариаторы соединяются с электродвигателями при помощи фланцев, а с редукторами или иными механизмами с помощью муфт.

Вариаторы хорошо себя проявили в машиностроении, строительстве и металлургии в ленточных, цепных, роликовых конвейерах, в пищевой промышленности, в подъемных устройствах, в экструдерах, приводах транспортировочных тележек, приводах летучих пил и ножниц, приводах поворотных механизмов и ходовых винтов.

Выгода от применения современных вариаторов заключается в их минимальном износе и отсутствии необходимости в дорогостоящих механизмах и элементах приводов, благодаря плавному изменению передаточного отношения. Реально существующая необходимость перехода экономики России на технологическую базу с достаточной эффективностью подтверждает готовность внедрения новых инновационных проектов, стимулирующих развитие новых ресурсосберегающих технологий. Их реализация приведёт к значительному снижению затрат на металл (за счет компактности конструкций разрабатываемых вариаторов) и на энергию, затрачиваемую на производство единицы продукции, и обеспечит производство конкурентоспособных вариаторных устройств нового поколения.

Цепи вариатора: особенности, характеристики, сферы использования

Цепи вариатора: особенности, характеристики, сферы использования

Содержание

Узнать больше

Вариаторные цепи – это разновидность пластинчатых цепей, которые обладают высокой прочностью в сочетании с гибкостью. Их используют в машинах и механизмах, где предъявляются повышенные требования к передаче. С помощью таких пластинчатых изделий обеспечивается бесступенчатое регулирование скоростных режимов и их плавное переключение. Они могут применяться в автомобилях, различных промышленных станках и других видах механизмов.

Вариаторные цепи всех производителей имеют сходные параметры, в России производство регулируется государственным стандартом. Это упрощает поиск подходящего аналога при поломке вариатора из-за поврежденной цепи.

Особенности конструкции вариаторных цепей

Простая и эффективная конструкция пластинчатых вариаторных цепей обеспечивает им выгодные технические характеристики. Они состоят из металлических пластинок, которые между собой скрепляются ушками, расположенными на двух пластинках одновременно. Такая система обеспечивает прочность соединения при сохранении высокой гибкости. Материалом для изготовления служат металлы и сплавы с высокой устойчивостью к механическим нагрузкам.

Специальная конструкция позволяет соблюдать высокую точность оборотов вращающегося механизма. Кроме того, при переключении соблюдается заданный уровень крутящего момента.

Эта разновидность приводных цепей обладает несколькими важными особенностями:

  1. Плавная регулировка скорости. С их помощью можно обеспечить бесступенчатое изменение скорости вала для комфортного и безопасного использования механизма. Автомобили с вариаторной коробкой передач обладают отличной управляемостью.
  2. Долговечность. По этому критерию цепная передача значительно превосходит ременную, конструкция с пластинками способна долгое время выдерживать высокие нагрузки.
  3. Универсальность. Цепи этого типа могут использоваться в различных сферах промышленности, автомобилестроении, грузоподъемном и сельскохозяйственном оборудовании.

Производство таких изделий в России регулируется стандартом ГОСТ 10819-93, для подбора западных аналогов применяются международные стандарты и используются таблицы соответствия.

Принцип работы: основные моменты

В состав звеньев включены пакеты из тонких пластинок, имеющих трапециевидную форму. Для замыкания пластинок используются вкладыши с полуцилиндрической формой. Набранные в обоймы пластинки соединяются ушками, которые работают по шарнирному принципу. Такая конструкция сохраняет гибкость цепи, что делает возможным плавное бесступенчатое регулирование скоростей.

Для переключения скоростного режима используются специальные механизмы – мотор-вариатор-редукторы. Правильно подобранная цепь обеспечивает быстрое беспроблемное вращение механизма и его продолжительную эксплуатацию. Если же она выходит из строя, требуется как можно быстрее найти подходящую по всем параметрам замену.

Конструктивная схема изготовления представлена на рисунке:


Основные виды вариаторных цепей

Цепи такого типа подбираются по целому ряду параметров. Это типоразмер вариатора, совместно с которым может использоваться цепь, длина, шаг пластин изделия, скоростные возможности и другие показатели. Правильный подбор по всем параметрам обеспечит стабильную работу передачи с максимальным КПД: точное соответствие параметров обеспечивает максимально полную передачу крутящего момента.

Такие цепи могут быть выполнены из различных материалов: для автомобилей и промышленного оборудования чаще всего используется металл, однако в некоторых случаях в производстве используются пластик, тефлон, силикон или иные полимерные материалы. Они не подвержены коррозии, поэтому могут использоваться в условиях агрессивных сред в промышленных цехах.

Технические характеристики и особенности выбора

Вариаторные цепи на основе металлических пластин и соединительных ушек обеспечивают сохранение заданного крутящего момента и плавное вращение валов с бесступенчатым регулированием скорости. Основные характеристики, на которые необходимо ориентироваться при выборе – это типоразмер, число звеньев, а также возможности регулировки скорости валов механизма. Кроме того, цепи различаются между собой по техническим параметрам: в их число входят размеры пластин, шаг их расположения и другие особенности.

Изделия российских и немецких производителей остаются особо востребованными на рынке. Их типоразмеры совпадают, поэтому продукция отечественных и иностранных изготовителей может быть взаимозаменяемой. Наиболее распространенные варианты в России:

  1. Пластинчатые цепи класса ВЦ. Они широко распространены в отечественных машинах и механизмах.
  2. Импортные пластинчатые цепи производства Германии. Они не всегда подходят для ремонта российского оборудования, в некоторых случаях требуется комплекс подготовительных работ перед установкой на автомобиль.

Конструктивные различия между цепями отечественного и зарубежного производства можно увидеть на рисунке:

Даже с учетом одинаковых типоразмеров есть несколько конструктивных особенностей, поэтому необходимо внимательно отнестись к подбору подходящего аналога.

Чтобы правильно подобрать цепь в соответствии со всеми характеристиками, необходимо знать типоразмер вариатора. В маркировке указывается размер и количество звеньев цепи, а также возможности регулирования, размеры элементов цепи и другие важные параметры.

Типоразмер наиболее распространенных разновидностей российских вариаторных цепей отражен в таблице:

Обозначение
цепи
Типоразмер
вариатора
Диапазон
регулирования
ШагРазмеры
пластин
Число
звеньев
tLhn
ммммммшт
Ц225-3,0ВЦ1А.ВЦ1Б3,026387,825
Ц224-4,5ВЦ1А.ВЦ1Б4,526387,824
Ц224-6,0ВЦ1А.ВЦ1Б6,026387,824
Ц327-3,0ВЦ2А.ВЦ2Б3,029449,327
Ц326-4,5ВЦ2А.ВЦ2Б4,529449,326
Ц228-6,0ВЦ2А.ВЦ2Б6,026387,828
Ц335-3.0ВЦЗА.ВЦЗБ3,029449,335
Ц334-4,5ВЦЗА.ВЦЗБ4,529449,334
ЦЗЗЗ-6,0ВЦЗА.ВЦЗБ6,029449,333
Ц434-3,0ВЦ4А.ВЦ4Б3,0365912,334
Ц433-4,5ВЦ4А.ВЦ4Б4,5365912,333
Ц433-6,0ВЦ4А.ВЦ4Б6.0365912,333
Ц541-3,0ВЦ5А.ВЦ5Б3,0367012,341

 

Вариаторные цепи немецкого производства могут применяться в следующих видах вариаторов по таблице соответствия:

Раз- мер вариатораДиапазон регулиро­вкиТип цепи
1606А225
4,5
3А226
1906А229
4,5А326
3А327
2486А333
4,5А334
3А335
3046А433
4,5
3А 434
3606А539
4,5А540
3А541

 


Продукция российских предприятий по типоразмерам полностью эквивалентна немецким аналогам, однако маркировка изделий различается. Для обозначения российской продукции используется литера Ц, к которой добавляются размеры цепи и количество используемых в ней звеньев. Например, Ц225 – это цепь, в состав которой входит 25 звеньев, соответствующих стандартному типоразмеру.

Для маркировки немецкой продукции используется литера А, при этом прочие параметры будут совпадать. Соответственно, аналогом для вышеназванной цепи может стать изделие А225. Такая система значительно упрощает поиск и подбор подходящих аналогов, если необходимо заменить поврежденный компонент механизма.

Преимущества использования вариаторной передачи

Помимо плавности хода и достаточно высокой надежности, вариаторные цепи получили широкое распространение еще по нескольким причинам:

  1. Компактные габариты передачи. Это позволило использовать данный принцип в современных автомобилях, мототехнике и других транспортных средствах.
  2. Возможность использования с редукторами различных механизмов. Таблицы совместимости помогают подобрать оптимальное решение.
  3. Работа со стабильным соблюдением установленных технических параметров. Такая конструкция позволяет точно устанавливать передаточные числа без рывков и других нарушений плавности хода.

Вариаторная передача с ручным или автоматическим управлением рассчитана на продолжительную эксплуатацию. Автоматика упрощает использование механизма: автоматический принцип переключения передач в автомобиле облегчает управление транспортным средством.

Сфера использования вариаторных цепей

Изобретение бесступенчатой передачи крутящего момента значительно расширило возможности конструкторов и проектировщиков. Вариатор может работать в ручном или автоматическом режиме, он позволяет плавно изменять скорость вращения рабочего механизма. Это может быть не только привод в автомобиле, но и, например, судовой винт, поскольку передаточные числа меняются без прохождения ступеней. При переключении скорости не возникает характерных толчков – в этом важное отличие от классических вариантов ступенчатых передач.

Вариатор предназначен для плавного регулирования скорости без толчков и рывков, передаточное число плавно повышается или понижается до требуемого значения. Ручное управление предусматривает «ступени», которые контролируются программой – они нужны при работе механизма с высокой нагрузкой, например, при движении автомобиля в сложных дорожных условиях.

Вариаторные цепи получили широкое распространение в нескольких отраслях:

  1. Автомобилестроение. Автомобили с бесступенчатым механизмом переключения передач гарантируют комфортное управление в любых дорожных условиях – машина всегда будет двигаться плавно с отличной управляемостью.
  2. Подъёмное промышленное оборудование. Приводы с бесступенчатым переключением скоростей обеспечивают плавный и осторожный подъем груза на заданную высоту.
  3. Различное промышленное оборудование. Этот вариант привода применяется для конвейерных линий, станков для резки металла и выполнения других технологических операций. Его основным преимуществом является плавная работа без рывков.
  4. Изготовление мототехники. Вариаторный привод получил распространение в мотоциклах, квадроциклах, снегоходах и других видах транспорта, от которых требуется повышенная надежность.
  5. Использование в бытовых целях. Вариаторный принцип передачи крутящего момента нашел применение в различных видах бытовой техники.

Это только часть распространенных вариантов использования. Вариаторы обеспечили плавное движение конвейерных линий в различных сферах производства, их с каждым годом активнее используют в проектировке современных комфортных автомобилей и различных видов спецтехники. Принцип бесступенчатой передачи обеспечивает комфорт управления транспортным средством, скорости могут меняться в ручном или автоматическом режиме.

Продажа цепей для вариаторов в компании «Цепьинвест»

Организация поставляет продукцию российского и зарубежного производства, по каталогу предлагается подобрать цепи любого типоразмера с подходящим набором характеристик. Долговечная продукция строго соответствует требованиям российского стандарта 10819-75, а также его немецкому аналогу. Качественные компоненты приводного механизма обеспечат ему безотказную работу даже при повышенных нагрузках. Вариатор предназначен для длительного использования, он рассчитан на продолжительную бесперебойную эксплуатацию.

Если подходящего типоразмера нет в каталоге, возможно изготовление по специальному заказу. Предлагаются поставки партий любого объема, изготовление на заказ позволит решить проблему любой сложности и выполнить нестандартные требования. Свяжитесь с менеджером компании «ЦЕПЬИНВЕСТ» и обсудите все условия поставок. Все разновидности продукции предлагается заказать по невысокой стоимости, возможны постоянные поставки.

Цепные вариаторы

Вам может быть интересны также другие типы вариаторов:

Вариаторные коробки передач позволяют производить бесступенчатое изменение скорости вращения колёс автомобиля и управлять крутящим моментом. Наряду с гибкими ременными передачами усилия активно используются цепи. Они существенно отличаются от классического понимания цепной передачи мотоцикла или велосипеда.

Это устройство с огромным количеством звеньев, расположенных в шахматном порядке для максимально эффективного распределения усилия на разрыв. Запас прочности в этих изделиях может доходить до коэффициента 10:1.

Основные особенности цепного вариатора

Его принципиальное устройство ничем не отличается от клиноременного вариатора. Поэтому опишем только базовые отличия и основные положительные моменты:

  • Цепь намного прочнее ремня. Она демонстрирует гораздо большее усилие на разрыв. В ремне может лопнуть одна из направляющих, после чего он сбрасывается со шкивов и прекращает функционировать. На поврежденных звеньях можно будет доехать до ближайшего автосервиса.
  • Цепи имеют свойство растягиваться. Это происходит при слишком резком старте. Если не нужно ставить рекорд по достижению 100 км/ч с нуля – то берегите свой автомобиль и растяжки не произойдёт. Если это произошло, то ремонт практически невозможен.
  • Устройство может сильно шуметь, хотя понятие уровня шума здесь относительное. Можно сказать, что это более шумный вариант, чем ременной вариатор.
  • Из-за мощного антифрикционного взаимодействия цепь практически не теряет крутящий момент и более качественно передаёт его от двигателя. Он демонстрирует самый высокий КПД среди всех гибких передач.

Где применяются цепные вариаторы

Они используются на самых мощных автомобилях для осуществления бесступенчатой передачи. Для примера, ими комплектуются вариаторы топовых моделей от Audi. Несмотря на повышенный уровень шума, они дают гораздо большую надежность, по сравнению с ремнями, а разрыв одного или нескольких звеньев даст о себе знать характерным треском или звоном. Изготовление цепи стоит значительно дороже ремня, поэтому этот элемент не устанавливают на бюджетные автомобили.

Как это работает: вариатор

Довольно долгое время этот вид коробки передач незаслуженно игнорировался автопроизводителями. А ведь именно принцип вариаторной передачи широко использовался задолго до появления первого автомобиля. Прообразом современной бесступенчатой трансмиссии были ременные передачи ветряных мельниц, которые, благодаря подобной передаче крутящего момента от лопастей мельницы на жернова, могли измельчать зерно с разной скоростью и до различного помола. В автомобильной промышленности этот тип механической коробки передач начал широко применяться с конца 1990-х годов. Сегодня бесступенчатый вариатор считается одним из самых прогрессивных видов автомобильных трансмиссий. Впрочем, и у бесступенчатого вариатора есть свои достоинства и недостатки.

Вариатор XTRONIC CVT от Nissan.Вариатор XTRONIC CVT от Nissan.

Принцип работы вариатора

Как уже указывалось выше, вариатор представляет собой эволюционную разновидность классической механической коробки передач. Но если для «механики» присущи переключения со ступени на ступень при помощи шестерен (при этом, важную роль играет сцепление), то у вариатора передачи переключаются без участия каких-либо зацепных узлов и уж тем более, без сцепления. Именно поэтому по плавности переключения со ступени на ступень этому виду трансмиссии сегодня нет равных. По типу принято различать следующие виды бесступенчатых вариаторов: клиноременные, цепные, торроидные.

Клиноременные трансмиссии стали первым типом бесступенчатой коробки передач, которая устанавливалась на легковые автомобили. Как правило, эти машины имели небольшой по объему и мощности двигатель, так как использовавшийся в механизме вариатора ремень не выдерживал больших нагрузок и часто выходил из строя.

Клиноремённый вариатор MINIКлиноремённый вариатор MINI

По своему строению этот тип КПП выглядит как пара параллельно расположенных шкивов, передача крутящего момента от одного к другому происходит при помощи натянутого между ними ремня. Каждый шкив – это две конусообразные детали, которые соприкасаются своими «вершинами». Эти детали по мере изменения крутящего момента от мотора сдвигаются или раздвигаются, благодаря чему происходит плавное переключение на повышенную или пониженную передачу. Если раньше, как упоминалось выше, в клиноременном вариаторе применяли резиновые ремни, то сегодня их роль выполняют металлические ленты.

Цепной вариатор – это усовершенствованная клиноременная бесступенчатая трансмиссия, в которой вместо ремня применяется стальная цепь. Срок службы цепи у такой КПП довольно продолжителен.

Схема трансмиссии с цепной передачейСхема трансмиссии с цепной передачей

Наконец, торроидный вариатор имеет отличную от первых двух типов конструкцию. В нем роль шкивов играют два колеса (ведущее и ведомое), между которыми зажат торроидный ролик. Колеса трутся о ролик, который меняет свое положение относительно их, и таким образом происходит повышение или понижение передач.

Тороидный вариатор. ФОтоТороидный вариатор. ФОто

Все типы вариаторов управляются электронными блоками управления, в которых аккумулируется информация о крутящем моменте двигателя, скорости автомобиля и прочих характеристиках, на основании которых электроника дает команду КПП повышать или понижать передачу.

Устанавливается на автомобили марок Honda (Jazz, CR-V), Nissan (Juke, Qashqai), Toyota (Yaris, Auris) и прочие.

Достоинства и недостатки бесступенчатой КПП

К достоинствам этого типа трансмиссий можно отнести, во-первых, плавное переключение передач без рывков при разгоне и торможении. Во-вторых — отличную динамику движения автомобиля на длинных отрезках пути. В-третьих, и это, наверное, один из самых больших плюсов, вариатор обеспечивает экономию горючего, а связано это с тем, что при переключении передач не происходит потери мощности и крутящего момента. Еще один положительный аспект связан с активной безопасностью автомобиля, оснащенного вариатором, – его колеса не пробуксовывают на скользкой поверхности (лед) из-за того, что передачи вариатор переключает плавно.

К недостаткам вариатора можно отнести сравнительно слабую динамику – от старта движения до выхода на средние обороты. Остальные негативные аспекты связаны с обслуживанием и ремонтом бесступенчатой трансмиссии: в ней используется дорогое трансмиссионное масло, а его замена и обслуживание узлов и агрегатов вариатора довольно сложное, что, естественно, сказывается на стоимости обслуживания. Привод вариатора весьма чувствителен к большим нагрузкам при высоком крутящем моменте двигателя и если трансмиссию эксплуатировать неправильно, этот узел может выйти из строя, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. Еще одним недостатком такой трансмиссии является невозможность применять спортивные приемы вождения, ведь производители вариаторов намеренно ограничивают подобные операции – чтобы продлить «жизнь» трансмиссии.

О проблемах и неисправностях вариатора мы написали в статье

передача с плавным изменением частоты вращения ведомого вала.

Вариаторы



Область применения вариаторов

Вариаторы служат для плавного (бесступенчатого) изменения на ходу частоты вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего вала.
Бесступенчатое регулирование скорости способствует повышению производительности работы машины вследствие возможности выбора оптимального режима, оно благоприятно для автоматизации и управления на ходу.

В качестве механизма главного движения в вариаторах применяют передачи разного типа – фрикционные, ременные, цепные. Их выполняют в виде отдельных механизмов с непосредственным контактом ведущего и ведомого катков, с промежуточным элементом (например, ремнем) и планетарные.

Одной из основных характеристик вариатора является диапазон регулирования, равный отношению максимальной частоты вращения ведомого катка n2max к его минимальной частоте вращения n2min:

Д = n2max/n2min = u2max/u2min.

Обычно для одноступенчатых вариаторов диапазон регулирования выбирают в пределах Д = 3…8.

***

Разновидности вариаторов

В зависимости от формы тел качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и другие.
Разработано большое число конструкций вариаторов с различными принципиальными схемами, в зависимости от назначения и применения в различных механизмах и машинах.
Многообразие конструкций вариаторов не позволяет систематизировать методы их расчетов.

Вариаторы подбирают по каталогам и справочникам, в зависимости от передаваемого крутящего момента, диапазона регулирования, частоты вращения ведущего вала и конструктивных особенностей.

***

Лобовые вариаторы

Лобовые вариаторы применяют в винтовых прессах и различных приборах. Бесступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала достигается передвижением малого катка вдоль вала, т. е. изменением радиуса R2.
Лобовые радиаторы допускают реверсирование вращения (передвижением малого катка из положения А в положение Б, см. рис. 2).

Рабочие поверхности катков лобовых вариаторов подвержены интенсивному износу вследствие существенной разницы скоростей на площадке контакта (геометрическое скольжение).
По этой же причине лобовые вариаторы имеют невысокий КПД.

Поскольку R1 = const, диапазон регулирования лобовых вариаторов определяется по формуле:

Д = R2max/R2min.

***



Вариаторы с раздвижными конусами

Этот тип вариаторов имеет наибольшее применение в машиностроении. Промежуточным элементом вариаторов с раздвижными конусами является широкий клиновый ремень (см. рис. 3) или специальная цепь.
Плавное изменение частоты вращения ведомого вала достигается раздвижением ведущего и синхронным сближением ведомого конусных катков, т. е. изменением расчетных радиусов катков R1 и R2.

Максимальное и минимальное значение передаточного числа вариатора с раздвижными конусами определяется по формулам:

umax = n1/n2min = R2max/R1min;
umin = n1/n2max = R2min/R1max.

Клиноременные вариаторы просты и надежны в эксплуатации, стандартизированы.
Диапазон регулирования таких вариаторов Д ≤ 8.
При использовании широких ремней передаваемая мощность достигает 50 кВт при КПД η = 0,8…0,9.

Наглядно принцип работы клиноременного вариатора можно увидеть здесь.

Цепные вариаторы сложнее и дороже клиноременных, но компактнее, надежнее и долговечнее. Они обеспечивают постоянство передаточного числа из-за отсутствия проскальзывания.
Цепные вариаторы могут передавать мощности до 100 кВт и имеют диапазон регулирования Д ≤ 7.
КПД таких вариаторов η = 0,8…0,9.

Клиноременные и цепные вариаторы не способны осуществлять реверсивное движение ведомого вала.

***

Торовые вариаторы

Торовый вариатор состоит из двух соосных катков с тороидальной рабочей поверхностью и двух или трех промежуточных роликов (рис. 4).
Частоту вращения ведомого вала регулируют поворотом промежуточных роликов с помощью рычажного механизма, в результате чего изменяются радиусы поверхностей контакта R1 и R2.

Торовые вариаторы имеют наиболее совершенную и компактную конструкцию в сравнении с вариаторами других типов. Скольжение у них сведено к минимуму.
КПД достигает 0,95, диапазон регулирования Д ≤ 6,3.

Основные недостатки торовых вариаторов – сложность конструкции, высокие требования к точности изготовления и монтажа.
Особенностью торовых вариаторов является противоположное вращение ведущего и ведомого валов.
Реверсивное движение ведомого вала не осуществляют.

Текущее значение передаточного числа торовых вариаторов рассчитывают по формулам:

u = n1/n2 = R2/R1.

***

Многодисковые вариаторы

Многодисковые вариаторы состоят из пакетов ведущих и ведомых раздвижных конических дисков, прижимаемых пружинами (рис. 5).
Изменение частоты вращения ведомого вала в таких вариаторах осуществляется за счет перемещения ведущего вала относительно ведомого в направлениях, указанных на рис. 5 красными стрелками. При этом изменяется межосевое расстояние и расчетный радиус R1 ведущих дисков.

При работе дисков в масляной ванне долговечность и надежность многодисковых вариаторов существенно повышается.

Передаточное число многодисковых вариаторов определяется по формулам:

u = n1/n2 = R2/R1.

Диапазон регулирования многодисковых вариаторов Д ≤ 4,5, КПД η = 0,8…0,9.

Применение многодисковых вариаторов позволяет уменьшить габариты конструкции при больших значениях передаваемой мощности.
Как и рассмотренные выше типы вариаторов (клиноременные, цепные, торовые), многодисковые не способны осуществлять реверсивное движение ведомого вала.

***

Кроме рассмотренных здесь типов вариаторов применяются и другие конструкции — конусные, двухконусные, дисковые, роликовые и т. д. Конструкции некоторых из них представлены на рисунке ниже.

***

Передача винт — гайка



Цепной вариатор | PRO-TechInfo

Цепной вариатор

Цепной вариатор чертеж

Цепной вариатор имеет желобчатые конусы (звездочки) 8 и цепь с выдвижными пластинами 9. Вариатор передает момент зацеплением пластин цепи с зубьями звездочек и лишь частично является фрикционным. Пластины клинового сечения смонтированы в специальной обойме 10 и легко перемещаются в поперечном направлении. При работе часть пластин пакета входит во впадины звездочки, а остальные выталкиваются зубом и входят во впадины противолежащей звездочки. Звездочки посажены на вал так, что против выступа одной находится впадина другой. Максимальное изменение частоты вращения в 6 раз, передаваемая мощность до 5о кВт.

Предварительное натяжение цепи создается специальным устройством, состоящим из пластин 1, рычагов 2 и пружины 3. Пружина способствует уменьшению динамических нагрузок.

Звездочки перемещаются вдоль оси рычагами 11, шарнирно закрепленными на гайках 13 винта 12. Поворот рычагов осуществляется от электродвигателя 4 через червячную 5 и цепную 6 передачи и винт 15. На винте 15 расположен червяк 16 червячной передачи, соединенной со стрелкой-указателем 7 частоты вращения. Под стрелкой размещена кнопочная станция, включающая электродвигатель. В привод вариатора включена предохранительная фрикционная муфта 14 для предотвращения перегрузок.

Соседние страницы




Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о