Анализ типичных приводов механизмов управления клиноременных вариаторов

АННОТАЦИЯ

Целью настоящей работы является сформулировать требования, которым должен удовлетворять управляющий механизм клиноременных вариаторов.

ABSTRACT

The purpose of this work is to formulate the requirements that must be satisfied by the control mechanism of V-belt variators.

Ключевые слова: шкив, диск, вариатор, передаточное отношение, механизм управления, пружина, приводной двигатель, кинематическая пара.

Keywords: pulley, disk, variator, gear ratio, control mechanism, spring, drive motor, kinematic pair.

Клиноременные вариаторы выбираются в зависимости от диапазона регулирования и обеспечения заданного силового режима: постоянной мощностью либо постоянного момента на ведомом валу, то диапазон регулирования накладывает влияние на выбор числа регулируемых шкивов, а обеспечение заданного силового режима требует подпружинивания подвижных дисков на ведущем, либо ведомом шкивах.

Наиболее простым в конструктивном исполнении является управляющий механизм клиноременного вариатора с одним регулируемым шкивом и одним подпружиненным диском (рис.1.а)   

а)                                                                  б)

Рисунок 1. Вариаторы с одним и с двумя регулируемыми шкивами

Здесь управляющий механизм осуществляет поступательное перемещение приводного электродвигателя, на валу которого установлен ведущий шкив с одним подпружиненным диском. Для осуществления поступательного перемещения двигателя со шкивом используется механизм типа винт-гайка. Для фиксации двигателя, а вместе с ним и передаточного отношения вариатора, управляющий механизм должен обладать самоторможением. В случае подпружинивания обоих дисков шкива (рис.1.б) жесткость обеих пружин должна быть одинаковой. Даже при малом отличии жесткости обеих пружин будет происходить различное перемещение подвижных дисков, что приведет к перекосу ремня со всеми вытекающими отрицательными последствиями. Здесь также управляющий механизм осуществляет поступательное перемещение приводного двигателя со шкивом и должен обладать самоторможением после окончания процесса регулирования для фиксации передаточного отношения.

В вариаторах с двумя регулируемыми шкивами, один из которых имеет подпружиненный диск (рис.2), управляющий механизм вариатора [1, 2] содержит и винтовой для осуществления самоторможения.

Если в цепи управления клиноременным вариатором не содержится самотормозящего механизма, то для фиксации управляемого подвижного диска, а вместе с ним и передаточного отношения, необходимо устанавливать специальное тормозное устройство, что усложняет конструкцию вариатора. Кроме того, введение дополнительных механизмов снижает надежность системы. Таким образом, на основе вышеизложенного можно сформулировать одно из требований, предъявляемых к управляющему механизму – он должен обладать самоторможением с целью фиксации передаточного отношения вариатора. Необходимо отметить, что наличие самотормозящего механизма в цепи управления клиноременным вариатором увеличивает его быстродействие по сравнению со случаем отсутствия такого механизма в цепи управления.

В цепи управления клиноременных вариаторов используются помимо самотормозящих (винтовых и червячных) различные типы рычажных (рис. 3, 5, 13) механизмов, зубчатых с неподвижными и подвижными (планетарные) осями.

В цепи управления клиноременных вариаторов используются помимо самотормозящих (винтовых и червячных) различные типы рычажных (рис. 3, 4, 5) механизмов, зубчатых с неподвижными и подвижными (планетарные) осями. Наличие кинематических пар в указанных механизмах приводит к появлению зазоров, которые влияют на точность перемещения звеньев управляющего механизма и быстродействие особенно в зоне так называемого подстроечного режима управления, при котором имеет место частое реверсирование управляющего электродвигателя, обусловленное точной настройкой необходимой скорости ведомой вариатором системы. Кроме того, в подстроечном режиме работы управляющего механизма на точность перемещения его звеньев будет оказывать влияние податливость звеньев управляющего механизма [3].

Необходимо отметить, что управляющий механизм, обладающий большим передаточным отношением, позволяет более точно осуществить настройку вариатора на заданный скоростной режим в силу того, что на один оборот управляющего двигателя приходится меньше перемещение подвижного диска и ошибка в управлении двигателем МР меньше окажет влияние на величину перемещения подвижного диска.

В вариаторах с принудительным перемещением дисков на обоих шкивах могут быть по одному диску на каждом шкиве, а вторые жестко связаны с валами вариатора либо оба диска на каждом шкиве. В этом случае для обеспечения постоянного натяжения ремня необходимо, чтобы часть управляющего механизма, осуществляющая связь между подвижными дисками, воспроизводила функцию положения Х₂=П(Х₁) которая получена из условия постоянства длины ремня.

Таким образом, для увеличения точности управления вариатором, повышения быстродействия работы управляющего механизма и всего вариатора в целом следует выбирать управляющие механизмы с возможно меньшим числом кинематических пар, снижать число податливых звеньев в цепи управления и повышать жесткость звеньев управляющего механизма. При двух принудительно управляемых шкивах вариатора один из дисков шкива целесообразно подпружинить. За счет подпружинивания будет компенсироваться невыполнение управляющим механизмом функции положения Х₂=П(Х₁). Но при этом, следует отметить, будет иметь место незначительный перекос ремня.

Список литературы:

1. А.с. № 1703891. Клиноременный вариатор // Мальцев В.Ф., Набиев М.Б., БИ № 1, 1992.
2. А.с. № 1772478. Клиноременный вариатор // Мальцев В.Ф., Набиев М.Б., БИ    № 40, 1992.
3. Пронин Б.А., Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи. –М.: Машиностроение, 1980. – 320 с.