Цепной вариатор принцип работы: виды, устройстово и принцип работы

alexxlabОпубликовано

Содержание

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.

Вариатор — это коробка передач или что такое вариатор

В рамках рассмотрения разнообразных коробок передач сегодня речь пойдет о вариаторе. В данной статье мы подробно расскажем что такое вариатор или правильнее, вариаторная коробка передач. Особенно важдной эта информация будет для автолюбителей, которые только приобрели или планирують купить себе железного коня. Чтобы определиться с покупкой автомобиля с вариатором, просто внимательно изучите информацию и сделайте для себя правильные выводы.

Немного пройдемся по истории этой коробки передач для машины. Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии появился не в эпоху Возрождения. А попозже — лет через пятьсот, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo. Но по-настоящему широкое распространение агреготоры получили в настоящее время.

Все что нужно знать про типтроник в обзоре от TopGears

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

«Второе рождение» вариаторы переживают с начала 1990-х годов. Причем наиболее преуспели в их применении на автомобилях японские компании. Особенно распространенными стали клиноременные вариаторы. Крутящий момент в которых передается между двумя шкивами изменяемого диаметра посредством специального металлического ремня.

Как проверить мембрану газового редуктора узнаете из нашего обзора

К совершенствованию этого типа трансмиссии инженеры приложили значительные усилия. Постепенно росли показатели крутящего момента, с которым агрегат мог справиться. А соответственно, и рабочий объем двигателя, в паре с которым он мог работать. В результате к началу 2000-х годов вариаторы стали настолько совершенными и выносливыми, что их начали применять не только на малолитражных легковых машинах, но и на кроссоверах и внедорожниках, в том числе достаточно крупных.

Совершенствовался в процессе выпуска не только алгоритм управления, но и сам агрегат

В ходе рестайлинга 2014 года ва­риатор получил радиатор охлаждения, чтобы исключить вероятность его перегрева. А с выпуском автомобиля актуального ныне поколения на смену прежнему агрегату пришел новейший, с индексом CVT8. При разработке этой трансмиссии специалистам Jatco удалось расширить рабочий диапазон передаточных чисел с 7,0 до 8,0. Это позволило обеспечить более интенсивный разгон при старте. А применение масла с более низкой вязкостью позволяет эффективно бороться с потерями на трение.

Что же такое вариатор

Автомобиль, оборудованный вариатором, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Не вдаваясь глубоко в технические недра, то вариатор являет собой систему, в которой тяга от двигателя к колесам передает клиновой ремень или цепь. Он в свою очередь натянут между двумя шкивами, которые состоят из пары конусов направленных вершинами друг к другу. За счет того, что конусы в каждом шкиве могут сближаться либо расходиться – выходит шкив с переменным диаметром. Конусы разошлись в стороны – ремень между ними побежал за коротким диаметром. Конусы сблизились – ремень начал «бегать» по большому кругу. Если на одном валу конусы сходятся, то на другом – расходятся, и в соответствии с этим – изменяется передаточное число, которое нужно для быстрого разгона автомобиля, либо для его движения с максимальной скоростью.

При этом фиксированных передаточных чисел, как в какой либо другой коробке передач – в вариаторе нет. Ведь диаметры у шкивов изменяются бесступенчато, максимально незаметно. Отсюда и показательная плавность работы, которая при разгоне лишена каких бы то ни было задержек или рывков, которые присущи даже самым совершенным автоматическим коробкам.

Представить такую трансмиссию можно. Если взять в качестве примера велосипед, у которого вместо набора звездочек стоят два конуса, а вместо цепи — ремень. Если с помощью той же электроники оперативно регулировать надежное перемещение ремня от конуса большого диаметра к конусу малого диаметра на одном конце передачи, то так же будет изменяться и передаточное усилие на другом конце, приводящем в движение колесо. Это и делает велосипедист, передвигая цепь с малой звездочки на большую.

Вариатор вначале отлично зарекомендовал себя на маломощных транспортных средствах (например, на скутерах). А вот мощные двигатели быстро изнашивали ремень. Со временем, ему на смену пришла стальная наборная лента, да и конусы уже давно не используются. Хотя сам принцип передачи крутящего момента остался прежним. А вот для старта с места в большинстве случаев используется гидротрансформатор. Так что потери энергии, хоть и в меньшем количестве, чем у классических трансмиссий, у вариатора есть.

Современные вариаторы достаточно надежны и рассчитаны на весь срок службы автомобиля

Правда, бывают случаи, когда выходит из строя блок управления. А эта «деталька» может стоить несколько десятков тысяч гривен. Ее поломка – удел машин с вариаторами старой конструкции.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Как уже указывалось выше, коробка 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 здесь 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.

Клиноременный вариатор

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 ремень не выдерживал больших нагрузок и часто выходил из строя.

В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача. Она состоит из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня. То есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше — то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая. Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.

Цепной вариатор

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Как ездить на механике читайте в нашем обзоре

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях механизм настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

Конструкция цепного вариатора

Цепной вариант 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, шарнирно закрепленными на гайках винта. Поворот рычагов осуществляется от электродвигателя 4 через червячную 5 и цепную 6 передачи и винт. На винте расположен червяк червячной передачи, соединенной со стрелкой-указателем 7 частоты вращения. Под стрелкой размещена кнопочная станция, включающая электродвигатель. В привод включена предохранительная фрикционная муфта для предотвращения перегрузок.

Тороидный вариатор

Первый патент на конструкцию трансмиссии с тороидным вариатором был получен Чарльзом Хаитом в 1877 г. Такие трансмиссии производства Perbury-Hayes предлагались для установки на автомобили в 30-х годах прошлого столетия. Однако они могли передавать небольшой крутящий момент и из-за отсутствия соответствующих материалов и технологий имели низкую долговечность. Основная проблема при создании заключается в том, что величина передаваемого крутящего момента прямо зависит от величины сил трения в контакте ролика с колесами, и чем выше передаваемый момент, тем больше должна быть сила трения, причем при очень малой площади контакта.

Высокие контактные напряжения поверхностей деталей вариатора могут привести к их разрушению

На Токийском автосалоне 1999 г. компания Mazda продемонстрировала трансмиссию, которая включает в себя два тороидных вариатора, двухступенчатую планетарную передачу и два автоматических сцепления. При троганьи автомобиля с места планетарная передача понижает передаточное число, в целях получения высокого крутящего момента. На большой скорости привод на колеса осуществляется непосредственно от тороидного вариатора. Коробка включает в себя и главную передачу с дифференциалом и предназначена для поперечной установки на переднеприводные автомобили.

Главные элементы здесь – ролики и соосные диски, между которыми передается крутящий момент. Для изменения отношения должно поменяться положение роликов.

В тороидном вариаторе между двумя колесами со сферической (тороидной) рабочей поверхностью зажимаются ролики. Одно колесо является ведущим, а другое — ведомым. Передача крутящего момента обеспечивается силами трения между рабочими поверхностями колес и роликами. Изменение положения оси роликов в поперечной плоскости приводит к изменению передаточного числа, равного отношению радиусов окружностей, проходящих через точки контакта колес с роликом.

В зависимости от угла поворота ролика ведомое колесо может вращаться с той же скоростью, что и ведущее. С большей или меньшей, если ролик поворачивается. При использовании тороидного вариатора необходимо обеспечить возможность получения заднего хода и отключения вариатора от двигателя с помощью сцепления.

Все типы вариаторов управляются электронными блоками управления. В них аккумулируется информация о крутящем моменте двигателя, скорости автомобиля и прочих характеристиках. На основании этих данных электроника дает команду КПП повышать или понижать передачу.

Коробка передач вариатор — плюсы и минусы


Устройство агрегата основано на принципе ременного или цепного привода передачи крутящего момента на привод. По сути, на вариаторе используется тот же принцип передачи крутящего момента, что и на велосипедах с несколькими скоростями.

Если на обычных коробках применяется планетарный механизм переключения передач, то вариатор не имеет физических передач вообще. Вместо этого используется ремень (или цепь) и конусные шкивы, между которыми и вращается ременный привод (цепной).

Вариатор обеспечивает автомобилю бесконечное количество коэффициентов передачи крутящего момента от двигателя на колеса

Плюсы вариатора

Самое главное достоинство вариаторной коробки передач это то что она позволяет экономить топливо. Автомобили с вариатором кушают на два литра бензина меньше на сотню км пробега, чем конкуренты с АКПП.

  1. Увеличенный ресурс мотора за счет плавного разгона (нет повышенной нагрузки при переключении на пониженную передачу)
  2. Если сравнивать с классическим автоматом, то вариаторной коробке требуется меньше времени для разгона транспортного средства.
  3. Один из лучших показателей расхода топлива за счет бесконечного количества передач
  4. Отсутствует переключение передач – соответственно меньше потерь в разгонной динамике. Отсутствие рывков, провалов, задержек при переключении, так как передач бесчисленное количество
  5. При динамичном разгоне вариатор поддерживает всегда максимальные обороты двигателя. Соответственно на колесах всегда максимальная мощность мотора
  6. Отсутствие пробуксовки на льду или влажном покрытии
  7. Лучшее сцепление с дорожным покрытием при разгоне
  8. Даже разгоняясь, не производит много шума;
  9. Удобное управление автомобилем и комфорт при движении
  10. Самая экологичная трансмиссия. Она не задымляет настолько сильно атмосферу, как его оппоненты МКПП и АКПП.

Минусы вариатора

  1. Увеличенный расход на обслуживание ТО по сравнению с остальными коробками передач.
  2. Устанавливают на автомобили с максимальной мощностью до 220 сил. Вариаторная коробка передач не любит большие нагрузки на трансмиссию.
  3. Грубая и небрежная эксплуатация ведёт к его быстрой поломке
  4. Эксплуатация авто с CVT не допускается в условиях бездорожья. По отзывам такие агрегаты более чувствительны к агрессивной езде.
  5. Ремонт этой коробки обойдется вам дороже ремонта традиционного автомата.
  6. Вариаторные коробки передач сильно зависимы от работоспособности контроллеров и датчиков.
  7. Если один из датчиков покажит неисправность, это может сказаться на работе вариатора в целом
  8. Необходимость регулярной смены трансмиссионной жидкости. Чтобы масло могло выполнять функции, его уровень должен быть в норме.
  9. Ремонт достаточно дорогостоящий и сложный;
  10. Небольшой ресурс ремня у активного водителя;

Признаки неисправности вариатора

Рассмотрим же основные причины поломки и пути их исправления. Почему, несмотря на прогрессивность конструкции и явно высокий интерес к вариаторам со стороны производителей, многие потребители отказываются от приобретения машин с подобными деталями?

В большинстве случаев неисправность вариатора сложно не заметить. На приборке может загореться лампочка «Service required» или «Slow down». Электроника может начать «давить» мотор и не давать ему развивать обороты выше 2 тыс. об./мин. Также возможно появление различных рывков или толчков во время переключения, посторонних звуков и т. д. Точно установить то, что вариатор неисправен, позволяет комплексная диагностика.

Появление шума объясняется неисправностью подшипников или проблемами с ремнем

Понять, что именно не так, позволяет только комплексная диагностика. Специалисты отмечают, что поиск неисправностей в вариаторе довольно сложный по сравнению с АКПП. Здесь нельзя проверить давление масла, оценить его состояние и дать заключение.

Наиболее частые поломки в вариаторах

  • износ подшипников конусов с характерным гулом автомобиля;
  • рассогласование в работе ведущего и ведомого шкивов и, как следствие, рывки автомобиля при работе;
  • загрязнения радиатора и перегрев автомобиля при работе двигателя;

Износ шкивов большинство сервисов решают путем их шлифовки, однако такая «косметика» не дает значительного эффекта. Более того бытует мнение, что после таких процедур срок службы шкивов значительно сокращается. Сегодня данную методику практически никто не использует. Времена меняются и сегодня нет необходимости что-либо восстанавливать. Любые запчасти, даже для самых «неходовых» коробок можно без проблем достать.

Что делать, если сел аккумулятор — читайте в обзоре от TopGears

Подшипники и шкивы вариаторов в большинстве случаев меняются. Хотя есть среди вариаторов и такие, в которых это сделать невозможно или крайне сложно. По этой причине выполняется полная замена узла в сборе. Проблемы с подшипниками  дают о себе знать характерным гулом, который слышен при определенных условиях. Такой ремонт уже не является чем-то немыслимым и выполняется на большинстве СТО. Подшипники дифференциала выходят из строя по причине перегрева. Однако большой проблемы в этом нет, любые подшипники меняются и их можно купить на портале Термополис, равно как и ремень. Процедура стандартная и сегодня найти специалиста, который правильно ее выполнит не составит труда.

Также к распространенным поломкам можно отнести износ посадочного места редукционного клапана, расположенного в корпусе маслонасоса. В данном случае причина неисправности вариатора заключается в том, что металлическая пыль, попадая на рабочие поверхности, приводит к нарушениям в работе узла. Клапан начинает клинить, в результате давление масла выходит из-под контроля, шкивы начинают не совпадать, а ремень начинает проскальзывать.

Сбои в работе электроники узла также могут вызвать различного рода проблемы вариатора

Неполадками электроники могут служить нарушения контактов в клеммах. Сюда же можно отнести и повреждение жгута электропроводки. Если в работе автомобиля наблюдается своего рода раскачивание в нейтральном положении, то в самую пору обратить внимание на состояние электроники.

Неисправности блока управления вариатора, гидротрансформатора или муфты переднего хода могут привести к проблемам при трогании автомобиля с места или сложностям при переключении передач до конца. Удары при переключении селектора говорят об отклонении давления в магистрали. Причиной неисправности при переключении передач может послужить и лопаточный переключатель. Последствием данной поломки станет проблема при переключении передач вручную.

Свидетельством неисправности вариатора служит запах горелого масла в салоне автомобиля. При проявлении указанного признака стоит проверить уровень и состояние масла. Если в наличии имеется дым, а масло потемнело, то это явные показатели того, что в работе вариатора имеются определенные проблемы.

Автор статьи: TopGears

виды, устройстово и принцип работы

Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент. Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.

Принцип работы коробки передач CVT

Название коробки передач CVT – это ничто иное, как аббревиатура от английского словосочетания Continuously Variable Transmission, что дословно можно перевести, как непрерывно изменяющая передачи. Такой механизм еще называют вариатором или бесступенчатой трансмиссией. Основное отличие от других видов коробок заключается в отсутствии конечного числа фиксированных положений с разными передаточными числами. 

Читайте также: Чем отличается вариатор от автоматической коробки и что лучше.

Строго говоря, вариатор уже давно использовался на различных технических устройствах и транспортных средствах. К ним можно отнести: бензопилы, снегоходы и некоторые станки. Вся эта техника не обладает той мощностью, которая есть у автомобиля, и вариаторы в ней не подвергаются большим нагрузкам. Для установки на современные машины нужен был совершенно иной тип механизма, который был бы способен справляться с поставленными задачами. В результате долгих поисков, инженеры решили эту задачу.

Современная бесступенчатая трансмиссия представляет собой два шкива, соединенных между собой ременной передачей. Ремень изготовлен из сверхпрочных металлических сегментов клиновидной формы, нанизанных на жгут из износостойкого металла. Ведущий шкив соединен с коленчатым валом двигателя, а ведомый через приводные валы с колесами автомобиля. Это самая простая из всех конструкций КПП. При изменении оборотов двигателя и других параметров, диаметр ведущего шкива тоже изменяется, натягивая или ослабляя клиновидный ремень, что приводит к изменению передаточного числа. Размер ведомого шкива также не постоянен, но только за счет инерции и установленных в нем пружин. Всем этим процессом руководит «умная «электроника».

Вариатор в разрезе

Благодаря такому нехитрому устройству, трансмиссия, оборудованная вариатором, позволяет добиться абсолютной плавности хода, независимо от скорости оборотов коленчатого вала. Коробка передач CVT лишена такого понятия, как передача. Передаточное число при движении автомобиля меняется каждую секунду. При этом электроника выбирает оптимальные его параметры с большой точностью. Эти свойства коробки передач породили определенные особенности поведения автомобиля с CVT трансмиссией. Некоторые из них являются преимуществами данного вида трансмиссии, другие ее недостатками.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Устройство механической коробки передач

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

Клиноцепной вариатор

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Как ездить на вариаторе

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Эта трансмиссия обладает большими возможностями, это подтверждает и тот факт, что до 1994 года на гонках болидов Формулы-1 ее нельзя было использовать.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

  • «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
  • «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

Клиноременный вариатор

Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный. В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

Изменение эффективного диаметра

Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше — то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая. Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.

Перемещение происходит за счет давления рабочей жидкости. Причем гидравлическое управление реализовано, как правило, только на ведущем шкиве, ведомый же изменяет свой диаметр за счет натяжения ремня и возвратной пружины. Таким образом, незначительно изменяя давления рабочей жидкости, можно изменять положение шкивов и эффективный диаметр контакта ремня, тем самым в достаточно широком диапазоне изменяя передаточное отношение в трансмиссии. И, что немаловажно, делать это бесступенчато и плавно. Именно в принципе работы вариатора заключаются все его основные преимущества и недостатки.

Тороидный вариатор

Тороидный вариатор

Состоит из двух противоположно направленных конусовидных дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами. Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков, изменяют передаточное отношение. При контакте роликов с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым — по наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого вала. При центральном положении происходит прямая передача.

Читайте также:  Устройство и принцип работы механической коробки передач

Цепной вариатор

Встречается менее редко, чем тороидный и является разновидностью клиноременного вариатора, в котором ремень CVT заменен на стальную цепь. Наиболее известным устройством подобного типа является вариатор Multitronic, которому посвящена наша отдельная статья.

Новинки вариаторов

С каждым годом все больше автопредприятий ставят на свои модели CVT. При этом постоянно улучшая их характеристики и внедряя в агрегаты новые технологии. Одним из последних изобретений является общее детище компании Nissan и JATCO — облегченный и уменьшенный вариатор. Он выполнен в виде аппарата клиноременного типа совмещенного с новой коробкой передач. Данный вид отличается своими серьезными характеристиками:

  • имеет наибольшее передаточное число. Его диапазон увеличен на двадцать процентов от обычного вариатора, поэтому он способен быстрее набирать скорость и тормозить.
    Это число 7.3:1. Оно выше, чем на автоматической коробке передач с семью ступенями;
  • масса нового изобретения уменьшена на 13%
  • оснащен ASC. Эта система подбирает наилучшее передаточное число во время движения, при разгоне и торможении.

Вариатор фирмы JATCO

Сейчас представители компании «Porsche» подтверждают, что ведут разработки по совершенствованию вариатора. Они улучшают характеристики комфортности поездки, разгона и торможения. Увеличивают КПД и уменьшают расход топлива. Хотят сделать такой вариант бесступенчатой трансмиссии, при котором вариатор станет схож с 8-ми ступенчатой АКПП.

Стремление усовершенствовать вариатор и проводимые новые разработки его видов еще раз доказывают, что за ним будущее. Возможно, скоро он полностью заменит привычные механизированные, роботизированные и автоматизированные коробки передач. В особенности делается упор на его гибридные виды, при которых мотор будет работать в оптимальном режиме, а получаемая энергия будет сохраняться в накопителе, а затем расходоваться на движение авто.

Вариаторная коробка передач. Вариатор CVT

Что такое вариатор? Вариатор – это механический узел, предназначенный для передачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колесам. В некотором смысле его можно назвать автоматической коробкой передач, но с совершенно другим принципом передачи крутящего момента.

Классический вариатор — это два раздвижных шкива, соединённых клиновидным ремнем. Вариатор, применяемый в автомобилях, является более сложным устройством, потому что существует необходимость введения «задней скорости» и пониженных передач. В состав вариатора марки CVT (клиноременный вариатор) входят следующие устройства:

  • Раздвижные шкивы – представляют собой две клиновидные «щеки» на одном валу. Приводятся в действие гидроцилиндром, который сжимает диски в зависимости от оборотов, или по управляющему сигналу от блока управления.
  • Клиновидный ремень – изготовлен из двух металлических лент, на которые нанизываются металлические пластинки специальной формы. Элементы располагаются плотно друг к другу, верх пластинки выполнен в виде конуса, а в основании имеются пазы, куда вставляются металлические ленты (для клиноременных вариаторов).
  • Гидротрансформатор – устройство преобразования и передачи крутящего момента, а также плавного начала движения. Более подробное описание в разделе АКПП.
  • Дифференциал – устройство распределения крутящего момента на ведущие колеса.
  • Планетарный механизм задней передачи – устройство, для обеспечения вращения вторичного вала в обратном порядке.
  • Гидравлический насос – устройство, которое приводится в действие гидротрансформатором и предназначено для создания давления рабочей жидкости. Давлением приводятся в действие исполнительные устройства (гидроцилиндры).
  • Блок управления – микропроцессорное устройство для управления исполнительными устройствами вариатора, в зависимости от сигналов, подаваемых с датчиков (местоположения коленвала, контроля расхода топлива, ABS, ESP и др.).

Существуют вариаторы не только с ременным приводом (вариатор CVT), но и цепным. В основном применяется в автомобилях Audi. Крутящий момент передается, так же как и в CVT, только диски сжимают цепь, которая имеет клиновидные оси звеньев. Цепь передает усилие тянущее, а не толкательное как ремень.

Следующий тип вариатора – торовый. В состав такого вариатора входят два клиновидных диска. Один диск является ведущим, второй – ведомым. Между дисками находится ролик, который может перемещаться в вертикальном направлении и вращаться горизонтально вокруг своей оси. Таким образом, ролик может соприкасаться с разными радиусами дисков. При соединении ролика с малым радиусом ведущего диска и с большим ведомого, получается низшая передача. Если наоборот – высшая. Прямая передача – это момент соприкосновения ролика с одинаковыми радиусами дисков. Но такой вариант вариатора не получил большого распространения из-за дороговизны и применения специальных смазывающих материалов.

 

Мы же рассмотрим работу самого популярного у автопроизводителей клиноременного вариатора.

При увеличении оборотов двигателя приводится в действие гидротрансформатор, который передает крутящий момент на первичный вал. На первичном валу установлен ведущий шкив и при воздействии на него гидроцилиндра, «щеки» начинают сходиться, что приводит к увеличению трения между ними и клиновидным ремнем. Далее под действием трения усилие передается на ведомый шкив, который соединен с вторичным валом. «Щеки» ведомого шкива в этот момент максимально сведены, то есть получается низшая передача. Далее при развитии оборотов происходит смена диаметров ведущего и ведомого шкивов. Передаточное число увеличивается максимально.

Ведомый вал вращает дифференциал, к которому присоединены полуоси ведущих колес. Задняя передача обеспечивается подсоединением к ведомому валу планетарного механизма, который и обеспечивает реверсивное движение ведомого вала.

Обеспечивает управление диаметрами шкивом электронная система управления, она же включает, по средствам актуаторов заднюю и пониженную передачу. Как видим, при использовании вариатора нет резких рывков при переключении, обеспечивается более плавный ход и экономия топлива, так как электроника выбирает оптимальный режим оборотов двигателя и передаточное число шкивов. Но уже и не полихачишь!

 

Но нарекания водителей, у которых появились автомобили с вариатором, были в отсутствии характерного урчания двигателя при смене передач как в механической коробке передач. Конструкторы нашли выход – применили псевдо-ступенчатое переключение передач, применив селектор выбора передач. Так, при трогании с места водитель включает первую передачу движения вперед и нажимает на акселератор, затем после достижения определенных оборотов, двигая селектор, включает вторую передачу и т.д. Достигается такое переключение программированием блока управления на фиксированные передаточные числа шкивов. Но возможен переход в полный автоматический режим, в этом случае электроника все выполнит сама. Для включения пониженной передачи селектор переводится в определённое положение и блок управления не включает повышенные передачи, независимо от оборотов работы двигателя.

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

Вариаторы Subaru: Выбор коробки передач

Полная замена масла CVT

(с маслом)

для всех моделей Subaru с вариатором

  • Замена масле на аппарате
  • 14 л оригинального масла Idemitsu

14000 ₽

записаться

Звоните нам по телефону +7 (925) 041 97 17

Как сказал один умный человек, выбор – самый утомительный вид деятельности. Субару и без того непростая машина, так еще приходится ломать голову над выбором коробки передач. Тут представлен весь спектр – и механика, и классический автомат, и агрегат со страшным названием «вариатор».

Как правило, выбирая между первым и вторым типом, люди обходятся без проблем. Энтузиасты экстремального вождения, которым необходим драйв, предпочитают МКПП. Те, кто любит более комфортное передвижение, особенно в условиях городского трафика, останавливаются на АКПП.

Но когда стоит альтернатива – автомат или вариатор, все не так очевидно. Несмотря на то, что автомобили на базе вариатора на российском авторынке встречаются все чаще, информации и статистики накоплено пока недостаточно. Возможно, по этой причине, автомобильная тусовка раскололась на несколько лагерей в отношении такого типа трансмиссии – за и против. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе, чтобы избавиться от сложившихся стереотипов и опасений.

Танцуем «от печки»: что такое вариатор

По традиции немного теории (как же без этого). Слово «вариатор» пока не совсем привычно, но по сути, это та же трансмиссия, то есть устройство, расположенное между двигателем и колесами или другим типом привода, и выполняющее функцию переключения передач. Более того, это одна из разновидностей известной всем автоматической коробки.

А раз так, то невозможно оценить, что лучше, как невозможно ответить, что вкуснее – мясо или рыба. Поэтому мы предлагаем вам просто рассмотреть отличия, преимущества и недостатки вариаторного типа коробки и решить, какая чашка весов перевесит.

Для начала вопрос: можно ли визуально отличить машину с вариатором от машины с АКПП. Считается, что буквенные обозначения S и/или L первых 2 — 3 передач на некоторых модификациях селектора присуще только вариаторной коробке, то время, как на обычном автомате, используется цифровое. Но попробуйте, ради спортивного интереса, сравнить автомобиль Subaru Legacy 2012 с вариатором и Subaru Legacy 2012 турбо с АКПП и вы убедитесь, что неподготовленному водителю сделать это абсолютно нереально. Так что различия будем искать в конструктивной составляющей и в принципе работы.

Вариатор – это трансмиссия, которая управляется извне, не имеет скоростей и изменяет передаточное число от коленвала к колесам плавно, иными словами, бесступенчато. Происходит это автоматически в зависимости от нагрузки двигателя. Собственно, название Continuously Variable Transmission (CVT) возникло, благодаря непрерывно варьируемому передаточному числу. Такая конструкция позволяет добиться плавности движения при переключении передач и использовать мощность двигателя с максимальным КПД, сообразно дорожной обстановке.  

Конечно, обычному автолюбителю вовсе не обязательно глубоко вникать в нюансы, тем более, что обслуживание такой трансмиссии можно проводить только в профессиональных сервисах. Но краткая справка не повредит.

Расширяем кругозор: разновидности вариаторов

Говорят, что прототип вариатора был разработан аж в 15 веке. Использовать его в производственном оборудовании начали в позапрошлом столетии, а на мототехнике (мопедах, снегоходах, скутерах) с начала прошлого. В последнее десятилетие вариатор активно внедряется на многих известных марках автомобилей.

Существует два типа вариаторов, которые используются в автомобильной технике: клиноременной и тороидный.

      • Клиноременной вариатор (Belt CVT) состоит из двух шкивов с конусовидными дисками, соединенных ремнем трапецеидального сечения. При движении шкива ремень попадает между его частями, подобно клину, что и породило такое название. Непрерывное движение шкивов приводит к постоянному изменению передаточного числа.
      • Тороидный вариатор в отличие от клиноременного, не имеет ременного привода. Движение обеспечивается за счет трения между двумя дисками, имеющими сферическую поверхность, и роликом, зажатым между ними, а положение ролика отвечает за изменение передаточного числа. На практике такая трансмиссия почти не применяется.

Скованные одной цепью, связанные одной целью: вариаторы Субару

Subaru в числе первых начала оснащать свои модели бесступенчатой трансмиссией. Первоначально это были клиноременные механизмы, которые не могли справиться с большим крутящим моментом, благодаря чему заслужили репутацию слабых трансмиссий для малолитражек. 

Некоторые автопроизводители пробовали использовать армированный ремень, но оказалось, что он имеет определенный предел гибкости и ограниченный минимальный радиус шкива. В 80-е годы 20 века именно инженеры Субару предложили более надежную альтернативу, заменив эластичный ремень приводом из металлических звеньев. Так была решена основная проблема вариатора – недолговечность.

Тем не менее, внедрение вариаторов на Субару было отложено на длительное время, и только весной 2009 г. компания анонсировала новую версию вариатора, получившую название Lineartronic.

Subaru Lineartronic CVT стал первой бесступенчатой трансмиссией цепного типа. Принцип действия цепного вариатора радикально не отличается от работы ременного, но на мощные автомобили устанавливается именно он. Сначала таким вариатором комплектовались Outback, а позже и другие модели: с 2010 г. Impreza и Exiga, с 2011 г. Forester, с 2012 г. Legacy.

Цепь, которая используется в вариаторах CVT, выполнена по принципу велосипедной, но, естественно, она намного более сложная. Такая цепь очень гибкая, потому что состоит из огромного количества пластинок и осей для их соединения. Большая гибкость обеспечивает возможность устанавливать шкивы меньшего радиуса и увеличивать диапазон работы.  При этом, клиноцепной вариатор занимает существенно меньше места, чем клиноременный, освобождая дополнительное пространство для водителя и переднего пассажира.

В настоящее время Субару оснащены трансмиссиями Lineatronic двух вариантов: машины до 2012 г. выпуска комплектовались вариаторами CVT 1-го поколения с заводским обозначением TR690, с 2013 г. – вариаторами 2-го поколения TR580. При аналогичном принципе действия эти разновидности имеют конструктивные отличия, в частности, у TR690 гидроблок размещен снизу, а у TR580 сверху. По мере развития вариаторов выпускаются новые модификации обоих поколений, например, TR690 был усовершенствован для повышения крутящего момента.

На чашках весов: плюсы и минусы вариаторов

Начнем, как говорится, с хорошей новости, а именно, с преимуществ.

Первый плюс, скрытый в самом названии Continuously Variable Transmission, это плавность, о которой любой владелец авто с АКПП может только мечтать. Второй – в сравнении с механикой вариаторы обладают более высокой динамикой и позволяют быстрее набирать скорость при оптимальной нагрузке на мотор и привод.  Далее – благодаря эффективной эксплуатации двигателя, CVT расходует топлива несколько меньше, чем аналогичные автомобили с классическим автоматом. Еще – вариатор достаточно надежен и нуждается в обслуживании реже, чем другие модели. Более тихую работу пары «шкив-цепь» сложно отнести, как к преимуществам, так и к недостаткам. Как говорится, каждому свое. Впрочем, любители фирменного субаровского рева могут использовать типтроник для эмуляции переключения скоростей.

А теперь к новостям не очень приятным. Как и всё в этом мире, вариаторы, увы, грешат рядом недостатков. Прежде всего, lineartronic Subaru дорог в обслуживании. При замене масла в вариатор Субару можно заливать только специальную трансмиссионная жидкость, а она дороже масла для автомата. Если Lineatronic все же удастся «убить», то ремонт будет очень сложным и очень дорогим. Есть и другие проблемы, например, с буксировкой. При необходимости отбуксировать неисправный автомобиль рекомендуется двигаться со скоростью не выше 20 км в час и на расстояние не более 5 км. Что касается буксировки прицепа на автомобиле с вариатором, то этот вопрос решается путем установки дополнительного выносного радиатора, это позволит беспрепятственно «цеплять» прицепы для различного груза и водной техники и даже туристические трейлеры.

Предупрежден, значит, вооружен: что вредно для LINEARTRONIC

Хотя, береженого Бог бережет. Чтобы избежать ремонта вариатора, нужно просто знать несколько простых правил и придерживаться их.

  • Не доверяйте утверждению, что масло в вариаторе можно не менять на протяжении всего срока службы. Узнайте, когда нужно производить замену, и какая жидкость подходит, в статье «На каком пробеге менять масло в вариаторе CVT Subaru» .
  • Помните, что этот агрегат создан не для гонок, поэтому не допускайте рваного ритма езды – резкого старта и резкого торможения.
  • Прежде, чем начать движение в зимний период, обязательно прогрейте машину на малых оборотах.
  • При движении по дороге с плохим покрытием или при необходимости буксировки старайтесь минимизировать нагрузки.

В общем, создайте вариатору оптимальные условия функционирования, и у вас не будет проблем с автомобилем. Ведь как ни крути, CVT цепного типа считается самой технологичной на сегодняшний день трансмиссией.

И в завершении краткое резюме. Если вы любите погонять, и вам нужен автомобиль со спортивным характером, то больше подойдет Субару с механикой. Если вы цените простоту управления и комфорт, вас не смущает более низкие КПД и динамика разгона, чем у механики и вариатора, толчки при переключении и более высокий расход топлива и масла – автомат для вас.

Если вы выбираете мягкость хода, идеальную плавность при движении, динамичный разгон, экономичный расход топлива, но при этом готовы к дополнительным расходам (на специальное масло для вариатора, на дорогой ремонт в случае поломки), то смело покупайте авто на базе вариатора.

Будем рады продолжить разговор. Звоните или пишите. Наш тел. +7 (925) 041-97-17, e-mail: [email protected].

Обслуживание и ремонт трансмиссии цепных скутеров на примере BM

Обслуживание и ремонт трансмиссии цепных скутеров на примере BM Mint

Ссылка на сцепление в сборе: https://motochasti.ru/stseplenie-suzuki-ran-gemma-bm-mint.html

Многие владельцы и не подозревают, что в «ноге» их скутера может статься не классический клиноременный вариатор, а цепная передача. В инструкции по эксплуатации написано мало, а о ремонте и вовсе ни слова. Постараемся восполнить пробел.
Пара слов о конструкции. Передача состоит из двух звездочек (ведущей и ведомой), роликовой цепи и двух успокоителей. Ведущая звездочка закреплена на барабане центробежного сцепления. Когда двигатель заглушён или работает на холостом ходу, барабан не связан с цапфой коленчатого вала. Когда вы повысите обороты коленчатого вала двигателя, колодки сцепления, расположенные на цапфе, разойдутся и благодаря силе трения передадут крутящий момент на барабан сцепления и ведущую звездочку цепной передачи. Ведомая звездочка жестко закреплена на валу редуктора заднего колеса. Цепь, соединяющая звездочки, втулочно-роликовая.
Чтобы мотор не впал в бессрочный транс и цепь служила дольше, трансмиссия закрыта герметичным кожухом, а он частично заполнен маслом. Ваша миссия — периодически проводить техобслу-
живание, а оно сводится: первое, к контролю за уровнем масла, и второе — вовремя его менять.
Проверять уровень масла нужно после длительной стоянки или если обнаружите потеки на кожухе. Но первый раз загляните в него сразу после покупки скутера.

Когда вы открутите болт — из контрольного отверстия, оттуда должно потечь масло.   Чтобы слить масло, открутите сливную пробку в задней части кожуха трансмиссии.   Заливная горловина закрыта пластмассовой резьбовой пробкой. Рядом выбиты цифры — приблизительная вместимость кожуха.
   

 

 


Установите «табуретку» на центральную подставку на горизонтальной площадке. Выкрутите винт из контрольного отверстия — оно расположено чуть ниже середины крышки кожуха. Если уровень в норме, масло из него должно потечь тонкой струйкой. Не течет? Чуть наклоните скутер на себя. Опять «сухо»? Значит, долейте масло — оно должно быть той же марки, что уже залито. Если же масло меняете,
можно использовать любое моторное. Единственное, что оговаривает изготовитель, его вязкость — 10W40. Выкрутите пробку в задней верхней части кожуха. На его отливке обычно указано, сколько масла нужно залить, но приблизительно. В нашем случае — 450 мл. Но если по уму, — заполняйте кожух до момента, пока масло не намнет переливаться из контрольного отверстия.
Перед разборкой трансмиссии масло слейте. Открутите пробку, расположенную в низу его задней части. К сожалению, это не самая низшая точка кожуха. Немного масла (около 70 мл) останется в приливе передней части и вытечет, как только вы открутите винты крепления
крышки. Будьте наготове: переставьте емкость, в которую сливали масло, к этому месту и заранее запаситесь тряпками или ветошью, чтобы вытереть лужицы.
Масляный насос системы раздельной смазки расположен в задней части «ноги» под отдельной крышкой. Снимите эту крышку. Не трогая масляные шланги, открутите болты крепления насоса, выньте его из посадочного места и отведите вверх. Затем снимите крышку корпуса трансмиссии. Рычаг кикстартера, в принципе, можно не трогать, но мы его демонтировали -без него удобнее откручивать винты крышки. Эти винты разные по длине -при сборке не перепутаете.

Снимите крышку полости, в которой расположен масляный насос.   Демонтирование насоса.  
   
  Крышка редуктора с механизмом кикстартера (на него показывает стрелка). Без надоности не разбирайте: не соберете.  
   

 


Открутив винты крышки кожуха, обстучите ее киянкой или деревянным бруском — легче отделится. Под ней установлена картонная прокладка — постарайтесь ее не повредить. Когда крышку снимете, увидите механизм кикстартера: обследуйте его. Если не заметили ничего, вызывающего настороженность, отложите узел в сторону.
Осмотрите цепной привод — цепь, два ее успокоителя и зубья звездочек. Эти детали не должны быть поврежденными. Определите величину люфта цепи. Если ее можно оттянуть больше чем на 10 мм от условной прямой линии, замените — ремонтировать ее нельзя (многие по невежеству укорачивают на пару звеньев). Снять цепь можно двумя способами: демонтировав ведомую или же ведущую звездочки вместе с центробежным сцеплением.

  Свободный ход новой цепи.  
   


Чтобы снять ведомую, удерживая при этом выступающий конец болта пассатижами, открутите (ключом «на 10») гайку.
Демонтировать ведущую звездочку нужно в случае, если хотите осмотреть или заменить детали центробежного сцепления. Для этого заклиньте жалом отвертки зубчатый венец шестерни пускового механизма и открутите гайку ключом «на 17». Под гай-
кой — храповая шестерня кикстартера и еще несколько деталей. Запомните, как они расположены, чтобы не перепутать при сборке последовательность их установки.

Чтобы открутить гайку крепления барабанного центробежного сцепления, нужно заклинить барабан отверткой..   Успокоители цепи свободно надеты на приливы картера  
   
  Открутив гайки, снимите блок ведомой звездочки и ведущей шестерни..  
   


Снимите с шейки коленчатого вала ведущую звездочку, выполненную одним
целым с барабаном сцепления, а затем основание сцепления с грузиками. Осмотрите детали, чтобы убедиться, что:
— грузики не болтаются на осях;
— рабочая поверхность грузиков не изношена и без повреждений;
— пружины с усилием сжимают грузики;
— на рабочей поверхности барабана сцепления нет трещин или выработки;
— зубья звездочки не изношены, без заусенцев или других повреждений.
Детали с перечисленными дефектами замените.
Сборка — в обратной последовательности. Перед установкой крышки протрите прокладку от масла, осмотрите ее. Обнаружите повреждения — замените. Винты крепления крышки затяните «по кругу» в несколько приемов, не прикладывая чрезмерных
усилий. Как залить масло, — описано выше.
Перед установкой масляного насоса на место осмотрите шланги — не перетерлись ли они в местах перегиба об острый угол? Для себя отметьте: при такой конструкции привода маслонасос подает масло в двигатель только на ходу, когда крутится заднее колесо. Работающий двигатель при остановке скутера смазывается остатками масла, но их надолго не хватит. Поэтому не давайте мотору долго работать, когда скутер недвижим — сразу после остановки заглушите.
Вообще-то, цепная трансмиссия надежна и долговечна. Если ее не «насиловать» перевозкой чрезмерных грузов и не «козлить» на каждом светофоре, не забывать проверить уровень масла, то «радости», связанные с ее ремонтом, обойдут вас стороной.

Так выглядит трансмиссия: 1 — шестерня электростартера, 2 — основание с грузиками, 3 — барабан центробежного сцепления, 4 — ведущая звездочка, 5 — цепь, 6 — рычаг механизма блокировки заднего колеса при запуске кикстартером, 7 — успокоители, 8 — масляный насос, 9 — ведомая звездочка с ведущей шестерней редуктора (шестерня на снимке не видна), 10 — ведомая шестерня редуктора, 11 — полость, где остается масло при выкрученной сливной пробке
   

плюсы и минусы вариаторной коробки передач на авто, надежность и что такое CVT

Вариаторная бесступенчатая коробка передач поддерживает двигатель в необходимом тонусе и регулирует потребление топлива, позволяя хорошо сэкономить. За счет отсутствия ступеней, трансформация передаточного числа происходит плавно и без рывков. Плюсы и минусы вариатора, а также чем он лучше других КПП, мы рассмотрим далее в статье.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Принцип работ

Вариативная КПП делится на несколько типов:

  • цепные;
  • клиноременные;
  • тороноидальные.

Тороноидальные не так популярны, как клиноременные, в основном потому, что устанавливаются на заднеприводные и полноприводные автомобили, у которых двигатель находится продольно.

О коробке вариатор и сколько она служит, узнаем из видеоролика Вести РФ.

В настоящее время клиноременный вариант – самый популярный тип вариаторной коробки передач. Суть качественного ремня в том, что в разрезе он приобретает вид трапеции и вклинивается в шкив боковыми поверхностями. Чтобы понять устройство на основе работы этого ремня, представим перед собой две похожие трубки, которые находятся рядом в вертикальном положении. Если скрутить их друг с другом резинкой и начать крутить одну трубку, вторая повторит движения первой, причем подстраиваясь под ту же скорость, которой следует первая трубка.

Что такое коробка передач CVT и в чем заключается ее надежность, узнаем из видео Artur Bogomolov.

Если одну из двух деталей заменить трубкой большего размера, тогда их скорость будет заметно различаться: трубка с большим диаметром будет вращаться медленнее, что в целом нарушит ритм их слаженной работы. В этом и заключается принцип действия коробки передач: цилиндры постоянно изменяют свой размер, и за счет этого происходит работа.

Галерея «Типы вариаторных КПП»

На картинках можно увидеть виды коробок переключения передач.

В составе КПП находятся конусообразные шкивы, которые «смотрят» друг на друга острыми концами и упираются в клиновидный ремень. Конусы сходятся и расходятся, изменяя размер поверхности шкивов. Когда они отстраняются друг от друга, ремень приобретает горизонтальное положение, становясь ребрами, и проваливается в середину шкива, охватывая меньший радиус его размера.

Если концы встречаются, ремень натягивается и охватывает больший радиус шкива. Работу шкивов тщательно контролирует гидравлическая система. Она наблюдает за тем, чтобы концы конусов равномерно сходились и расставались. Как в случае с примером, где фигурировали трубки, один из конусов является ведущим, а второй ведомым. Один шкив находится на основном валу, который идет от мотора. Второй шкив идет на валу от колес автомобиля.

Благодаря работе шкивов и их удобному расположению, получается бесступенчатая трансмиссия. Передаточное отношение имеет обширные «горизонты». Когда мы сдаем на машине назад, вариатор активирует узел, который задает кружение выходного вала в обратном направлении. Плюсы и минусы вариатора CVT в машине узнаем ниже.

Вариатор фирмы JATCO

Основные достоинства и недостатки

Начнем с плюсов и выясним, чем лучше вариатор:

  1. Рывки и скачки для его конструкции не характерны. В то же время он разгоняется быстрее, ведь КПП вариатор бесступенчатый, и им легче управлять.
  2. Автомобиль, оснащенный вариатором, не заглохнет на светофоре в пробке и не станет барахлить на подъеме, ведь он плавно трогается с места.
  3. Его особенности – 2 педали и простота управления.
  4. Не шумит и не издает рычащих звуков.
  5. Экономнее относится к топливу и это связано с равномерным разгоном и ходом.
  6. Для водителей, которые заботятся об окружающей среде, вариатор отличное решение, потому что это экологическая трансмиссия. Она не выпускает в воздух столько ядовитых испарений, сколько механика и автомат.

Чем плох вариатор на авто?

  1. Большие обороты на ХО для вариаторной коробки позволительны только на короткий срок. Долго так ехать невозможно.
  2. Езда на вариаторе подразумевает покупку специальной жидкости для качественной работы клиновидного ремня. Значит, на жидкость такого типа придется раскошелиться, да еще и отыскать ее проблема.
  3. Если не соблюдать условия, в которых вариатор хорошо себя чувствует, это приблизит время его смерти. А как следствие – дорогостоящий и длительный ремонт.

К поломкам может привести пагубное влияние автолюбителя. Если не проходить плановый техосмотр, это гарантирует проблемы, которые потом выльются в денежные растраты.

Автомобильный вариатор и его плюсы и минусы освещены в ролике от канала АВТОСАЛОН.

Разрыв и другие повреждения ремня – все еще № 1 в списке поломок вариатора.

Чтобы избежать неприятностей, нужно всегда помнить:

  1. Резкое вдавливание педали тормоза в пол почти всегда гарантирует появление трещинок на ремне.
  2. Если постоянно инициировать внезапные торможения, в итоге ремень протрется и лопнет.
  3. Если в клеммах будут нарушены контакты, это приведет к ошибкам в работе узловой системы, и как следствие – повлияют на вариатор.
  4. Когда автомобиль находится в нейтральном положении и вдруг совершает ритмичные покачивания, возможно проблема в электропроводке. Даже микроскопический разрыв жгута приведет к проблемам в вариаторе.
  5. Симптом вышедшей из строя вариаторной коробки передач – аромат гари в салоне.

Минусы вариатора Митсубиси осветит автор видео Александр Степанов.

Чем вариатор отличается от других видов трансмиссий?

Самая популярная КПП – механика. Она состоит из трех валов (ведущий, промежуточный и зависимый), если машина заднеприводная, а двигатель находится в продольном положении. В случае с передним приводом у коробки насчитывается два вала: входящий и выходящий.

В классике переключение контролируется гидроблоком, а в современных вариантах – электроникой.

КПП автомат имеет несколько возможностей передвижения:

  • экономная езда;
  • обычная езда;
  • спортивная езда.

Классика зарекомендовала себя надежностью. Такая коробка передач выжимает без проблем до 400 тысяч км пробега. Условие – правильная эксплуатация. Как и с другими вариантами КПП, в радиатор нужно заливать качественную ОЖ. Среди автоматических коробок передач есть вариант с ручным переключением, которое так любят многие автолюбители.

КПП «Робот» — своеобразный гибрид. Это механика, где передачи переключаются электроникой. Здесь есть две педали и сцепление, но нет гидротрансформатора. Эта коробка передач характеризуется рывками при переключении скоростей. Это особенно заметно на фоне вариатора, у которого нет ни рывков, ни толчков.

В последнее время на рынке появилась новинка — автомобиль, где есть два сцепления в КПП. Одно из них несет ответственность за четные передачи, другое – нечетные. Это нововведение исключило временные «провисания» робота, когда переключение передач длилось до 3 секунд.

 Загрузка …

Видео «Автомат или Вариатор»

Надежен ли в автомобиле вариатор? Или лучше коробка автомат? О плюсах и минусах трансмиссий расскажет Avto-Blogger.ru.

CVTs Часть 1 Принципы и типы

Часть 1: Принципы работы вариатора.

В любом применении, будь то на шоссе или бездорожье, бесступенчатая трансмиссия (CVT) может использоваться в качестве механизма, обеспечивающего автомобилю точный разброс передаточных чисел, который ему нужен. С этим типом трансмиссии цель состоит в том, чтобы попытаться сохранить частоту вращения двигателя на определенной точке или в оптимальной точке, независимо от того, является ли приоритетом оптимизация экономии топлива или максимизация мощности или крутящего момента, передаваемых на ведущие колеса или навесное оборудование.Чтобы проиллюстрировать, что такое вариатор и как он работает, Lubrizol создал два видеоролика: в одном подробно рассказывается о цепном вариаторе, в другом — о вариаторном приводе с нажимным ремнем, в обоих — примеры вариатора легковых автомобилей.

В целом, основным преимуществом бесступенчатой ​​трансмиссии является его способность поддерживать как можно более постоянную частоту вращения двигателя. Большинство двигателей предпочитают установившийся режим работы. Ненужное дополнительное топливо сжигается во время переходных режимов и когда двигатели ускоряются и замедляются во время переключения передач; драгоценный вращательный и продольный импульс также теряется во время этих процессов.Использование вариатора вместо обычной механической коробки передач может помочь устранить эти проблемы.

Варианты автомобильных и внедорожных вариаторов

Теоретические преимущества бесступенчатого привода настолько привлекательны, что автопроизводители, поставщики T1 и изобретатели-одиночки разработали и запатентовали бесчисленное количество устройств. Из них только несколько базовых типов дошли до серийного производства, хотя еще несколько утверждают, что они близки к производству. В основном вариаторы могут быть механическими, с ремнями, шкивами, конусами или тороидальными секциями; смешение крутящего момента между ДВС и источниками электроэнергии, как на Toyota Prius и других гибридных легковых автомобилях; или гидравлический.Последние, используемые в основном в тяжелом внедорожном секторе, а также на легкой технике, такой как садовые тракторы и косилки, изменяют скорость и направление транспортного средства с помощью системы гидравлических насосов и двигателей.

Применения для дорожных вариаторов

Для применения на шоссейных вариаторах, как правило, в легковых автомобилях малого и среднего размера, предпочтительным устройством является трансмиссия с ремнем и цепью. Сегментированный металлический ремень или цепь проходит между двумя наборами конических шкивов, каждая пара может перемещаться внутрь или в стороны, чтобы регулировать свой эффективный радиус.Давление гидравлической жидкости необходимо для удержания ремня прижатым к поверхностям шкивов, чтобы он мог передавать крутящий момент от входной пары шкивов к ремню, а затем обратно к комплекту выходных шкивов. Разные диаметры двух комплектов шкивов обеспечивают плавное изменение передаточного числа трансмиссии.

Жидкость в вариаторе выполняет еще одну важную функцию: помогает контролировать трение на стыке ремня и шкива. Здесь инженерам по жидкостям приходится нелегко. Жидкости с высокими характеристиками трения металл-металл позволяют разработчикам трансмиссии снизить давление зажима и при этом добиться такой же передачи крутящего момента через эту границу раздела.Чем ниже силы зажима ремня, тем выше становится эффективность вариатора, поскольку есть двойная выгода: уменьшение паразитных потерь в насосе и уменьшение потерь на трение в системе вариатора.

Однако с увеличением трения появляются недостатки в других частях трансмиссии, включая пусковое устройство. Будь то муфта запуска или обычный гидротрансформатор с муфтой блокировки гидротрансформатора, более высокое трение металла о металл на стыке ременного шкива означает большую чувствительность к повышенному трению в этих пусковых устройствах.

Вариаторы для сельхозтехники

Вариаторы для сельскохозяйственных тракторов могут быть гидростатическими, механическими или их комбинацией. Производители оборудования склонны отдавать предпочтение одному или другому — различия будут рассмотрены далее во второй части этой серии.

Основным преимуществом вариатора в сельском хозяйстве является его способность приводить в действие силовой агрегат внутреннего сгорания на фиксированной оптимизированной скорости, позволяя двигателю оставаться в оптимальном режиме для улучшения расхода топлива и снижения выбросов выхлопных газов.Однако есть важные недостатки, такие как высокие паразитные потери, связанные с работой нескольких гидравлических насосов и двигателей в трансмиссии.

Вариаторы для спецтехники

Есть аналогичные преимущества в строительном секторе, хотя в данном случае главное преимущество заключается не столько в экономии топлива, сколько в поддержании постоянной путевой скорости для повышения эффективности работы и снижения утомляемости водителя. Вариаторы позволяют не зависеть от скорости движения и скорости агрегата от оборотов двигателя.Это резко контрастирует с традиционными применениями, где передаточные числа фиксированы, и оператору приходится постоянно корректировать и идти на компромиссы. Бесконечный диапазон передаточных чисел вариатора всегда позволяет подобрать частоту вращения двигателя в соответствии с требованиями автомобиля.

Развитие легковых автомобилей и внедорожников

В течение многих лет ременно-шкивные системы, характерные для вариаторов легковых автомобилей, страдали ограничениями с точки зрения допустимого крутящего момента, ограничивая их использование небольшими моделями с более низким выходным крутящим моментом.Однако в последнее время стали появляться системы от таких поставщиков, как Jatco, с более высоким номинальным крутящим моментом, что делает их подходящими для многих современных кроссоверов и минивэнов с передним приводом, особенно тех, которые продаются японскими брендами. Однако традиционные заднеприводные (RWD) пикапы и внедорожники с кузовом на раме еще какое-то время будут полагаться на ступенчатую планетарную автоматику.

В целом, популярность вариаторов растет среди производителей внедорожной техники, а также на рынке легковых автомобилей, особенно в Японии, США и Китае.Одной из заметных разработок в секторе внедорожников является Dana Rexroth HVT, гидромеханическая трансмиссия с регулируемым приводом, которая объединяет преимущества гидростатического привода и механической передачи мощности. Плавно действующая гидростатическая система управляет запуском, изменением направления и работой на низкой скорости, переходя на более эффективный путь механического крутящего момента для перехода между рабочими зонами или участками дороги с высокой скоростью. В результате, по словам компаний, при смешанном режиме эксплуатации достигается 25-процентная экономия топлива.

Бесступенчатые трансмиссии: теория и практика (Технический отчет)

Бичли, Норман Х. и Фрэнк, Эндрю А. Бесступенчатые трансмиссии: теория и практика . США: Н. П., 1979. Интернет. DOI: 10,2172 / 5529813.

Бичли, Норман Х., & Франк, Эндрю А. Бесступенчатые трансмиссии: теория и практика . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5529813

Бичли, Норман Х. и Фрэнк, Эндрю А. Ср. «Бесступенчатые трансмиссии: теория и практика». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5529813. https://www.osti.gov/servlets/purl/5529813.

@article {osti_5529813,
title = {Бесступенчатые трансмиссии: теория и практика},
author = {Бичли, Норман Х.и Фрэнк, Эндрю А.},
abstractNote = {Рассматриваются и сравниваются пять основных принципов, которые можно использовать при разработке бесступенчатых трансмиссий (CVT) для автомобилей. К ним относятся: гидростатический, тяговый привод (клиновой ремень и роликовый контакт), обгонная муфта, электрическая и многоскоростная коробка передач с проскальзывающей муфтой. В Приложении A обсуждаются коммерчески доступные вариаторы, подходящие для автомобилей, а в Приложении B описаны программы исследований и разработок для вариаторов.},
doi = {10.2172/5529813},
url = {https://www.osti.gov/biblio/5529813}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1979},
месяц = ​​{8}
}

Что такое вариатор (бесступенчатая трансмиссия) и как он работает?

вариатор! Большинство из вас слышали об этом термине, когда хотели купить безредукторный скутер или автомобиль с автоматической коробкой передач. Это расшифровывается как Continuous Variable Transmission, одна из форм автоматической трансмиссии на двухколесных и четырехколесных транспортных средствах.

Краткая история вариатора

Вы будете удивлены, узнав, что именно великий изобретатель и художник Леонардо да Винчи впервые в 1490 году нарисовал первый в истории эскиз устройства, которое станет самой ранней моделью вариатора. были замечены на автомобилях DAF в 1950-х годах. Только в 2000-е годы вариаторная трансмиссия вышла на первый план в автомобилях и безредукторных скутерах.

(Система вариатора, установленная на транспортном средстве)

Как работает вариатор?

В отличие от обычной автоматической трансмиссии, вариатор не использует шестерни. Вместо этого он имеет два шкива, диаметры которых варьируются и соединены ремнем или цепью. Один конец соединен с двигателем, а другой — с колесами, на которые передается мощность. Шкивы подвижны, и по мере приближения друг к другу ремень или цепь перемещаются выше, увеличивая диаметр шкивов и наоборот.

(Модель гибридной системы вариатора)

Когда входной шкив становится меньше, а выходной шкив становится больше, это переводится в более низкое передаточное число (которое представляет собой количество вращений вала за каждый оборот двигателя, следовательно, передаточное число). Пока автомобиль набирает обороты и ускоряется, шкивы продолжают менять свой диаметр и снижают частоту вращения двигателя (об / мин) для спокойного движения или набора оборотов для быстрого обгона.

Каково чувство вождения автомобиля с вариатором?

0 Комментарии

Каждый автомобиль с вариатором будет иметь эту маркировку на ручке переключения передач.P-R-N-D-L (Parked-Reverse-Neutral-Drive-Low), которые не требуют пояснений, за исключением «Low», что означает низкое передаточное число. Когда вы включаете функцию «Низкий», автомобиль развивает более высокие обороты и создает больший крутящий момент, который может потребоваться для подъема груза, подъема по склону или выхода из застрявшей ситуации. Конечно, в пространстве для ног всего две педали (тормоза и акселератор), что может сбить с толку людей, которые привыкли иметь три педали (включая сцепление). Когда вы нажимаете на педаль акселератора, машина очень быстро набирает обороты, это нормально, а затем успокаивается после того, как набирается импульс.Не чувствуется, как машина переключает передачи или внезапно кренится при ускорении, потому что нет никаких передач.

Чтобы быть в курсе последних автомобильных новостей и обзоров, подписывайтесь на carandbike.com в Twitter, Facebook и подпишитесь на наш канал на YouTube.

Бесступенчатая коробка передач | Трактор и строительный завод Wiki

Бесступенчатая трансмиссия ( CVT ) — это трансмиссия, которая может плавно переключаться посредством бесконечного числа эффективных передаточных чисел между максимальными и минимальными значениями.Это контрастирует с другими механическими трансмиссиями, которые предлагают фиксированное количество передаточных чисел. Гибкость вариатора позволяет ведущему валу поддерживать постоянную угловую скорость в диапазоне скоростей на выходе. Это может обеспечить лучшую экономию топлива, чем другие трансмиссии, позволяя двигателю работать с наиболее эффективными оборотами в минуту (об / мин) для различных скоростей транспортного средства. В качестве альтернативы его можно использовать для максимизации производительности транспортного средства, позволяя двигателю вращаться с частотой вращения, при которой он производит пиковую мощность.Обычно это выше, чем частота вращения, при которой достигается максимальная эффективность.

A Вариатор с цепным приводом

Принцип вариатора

Многие небольшие тракторы для дома и сада имеют простые вариаторы с резиновым ремнем. Например, в линейке небольших грузовых автомобилей John Deere Gator используется ремень с системой конических шкивов. Они могут обеспечивать изобилие мощности и развивать скорость 10–15 миль в час (16–24 км / ч), и все это без использования сцепления или переключения передач. Почти все снегоходы, старые и новые, а также мотороллеры используют вариаторы, обычно с резиновым ремнем и регулируемым шкивом.

Некоторые комбайны имеют вариатор. CVT позволяет регулировать поступательную скорость комбайна независимо от частоты вращения двигателя. Это позволяет оператору замедлять или ускоряться по мере необходимости, чтобы приспособиться к изменениям толщины культуры.

CVT используются в авиационных системах выработки электроэнергии с 1950-х годов, а в гоночных автомобилях Formula 500 Американского клуба спортивных автомобилей (SCCA) — с начала 1970-х годов.CVT были запрещены в Формуле 1 в 1994 году из-за опасений, что команды с лучшим финансированием будут доминировать, если им удастся создать жизнеспособную трансмиссию F1 CVT. [1] Совсем недавно были разработаны системы вариатора для картинга, которые, как было доказано, повышают производительность и ожидаемый срок службы двигателя. В линейке внедорожников Tomcar также используется система вариатора.

Некоторые сверлильные станки и фрезерные станки содержат вариатор на основе шкива, где выходной вал имеет пару регулируемых вручную половин конического шкива, через которые проходит широкий приводной ремень от двигателя.Шкив двигателя, однако, обычно имеет фиксированный диаметр или может иметь ряд ступенек заданного диаметра, что позволяет выбирать диапазоны скоростей. Маховик на сверлильном станке, отмеченный шкалой, соответствующей желаемой скорости машины, установлен на системе понижающей передачи, чтобы оператор мог точно контролировать ширину зазора между половинами шкива. Таким образом, ширина зазора регулирует передаточное отношение между фиксированным шкивом двигателя и регулируемым шкивом выходного вала, изменяя скорость патрона.В ременной передаче используется натяжной ролик, который компенсирует провисание ремня или ослабляет его при изменении скорости. В большинстве случаев скорость необходимо изменять при работающем двигателе.

CVT следует отличать от трансмиссий Power Sharing Transmission (PST), используемых в новых гибридных автомобилях, таких как Toyota Prius, Highlander и Camry, Nissan Altima и гибридных внедорожниках Ford Escape новой модели. Технология CVT использует только один вход от первичного двигателя и обеспечивает регулируемые выходные скорости и крутящий момент; тогда как технология PST использует два входа первичного двигателя и меняет соотношение их вкладов в выходную скорость и мощность.Эти передачи принципиально разные. Однако гибриды Mitsubishi Lancer, Honda Insight, Honda Fit и Honda CR-Z, Nissan Tiida / Versa (только модель SL), Nissan Cube, Juke, Rogue, Altima, Murano, Maxima, Honda Capa, Jeep Patriot и Compass использовать вариатор.

Toyota Super CVT — i

Шкив переменного диаметра (VDP) или привод Ривза [править | править источник]

В этой наиболее распространенной системе вариатора [2] есть два клиноременных шкива, которые разделены перпендикулярно их осям вращения, между которыми проходит клиновой ремень.Передаточное число изменяется путем перемещения двух шкивов одного шкива ближе друг к другу и двух шкивов другого шкива дальше друг от друга. Из-за V-образного поперечного сечения ремня это заставляет ремень двигаться выше на одном шкиве и опускаться на другом. Это изменяет эффективный диаметр шкивов, что, в свою очередь, изменяет общее передаточное число. Расстояние между шкивами не меняется, как и длина ремня, поэтому изменение передаточного числа означает, что оба шкива должны регулироваться (один больше, другой меньше) одновременно, чтобы поддерживать необходимое натяжение ремня. .

Клиновой ремень должен быть очень жестким в осевом направлении шкива, чтобы совершать только короткие радиальные движения при скольжении в шкивы и выходе из них. Этого можно добиться с помощью цепи, а не однородной резины. Чтобы выскочить из шкивов, одна сторона ремня должна давить. Это опять же можно сделать только с цепочкой. Каждый элемент цепи имеет конические стороны, которые идеально подходят к шкиву, если ремень движется по крайнему радиусу. По мере того, как ремень входит в шкивы, площадь контакта уменьшается.Площадь контакта пропорциональна количеству элементов, поэтому в цепи много очень мелких элементов. Форма элементов определяется статикой колонны. Толщина ремня в радиальном направлении — это компромисс между максимальным передаточным числом и крутящим моментом. По той же причине ось между шкивами максимально тонкая. На шкивы нанесена пленка смазки. Он должен быть достаточно толстым, чтобы шкив и ремень никогда не соприкасались, и он должен быть тонким, чтобы не тратить энергию, когда каждый элемент погружается в смазочную пленку.Кроме того, элементы цепи стабилизируют около 12 стальных лент. Каждая полоса достаточно тонкая, чтобы легко гнуться. При изгибе он имеет идеальную коническую поверхность на боку. В стопке лент каждая лента соответствует немного разному передаточному отношению, поэтому они скользят друг по другу и нуждаются в масле между ними. Также внешние ленты скользят по стабилизирующей цепи, а центральная лента может использоваться как звено цепи. [примечание 1]

Nissan Motors Extroid CVT

Тороидальный или роликовый вариатор (Extroid CVT) [редактировать | править источник]

Тороидальные вариаторы состоят из дисков и роликов, которые передают мощность между дисками.Диски можно изобразить как две почти конические части, расположенные один за другим, со сторонами, выпуклыми так, чтобы эти две части могли заполнить центральное отверстие тора. Один диск — это вход, а другой — выход (они не совсем соприкасаются). Мощность передается с одной стороны на другую с помощью роликов. Когда ось ролика перпендикулярна оси почти конических частей, он контактирует с почти коническими частями в местах одинакового диаметра и, таким образом, обеспечивает передаточное число 1: 1. Ролик можно перемещать по оси почти конических частей, изменяя угол по мере необходимости для сохранения контакта.Это приведет к тому, что ролик будет контактировать с почти коническими частями различного диаметра, что даст передаточное число, отличное от 1: 1. Системы могут быть частичными или полными тороидальными. Полные тороидальные системы представляют собой наиболее эффективную конструкцию, в то время как частичные тороидальные системы могут потребовать преобразователя крутящего момента и, следовательно, потерять эффективность.

Схемы:

Магнитный вариатор [редактировать | править источник]

Магнитная система непрерывной переменной передачи была разработана в Университете Шеффилда в 2006 г. и теперь (2011 г.) коммерчески доступна. [3] Два вращающихся передаточных диска, каждый с прикрепленными магнитами, вращаются синхронно. Изменение радиуса магнитов на каждом из дисков вызывает изменение передаточного числа.

Бесступенчатая трансмиссия (IVT) [редактировать | править источник]

Конкретным типом вариатора является бесступенчатая трансмиссия (IVT), в которой диапазон соотношений скорости выходного вала и скорости входного вала включает нулевое передаточное число, к которому можно непрерывно приближаться, начиная с определенного «более высокого» передаточного числа.Нулевая выходная скорость (низкая передача) с конечной входной скоростью подразумевает бесконечное соотношение входной и выходной скоростей, к которому можно непрерывно приближаться от заданного конечного входного значения с помощью IVT. Низкая передача — это ссылка на низкое отношение выходной скорости к входной. Это низкое передаточное число доводится до крайнего предела с бесступенчатой ​​трансмиссией, что приводит к «нейтральному» или не ведущему «низкому» пределу передачи, при котором скорость на выходе равна нулю. В отличие от нейтральной передачи в обычной автомобильной трансмиссии, выходное вращение бесступенчатой ​​трансмиссии может быть предотвращено, поскольку передаточное отношение заднего хода (обратная работа бесступенчатой ​​коробки передач) может быть бесконечным, что приводит к недопустимо высокому крутящему моменту обратного хода; Однако выход IVT с храповым механизмом может свободно вращаться вперед.

IVT был построен до 1930-х годов; оригинальная конструкция преобразует вращательное движение в колебательное и обратно во вращательное движение с помощью роликовых муфт. [4] Ход промежуточных колебаний регулируется, изменяя выходную скорость вала. Этот оригинальный дизайн все еще производится сегодня, а пример и анимацию этого IVT можно найти здесь. [5] Пол Б. Пирес создал более компактный (радиально-симметричный) вариант, в котором вместо роликовых муфт используется храповой механизм, поэтому для управления выходом не нужно полагаться на трение.Статью и эскиз этого варианта можно найти здесь. скорость, равная разнице между двумя другими скоростями в IVT. Эта конфигурация IVT использует его вариатор в качестве бесступенчатого регулятора (CVR) скорости вращения любого из трех ротаторов планетарной системы передач (PGS).Если две из скоростей вращения механизма PGS являются входом и выходом CVR, существует настройка CVR, которая приводит к нулю выходной скорости IVT. Максимальное соотношение выходной / входной мощности можно выбрать из бесконечных практических возможностей путем выбора дополнительных входных или выходных шестерен, размеров шкивов или звездочек, не влияя на нулевой выходной сигнал или целостность всей системы. IVT всегда включен, даже во время регулировки нулевого выхода.

IVT могут в некоторых реализациях предложить лучшую эффективность по сравнению с другими вариаторами, как в предпочтительном диапазоне работы, потому что большая часть мощности проходит через планетарную зубчатую передачу, а не через регулирующий CVR.Возможность передачи крутящего момента также может быть увеличена. Также существует возможность ступенчатого разделения мощности для дальнейшего повышения эффективности, возможности передачи крутящего момента и лучшего поддержания эффективности в широком диапазоне передаточных чисел.

Примером настоящего IVT является SIMKINETICS SIVAT, в котором используется CVR с храповым механизмом. Его храповой механизм CVR обеспечивает минимальную пульсацию на выходе IVT во всем диапазоне передаточных чисел.

Другим примером настоящего IVT является гидристор, поскольку передний блок, подключенный к двигателю, может перемещаться от нуля до 27 кубических дюймов за оборот вперед и от нуля до -10 кубических дюймов за оборот назад. Задний блок способен производить от нуля до 75 кубических дюймов за оборот.

CVT с храповым механизмом [править | править источник]

CVT с храповым механизмом — это трансмиссия, основанная на статическом трении и основанная на наборе элементов, которые последовательно включаются, а затем отключаются между приводной системой и ведомой системой, часто используя колебательное или индексирующее движение в сочетании с односторонними муфтами или трещотки, которые исправляют и суммируют только «поступательное» движение. Передаточное число регулируется путем изменения геометрии рычажного механизма в колеблющихся элементах, так что суммарная максимальная скорость рычага регулируется, даже когда средняя скорость рычага остается постоянной.Мощность передается от входа к выходу только тогда, когда сцепление или храповик включены, и, следовательно, когда он заблокирован в режиме статического трения, когда ведущая и ведомая вращающиеся поверхности мгновенно вращаются вместе без проскальзывания.

Эти бесступенчатые трансмиссии могут передавать значительный крутящий момент, поскольку их статическое трение фактически увеличивается по сравнению с пропускной способностью крутящего момента, поэтому проскальзывание невозможно в правильно спроектированных системах. Эффективность обычно высока, потому что большая часть динамического трения вызывается очень незначительными переходными изменениями скорости сцепления.Недостатком вариаторов с храповым механизмом является вибрация, вызванная последовательным изменением скорости, необходимой для ускорения элемента, который должен вытеснять ранее работавший и замедляющий элемент, передающий мощность.

CVT с храповым механизмом отличаются от VDP и вариаторов на роликах тем, что являются устройствами на основе статического трения, в отличие от устройств на основе динамического трения, которые тратят значительную энергию из-за проскальзывания скрученных поверхностей. Примером вариатора с храповым механизмом является прототип велосипедной трансмиссии, защищенной U. Патент S. 5,516,132, в котором сильный крутящий момент при педалировании заставляет этот механизм реагировать против пружины, перемещая узел зубчатого венца / звездочку в концентрическое положение пониженной передачи. Когда крутящий момент педалирования снижается до более низкого уровня, трансмиссия автоматически настраивается на более высокие передачи, что сопровождается увеличением вибрации трансмиссии.

Действующий прототип и анимация работающего двухступенчатого вариатора с храповым механизмом можно найти ниже:

Гидростатические вариаторы [править | править источник]

Мотоцикл Honda DN-01: Анимация автомата перекоса.

В японском танке Тип 10 используется гидравлическая механическая трансмиссия (HMT).

Гидростатические трансмиссии используют насос переменной производительности и гидравлический двигатель. Вся мощность передается гидравлической жидкостью. Эти типы обычно могут передавать больший крутящий момент, но могут быть чувствительны к загрязнению. Некоторые конструкции также очень дороги. Однако у них есть преимущество, заключающееся в том, что гидравлический двигатель может быть установлен непосредственно на ступице колеса, что позволяет создать более гибкую систему подвески и исключить потери эффективности из-за трения в приводном валу и компонентах дифференциала.Этот тип трансмиссии относительно прост в использовании, поскольку все скорости движения вперед и назад могут быть доступны с помощью одного рычага.

В интегрированной гидростатической трансмиссии (IHT) используется единый корпус как для гидравлических элементов, так и для элементов редуктора. Этот тип трансмиссии, чаще всего производимый Hydro-Gear [ цитируется ] , эффективно применяется во множестве недорогих и дорогих версий садовых газонокосилок и садовых тракторов. Многие версии ездовых газонокосилок и садовых тракторов с приводом от гидростатической трансмиссии способны тянуть культиватор с реверсивными зубьями и даже плуг с одним ножом.

Один из классов ездовых газонокосилок, который в последнее время стал популярным среди потребителей, — это косилки с нулевым радиусом поворота. Эти косилки традиционно оснащались гидравлическими двигателями, установленными на ступицах колес, с приводом от бесступенчатых насосов, но такая конструкция относительно дорога. Компания Hydro-Gear создала первую экономичную интегрированную гидростатическую трансмиссию, подходящую для движения потребительских косилок с нулевым радиусом поворота.

Некоторое тяжелое оборудование также может приводиться в движение гидростатической трансмиссией; е.грамм. сельскохозяйственная техника, включая комбайны, комбайны и некоторые тракторы. Разнообразное тяжелое землеройное оборудование производства Caterpillar Inc., например В компактных и малых колесных погрузчиках, гусеничных погрузчиках и тракторах, погрузчиках с бортовым поворотом и асфальтовых катках используется гидростатическая трансмиссия. Гидростатические вариаторы обычно не используются для длительных применений с высоким крутящим моментом из-за тепла, выделяемого текущим маслом.

Мотоцикл Honda DN-01 — это первый дорожный потребительский автомобиль с гидростатическим приводом, в котором используется аксиально-поршневой насос переменного рабочего объема с наклонной шайбой с регулируемым углом наклона.

Трансмиссия с регулируемым зубчатым колесом [править | править источник]

Трансмиссия с регулируемым зубчатым колесом — это не настоящий вариатор, который может изменять свое передаточное число с бесконечными приращениями, а скорее приближается к возможностям вариатора за счет наличия большого количества передаточных чисел, обычно 49. Эта трансмиссия основана на зубчатом колесе, надежно сцепленном с цепью, где зубчатое колесо имеет возможность добавлять или удалять зуб за раз, чтобы изменить его соотношение по отношению к цепи, которую оно ведет. «Зубчатое колесо» может иметь множество конфигураций, включая лестничные цепи, приводные штанги и зубья звездочки. Огромным преимуществом этого типа вариатора является то, что он является положительным механическим приводом и, таким образом, не имеет потерь на трение и ограничений, присущих вариаторам с роликовым или VDP CVT. Задача этого типа вариатора состоит в том, чтобы добавить или вычесть зуб из зубчатого колеса очень точно и контролируемым образом, чтобы поддерживать синхронизированное сцепление с цепью. Этот тип трансмиссии может изменять передаточные числа под нагрузкой из-за большого количества передаточных чисел, в результате чего разница в изменении передаточного числа между передаточными числами составляет порядка 3%, поэтому муфта или гидротрансформатор необходимы только для трогания с места.Никакие вариаторы этого типа не используются в коммерческих целях, вероятно, из-за вышеупомянутой проблемы разработки.

Хотя iCVT работает, у него есть следующие недостатки:

Высокие потери на трение [править | править источник]

Шкив вариатора iCVT блокируется двумя небольшими блокирующими шкивами. Здесь один блокирующий шкив расположен на натянутой стороне цепи iCVT. Следовательно, на этот блокирующий шкив оказывается значительная нагрузка, величина которой пропорциональна натяжению его цепи.Каждый блокирующий шкив поднимается двумя сегментами цепи: один сегмент цепи слева и один справа от блокирующего шкива; здесь, если два сегмента цепи параллельны друг другу, то нагрузка на блокирующий шкив вдвое превышает натяжение цепи. Но поскольку два сегмента цепи, скорее всего, не параллельны друг другу во время работы iCVT, предполагается, что нагрузка на блокирующий шкив в 1–1,8 раз превышает натяжение его цепи.

Кроме того, стопорный шкив очень мал, так что его моментный рычаг очень мал.Плечо с большим моментом снижает усилие, необходимое для вращения шкива. Например, использование длинного гаечного ключа с большим рычагом момента для открытия гайки требует меньшего усилия, чем использование короткого гаечного ключа с небольшим плечом момента. Если предположить, что диаметр блокирующего шкива в два раза больше диаметра его вала, что является большой оценкой, тогда сила сопротивления трения на внешнем диаметре блокирующего шкива составляет половину силы сопротивления трения на валу блокирующего шкива.

Удар и прочность [править | править источник]

Передаточное число iCVT должно быть изменено на один шаг менее чем за один полный оборот его шкива вариатора.Необходимо изменить одно приращение означает, что диаметр передачи шкива вариатора должен быть изменен с диаметра, имеющего длину окружности, равную целому числу зубьев, на другой диаметр, имеющий длину окружности, равную целому числу. количество зубов; например, изменение диаметра передачи шкива вариатора с диаметра, имеющего длину окружности 7 зубцов, на диаметр, имеющий длину окружности 8 зубцов, например.Это связано с тем, что если передаточный диаметр шкива вариатора не имеет окружной длины, равной целому числу зубцов, например, окружной длине 7½ зубьев, неправильное зацепление между зубьями шкива вариатора и его цепью произойдет. Например, представьте себе велосипедный шкив с 7½ зубьями; здесь будет происходить неправильное зацепление между шкивом велосипеда и его цепью, когда зуб за полем для ½ зуба вот-вот войдет в зацепление с его цепью, поскольку он расположен на расстоянии ½ зуба слишком поздно по отношению к его цепи.

Что касается предыдущего абзаца, цепь iCVT образует разомкнутую петлю на шкиве вариатора, которая частично закрывает шкив вариатора, так что существует открытый участок, который не покрывается цепью. Это похоже на звездочку велосипеда, где есть часть звездочки, которая покрыта цепью, и часть звездочки, которая не покрыта цепью. За один полный оборот зубчатая часть шкива вариатора iCVT проходит через открытую часть и снова входит в зацепление с цепью.Здесь, если передаточный диаметр шкива вариатора не представляет собой целое число зубьев, произойдет неправильное повторное зацепление между зубьями шкива вариатора и его цепью. Кроме того, диаметр передачи шкива вариатора не может быть изменен, пока зубчатая часть шкива вариатора покрывает всю открытую часть его цепной петли. Поскольку это аналогично тому, когда пластина приклеивается к открытому участку петли цепи, что не допускает расширения или сжатия петли цепи, как это требуется для изменения диаметра трансмиссии шкива вариатора.Следовательно, диаметр трансмиссии шкива вариатора должен быть изменен на одно приращение в течение интервала, в котором шкив вариатора вращается из исходного положения, когда часть зубчатой ​​части шкива вариатора расположена на открытом участке петли цепи, но не закрывает всю открытую часть до конечного положения, когда зубчатая часть шкива вариатора проходит через открытую часть петли цепи и собирается снова войти в зацепление с цепью. Поскольку для поворота шкива вариатора из исходного положения в его конечное положение, упомянутое в предыдущем предложении, требуется менее одного полного оборота, диаметр трансмиссии шкива вариатора должен быть изменен на один шаг менее чем за один полный оборот.

Кроме того, по мере увеличения диаметра трансмиссии цепь должна подталкиваться вверх по наклонным поверхностям половинок шкива вариатора, в то время как натяжение цепи имеет тенденцию тянуть цепь в противоположном направлении. Следовательно, для изменения диаметра трансмиссии требуется большая сила, превышающая натяжение цепи. Поскольку передаточное отношение должно быть изменено менее чем за один полный оборот шкива вариатора, к половинкам шкива необходимо приложить большую силу в течение очень короткого промежутка времени.Если, например, шкив вариатора вращается со скоростью 3600 об / мин, что эквивалентно 60 оборотам в секунду, то сила, необходимая для изменения передаточного числа, должна быть приложена в течение 1/60 секунды. Это было бы похоже на удар молотком по чему-нибудь. Следовательно, здесь при изменении передаточного числа на шкив вариатора действуют значительные ударные нагрузки, что увеличивает диаметр трансмиссии. Эти ударные нагрузки вызывают проблемы с комфортом водителя автомобиля, использующего iCVT.Кроме того, iCVT должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать эти ударные нагрузки, которые, скорее всего, увеличат стоимость и вес iCVT.

Способность и надежность передачи крутящего момента
[редактировать | править источник]

Зубья шкива вариатора iCVT образованы штифтами, которые проходят от одной половины шкива до другой половины шкива и скользят в канавках половин шкива шкива вариатора. Здесь крутящий момент от цепи передается на пальцы, а затем от пальцев к половинкам шкива.Поскольку штифты круглые, а канавки изогнутые, линейный контакт между штифтами и канавками используется для передачи усилия от штифтов к канавкам. Величина силы, которая может передаваться между двумя частями, зависит от площади контакта двух частей. Поскольку площади контакта между штифтами и их канавками очень малы, величина силы, которая может передаваться между ними, и, следовательно, также допустимый крутящий момент iCVT, ограничены.

Другая возможная проблема с iCVT заключается в том, что штифты шкива вариатора могут выпасть, когда они не находятся в зацеплении со своей цепью.А износ штифтов и канавок половин шкива может вызвать серьезные проблемы с производительностью и надежностью.

Схема и видеоролик:

вариатор с одним зубчатым конусом [править | править источник]

Бесфрикционный вариатор с коническим конусом и одним зубом. Как и iCVT, конус с одним зубом не зависит от трения для передачи крутящего момента; тем не менее, у него нет недостатков, присущих iCVT.

Cone CVTs [править | править источник]

Фрикционный конус Эванса, разновидность конуса CV

Конусный вариатор изменяет эффективное передаточное число с помощью одного или нескольких конических роликов.В простейшем типе вариатора с конусом, в версии с одним конусом, используется колесо, которое движется по наклону конуса, создавая разницу между узким и широким диаметрами конуса.

В вариаторе с колеблющимися конусами крутящий момент передается посредством трения от переменного числа конусов (в соответствии с передаваемым крутящим моментом) на центральную бочкообразную ступицу. Боковая поверхность ступицы выпуклая с определенным радиусом кривизны, который меньше радиуса вогнутости конусов.Таким образом, в любой момент времени будет только одна (теоретическая) точка контакта между каждым конусом и ступицей.

Новый вариатор Warko, использующий эту технологию, был представлен в Берлине во время 6-го Международного симпозиума CTI по ​​инновационным автомобильным трансмиссиям 3–7 декабря 2007 года.

Отличительной особенностью Warko является отсутствие сцепления: двигатель всегда соединен с колесами, а задний привод осуществляется посредством планетарной системы на выходе. [7] Эта система, названная «делением мощности», [8] позволяет двигателю иметь «нейтральную передачу»: [9] , когда двигатель вращается (соединенный с солнечной шестерней планетарной системы) , вариатор (т.е. планетарные шестерни) будут компенсировать вращение двигателя, поэтому внешняя кольцевая шестерня (которая обеспечивает выходную мощность) остается неподвижной.

Схемы:

Радиально-роликовый вариатор [редактировать | править источник]

Принцип работы этого вариатора аналогичен принципу работы обычных маслосжатых двигателей, но вместо сжатия масла сжимаются обычные стальные ролики.

Подробнее см. EP1688645A1

Прототип приложений для ветряных электростанций Видео 1

Внутренние механические детали Видео 2

Передаче движения между роликами и роторами способствует адаптированная тяговая жидкость, которая обеспечивает надлежащее трение между поверхностями и замедляет их износ.В отличие от других систем, радиальные ролики не показывают изменения тангенциальной скорости (дельта) вдоль линий контакта на роторах. Благодаря этому достигается большая механическая эффективность и срок службы. Основными преимуществами этого вариатора являются дешевизна изготовления и высокий КПД.

Леонардо да Винчи в 1490 году задумал бесступенчатую бесступенчатую трансмиссию. [10] Первый патент на вариатор с фрикционным ремнем был подан в Европе [требуется уточнение ] Daimler и Benz в 1886 году, а патент США на тороидальный вариатор был выдан в 1935 году. [11] [12]

В 1910 году компания Zenith Motorcycles построила мотоцикл V2 с вариатором Gradua-Gear. Эта марка Zenith-Gradua была настолько успешной в соревнованиях по горному восхождению, что ее в конечном итоге запретили, чтобы другие производители имели шанс на победу.

В 1912 году британский производитель мотоциклов Rudge-Whitworth построил Rudge Multigear. Multi был значительно улучшенной версией Zenith Gradua-Gear. Rudge Multi был настолько успешным, что с 1913 года в знаменитой гонке Tourist Trophy (которая была самой важной в мире мотоциклетной гонкой до Первой мировой войны) в конечном итоге была запрещена трансмиссия CVT.

В 1922 году Браун предложил мотоцикл с храповым механизмом с регулируемым ходом и торцевым храповым механизмом. [13]

Одно из первых применений вариатора было в британском автомобиле Clyno, представленном в 1923 году.

Вариатор, названный Variomatic, был разработан и построен Хабом ван Дорном, соучредителем Van Doorne’s Automobiel Fabriek (DAF), в конце 1950-х годов специально для производства автоматической коробки передач для небольшого недорогого автомобиля. Первый автомобиль DAF с вариатором Ван Дорна, DAF 600, был выпущен в 1958 году. [14] Патенты Ван Дорна были позже переданы компании под названием VDT (Van Doorne Transmissie B.V.), когда подразделение легковых автомобилей было продано Volvo; его вариатор использовался в Volvo 340.

На многих снегоходах используется вариатор с резиновым ремнем. В 1974 году компания Rokon предложила мотоцикл с резиновым ремнем вариатора.

Вариаторы

используются в некоторых квадроциклах. Первым квадроциклом, оснащенным вариатором, стал Suzuki LT80 mini в 1987 году.

В начале 1987 года Subaru представила Justy в Токио с бесступенчатой ​​трансмиссией с электронным управлением (ECVT), разработанной Fuji Heavy Industries, которой принадлежит Subaru.В 1989 году Justy стал первым серийным автомобилем в США, предлагающим технологию вариатора. В то время как Justy имел лишь ограниченный успех, Subaru продолжает использовать вариатор в своих кей-карах по сей день, а также поставляет его другим производителям. [15]

Летом 1987 года Ford Fiesta и Fiat Uno стали первыми массовыми европейскими автомобилями, оснащенными вариатором со стальным ремнем (в отличие от менее прочной конструкции DAF с резиновым ремнем). Этот вариатор Ford CTX был разработан Ford, Van Doorne и Fiat, а работа над трансмиссией началась в 1976 году. [15]

Nissan March 1992 года содержал Nissan N-CVT на основе Fuji Heavy Industries ECVT. [15] В конце 1990-х годов компания Nissan разработала собственный вариатор, обеспечивающий более высокий крутящий момент, и включал преобразователь крутящего момента. Эта коробка передач использовалась в ряде моделей японского рынка. Nissan также является единственным производителем автомобилей, который в последние годы вывел на рынок роликовый вариатор. Их тороидальный вариатор, получивший название Extroid, был доступен на японском рынке Y34, Nissan Gloria и V35 Skyline GT-8.Однако коробка передач не была перенесена, когда Cedric / Gloria был заменен Nissan Fuga в 2004 году. Nissan Murano, представленный в 2003 году, и Nissan Rogue, представленный в 2007 году, также используют вариатор в своих моделях с автоматической коробкой передач. В пресс-релизе Nissan от 12 июля 2006 года компания Nissan объявила об огромном переходе на трансмиссии CVT, когда они выбрали технологию XTronic CVT [16] для всех автоматических версий автомобилей Nissan Versa, Cube, Sentra, Altima и Maxima на Севере. Америка, сделав CVT основной системой трансмиссии.Одним из основных факторов, побудивших Nissan перейти на вариаторы, было участие в их «Зеленой программе 2010», направленной на сокращение выбросов CO2 к 2010 году. На сегодняшний день Nissan добился наибольших успехов в производстве своих вариаторов в больших объемах и в широком диапазоне. транспортных средств. Вариатор, установленный в Nissan Maxima, Murano и версии V6 в Altima, считается первым в мире ременным вариатором класса 3,5 л и может выдерживать гораздо более высокие крутящие нагрузки, чем другие ременные вариаторы. [17]

После многолетнего изучения вариатора на основе шкивов, Honda также представила свою собственную версию на Honda Civic VTi 1995 года.Эта коробка передач CVT, получившая название Honda Multi Matic, допускает более высокий крутящий момент, чем традиционные вариаторы со шкивом, а также включает гидротрансформатор для «медленного» действия. В настоящее время вариатор также используется в автомобилях Honda City ZX, производимых в Индии, и Honda City Vario, производимых в Пакистане.

Toyota использовала трансмиссию Power Split Transmission (PST) в Prius 1997 года, и все последующие гибриды Toyota и Lexus, продаваемые на международном уровне, продолжают использовать эту систему (продаваемые под названием Hybrid Synergy Drive).HSD также называют бесступенчатой ​​трансмиссией с электронным управлением. PST позволяет либо электродвигателю, либо двигателю внутреннего сгорания (ДВС), либо обоим приводить в движение транспортное средство. В режиме только ДВС часть мощности двигателя механически связана с трансмиссией, а другая часть проходит через генератор и двигатель. Количество мощности, проходящей через электрический путь, определяет эффективное передаточное число. Toyota также предлагает негибридный вариатор Multidrive для таких моделей, как Avensis.

Audi с 2000 года предлагает цепной вариатор (Multitronic) в качестве опции для некоторых моделей с более крупными двигателями, например, для A4 3,0 л V6.

В 2000 году Fiat предлагал вариатор конического типа в качестве опции для своей популярной модели Fiat Punto (16v 80 PS ELX, Sporting).

BMW использовала вариатор с ременным приводом в качестве опции для MINI низкого и среднего диапазона в 2001 году, отказавшись от него только в версии автомобиля с наддувом, где повышенный крутящий момент требовал использования обычной автоматической коробки передач.При желании вариатор можно также «переключать» вручную с помощью программно смоделированных точек переключения.

GM представила свою версию вариатора, известную как VTi, в 2002 году. Она использовалась в моделях Saturn Vue и Saturn Ion. Эта трансмиссия была быстро снята с производства в моделях 2005 года из-за большого количества отказов. [необходима ссылка ]

Компания Ford представила вариатор с цепным приводом, известный как CFT30, в своих автомобилях Ford Freestyle, Ford Five Hundred и Mercury Montego 2005 года. Трансмиссия была разработана в сотрудничестве с немецким поставщиком автомобилей ZF Friedrichshafen и производилась в Батавии, штат Огайо, на заводе Batavia Transmissions LLC (дочерняя компания Ford Motor Company) до 22 марта 2007 года.Завод в Батавии также производил вариатор CFT23 с ременным приводом, который использовался в Ford Focus C-MAX. Ford также продавал в Европе модели Escort и Orion с вариаторами в 1980-х и 1990-х годах.

Контрактные соглашения были заключены в 2006 году между MTD Products и Torotrak на первую полностью тороидальную систему, которая будет произведена для наружного силового оборудования, такого как водные мотоциклы, ски-мобиль и газонокосилки. [18]

Dodge Caliber 2007 года и связанные с ним Jeep Compass и Jeep Patriot используют вариатор с регулируемым шкивом в качестве дополнительной автоматической коробки передач. [19]

Модель Mitsubishi Lancer 2008 года выпуска доступна с бесступенчатой ​​трансмиссией в качестве автоматической коробки передач. Модели DE и ES получают стандартный вариатор с ведущей и понижающей передачами; Модель GTS оснащена стандартным приводом, а также режимом Sportronic, который позволяет водителю использовать 6 различных предустановленных передаточных чисел (либо с помощью переключателя, либо с помощью лепестковых переключателей, установленных на рулевом колесе).

SEAT Exeo 2009 доступен с автоматической коробкой передач CVT (multitronic) в качестве опции для 2.0 TSI Бензиновый двигатель мощностью 200 л.с. (149 кВт) с возможностью выбора «шести скоростей». [20]

Subaru предлагает вариатор для автомобилей Legacy 2010 и Outback 2010 (Lineartronic).

  1. ↑ Забанен! Бесступенчатая трансмиссия
  2. ↑ Фишетти, Марк (январь 2006 г.), «No More Gears», Scientific American 294 : 92.
  3. ↑ Магнитная передача Magnomatics CVT
  4. ↑ Джонс, Франклин Д. и др. (1930). Гениальные механизмы для конструкторов и изобретателей .Промышленная пресса. ISBN 0831110848. стр. 343–345, том I.
  5. ↑ «диски». Zero-max.com. Проверено 19 сентября 2009 года.
  6. ↑ «Бесступенчатая трансмиссия FEVj». Fuel-efficient-vehicles.org (2 августа 1994 г.). Проверено 19 сентября 2009 года.
  7. ↑ «Toyota Prius — Устройство разделения мощности». Eahart.com. Проверено 14 декабря 2010.
  8. ↑ «John’s Stuff — Toyota Prius Education — Power Split Device». John1701a.com (31 января 2006 г.). Проверено 14 декабря 2010.
  9. ↑ [1] [ мертвая ссылка ]
  10. ↑ Берч, Стюарт.«Audi переносит вариатор из 15 века в 21 век». SAE International. Проверено 30 ноября 2007 г.
  11. ↑ Харрис, Уильям. «Как работают вариаторы». HowStuffWorks, Inc .. Проверено 3 декабря 2007 г.
  12. ↑ МакГарри, Бен. «Предлагаемая трансмиссия Durnin IVT — обзор доктора Бена МакГарри, главного инженера e3k Think». Бесступенчатая трансмиссия. Проверено 11 августа 2010 года.
  13. ↑ Цикл, апрель 1974 г. , стр. 52.
  14. ↑ Хилтон Холлоуэй, Мартин Бакли (2002). Автомобили ХХ века . Карлтон. ISBN 1-84222-835-8.
  15. ↑ 15,0 15,1 15,2 Поултон, M.L. (1997). Технология топливосберегающих автомобилей . Публикации по вычислительной механике, 69. ISBN 1853124478.
  16. ↑ «Обзор деятельности Nissan по технологическому развитию: Xtronic Cvt». Nissan-global.com. Проверено 19 сентября 2009 года.
  17. ↑ CVT , Jatco, http://www.jatco.co.jp/ENGLISH/CVT/JF010E.html
  18. ↑ «Torotrak объявляет о соглашении о создании совместного предприятия для крупносерийного производства технологии IVT». Торотрак. Проверено 4 декабря 2007 г. [ мертвая ссылка ]
  19. ↑ «Dodge Caliber, Jeep Compass и Jeep Patriot». Экологический центр. Архивировано 10 марта 2008 года. Проверено 4 декабря 2007 года.
  20. ↑ «Техническая информация SEAT Exeo 2.0 TSI». Проверено 14 сентября 2009 года.

bbthesis_20061028b.pdf

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > транслировать Acrobat Distiller 7.0.5 (Windows) Это pdfTeX, версия 3.141592-1.20b (MiKTeX 2.4.2140) 2006-11-02T23: 14: 56 + 01: 002006-12-19T10: 51: 47 + 01: 002006-12 -19T10: 51: 47 + 01: 00PScript5.dll, версия 5.2uuid: 31B9ED8DBF6ADB11B727DD72E60548B4uuid: 95f50981-8ad1-437b-b89e-fdab9bd35dc0uuid: 5410e710-18dd-4f12ddc0uuid: 5410e710-18dd-4b3ddc0uuid: 5410e710-18dd-4b3ddcdfcd-4b3ddf2dfcd-4b3df6dddddd-4b3ddf6dddd-4b3d8dddf5 bbthesis_20061028b.pdf

  • Брам Бонсен
    • конечный поток эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект ] / Имена [39 0 R] >> эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > / Тип / Спецификация файлов >> эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > / XObject> >> / Аннотации [228 0 R 229 0 R 230 0 R] / Родитель 21 0 R / MediaBox [0 0 595 842] >> эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 51 0 объект > эндобдж 52 0 объект > эндобдж 53 0 объект > эндобдж 54 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 60 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 62 0 объект > эндобдж 63 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 65 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 68 0 объект > эндобдж 69 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 71 0 объект > эндобдж 72 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 74 0 объект > эндобдж 75 0 объект > эндобдж 76 0 объект > эндобдж 77 0 объект > эндобдж 78 0 объект > эндобдж 79 0 объект > эндобдж 80 0 объект > эндобдж 81 0 объект > эндобдж 82 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 100 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 110 0 объект > эндобдж 111 0 объект > эндобдж 112 0 объект > эндобдж 113 0 объект > эндобдж 114 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 116 0 объект > эндобдж 117 0 объект > эндобдж 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > эндобдж 120 0 объект > эндобдж 121 0 объект > эндобдж 122 0 объект > эндобдж 123 0 объект > эндобдж 124 0 объект > эндобдж 125 0 объект > эндобдж 126 0 объект > эндобдж 127 0 объект > эндобдж 128 0 объект > эндобдж 129 0 объект > эндобдж 130 0 объект > эндобдж 131 0 объект > эндобдж 132 0 объект > эндобдж 133 0 объект > эндобдж 134 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 136 0 объект > эндобдж 137 0 объект > эндобдж 138 0 объект > эндобдж 139 0 объект > эндобдж 140 0 объект > эндобдж 141 0 объект > эндобдж 142 0 объект > эндобдж 143 0 объект > эндобдж 144 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 146 0 объект > эндобдж 147 0 объект > эндобдж 148 0 объект > эндобдж 149 0 объект > эндобдж 150 0 объект > эндобдж 151 0 объект > эндобдж 152 0 объект > эндобдж 153 0 объект > эндобдж 154 0 объект > эндобдж 155 0 объект > эндобдж 156 0 объект > эндобдж 157 0 объект > эндобдж 158 0 объект > эндобдж 159 0 объект > эндобдж 160 0 объект > эндобдж 161 0 объект > эндобдж 162 0 объект > эндобдж 163 0 объект > эндобдж 164 0 объект > эндобдж 165 0 объект > эндобдж 166 0 объект > эндобдж 167 0 объект > эндобдж 168 0 объект > эндобдж 169 0 объект > эндобдж 170 0 объект > эндобдж 171 0 объект > эндобдж 172 0 объект > эндобдж 173 0 объект > эндобдж 174 0 объект > эндобдж 175 0 объект > эндобдж 176 0 объект > эндобдж 177 0 объект > эндобдж 178 0 объект > эндобдж 179 0 объект > эндобдж 180 0 объект > эндобдж 181 0 объект > эндобдж 182 0 объект > эндобдж 183 0 объект > эндобдж 184 0 объект > эндобдж 185 0 объект > эндобдж 186 0 объект > эндобдж 187 0 объект > эндобдж 188 0 объект > эндобдж 189 0 объект > эндобдж 190 0 объект > эндобдж 191 0 объект > эндобдж 192 0 объект > эндобдж 193 0 объект > эндобдж 194 0 объект > эндобдж 195 0 объект > эндобдж 196 0 объект > эндобдж 197 0 объект > эндобдж 198 0 объект > эндобдж 199 0 объект > эндобдж 200 0 объект > эндобдж 201 0 объект > эндобдж 202 0 объект > эндобдж 203 0 объект > эндобдж 204 0 объект > эндобдж 205 0 объект > эндобдж 206 0 объект > эндобдж 207 0 объект > эндобдж 208 0 объект > эндобдж 209 0 объект > эндобдж 210 0 объект > эндобдж 211 0 объект > эндобдж 212 0 объект > эндобдж 213 0 объект > эндобдж 214 0 объект > эндобдж 215 0 объект > эндобдж 216 0 объект > транслировать HW [o8 ~ _FRnYt 灢 D [E2dmU, _2

    Экспериментальное исследование динамики новой двухременной бесступенчатой ​​трансмиссии на основе недавно разработанного испытательного стенда

    Новая двухременная система бесступенчатой ​​трансмиссии Ван Доорна (DBVCVT) , который применим к большегрузным транспортным средствам, был ранее предложен авторами с целью улучшить низкий крутящий момент традиционного одноленточного вариатора. Этот DBVCVT представляет собой новую конструкцию среди бесступенчатых трансмиссий и должен быть прототипом для экспериментального исследования, а аналитическая динамическая модель для этого DBVCVT также нуждается в экспериментальной проверке. Таким образом, в ходе этой работы изначально был изготовлен прототип DBVCVT и интегрирован этот прототип в испытательный стенд с малой нагрузкой аппаратного обеспечения в контуре, заменив двигатель и нагрузочное оборудование на двигатель переменного тока и динамометр с магнитным порошком. Более того, с использованием этого недавно разработанного испытательного стенда в данной работе впервые реализовано экспериментальное исследование этого DBVCVT.Сравнение результатов экспериментов и моделирования подтверждает ранее предложенную аналитическую модель для DBVCVT, а также экспериментально исследуются некоторые основные характеристики DBVCVT с точки зрения надежности, передаточного числа и эффективности передачи. В целом, этот разработанный испытательный стенд с аналитической моделью закладывает основу для дальнейших исследований этого нового DBVCVT.

    1. Введение

    Бесступенчатая трансмиссия (CVT) — это тип автоматической трансмиссии, который все чаще используется в автомобильной промышленности.Помимо автоматических трансмиссий, вариатор все чаще используется в системах рекуперации кинетической энергии и в гибридных транспортных средствах [1–5]. Фактически, вариатор представляет собой идеальную конструкцию и имеет множество преимуществ перед другими трансмиссиями, например, бесконечное передаточное число, более плавное изменение передаточного числа, более простой механизм и меньший вес. Как правило, вариатор Ван Дорна, основанный на едином металлическом толкающем клиновом ремне, в настоящее время является самым популярным типом вариатора благодаря его хорошей надежности, долговечности и эффективности [6–10].Ввиду его популярности, это исследование сосредоточено на вариаторе Ван Дорна. На рисунке 1 показана модель вариатора Ван Дорна и металлического толкающего клинового ремня. Несмотря на эти преимущества, вариатор Ван Дорна все еще имеет довольно большой потенциал для повышения эффективности трансмиссии. Основная причина недостаточной эффективности трансмиссии современного вариатора Ван Дорна — чрезмерное усилие зажима в вариаторе, препятствующее проскальзыванию металлического ремня. Более высокое усилие зажима приводит к дополнительным потерям на трение в системе из-за дополнительной механической нагрузки, прилагаемой ко всем частям вариатора.Чрезмерное усилие зажима также сокращает срок службы стального элемента, поскольку усилие выдавливания в элементе больше, чем усилие, едва необходимое для передачи мощности двигателя. Кроме того, контактное давление между клиновым ремнем и шкивами выше минимально необходимого давления, что еще больше увеличивает износ. Таким образом, при риске проскальзывания многие исследования были сосредоточены на уменьшении усилия зажима с целью повышения эффективности передачи [9, 11].


    Точно так же допустимый крутящий момент также является одним из основных ограничений современных вариаторов, который в настоящее время ограничен прочностью стального ремня и способностью противостоять трению между источником крутящего момента и средой передачи [12, 13] .В настоящее время вариатор Van Doorne с одним ремнем разработан для класса автомобилей с объемом двигателя 3500 куб. См, таких как Nissan Maxima, который может выдерживать крутящий момент около 350 Н · м при 4400 об / мин; это максимальный крутящий момент вариатора Ван Дорна [14]. Короче говоря, вариатор Ван Дорна в настоящее время применим только к легковым автомобилям с низким крутящим моментом из-за ограниченного крутящего момента.

    Среди всех существующих исследований систем бесступенчатой ​​трансмиссии очень немногие из них сосредоточены на увеличении крутящего момента вариатора Ван Дорна; В большей части существующей литературы изучалось влияние характеристики трения между ремнем и шкивом на крутящий момент как в установившемся, так и в переходном состоянии [15–22].

    Для передачи большой мощности и крутящего момента с традиционной системой шкива и ременного привода обычно используется система с двумя или несколькими ремнями вместо системы с одним ремнем. В 2009 году авторы показали, что использование двухрезинового ремня может улучшить крутящий момент на вариаторе центробежного типа для скутера [23]. Поэтому распространение этой концепции на вариаторную трансмиссию Van Doorne представляет большой интерес. В существующей литературе не упоминается вариатор Van Doorne с двумя ремнями, а только Efficient Drivetrains, Inc.разработал аналогичный прототип вариатора, показанный на рисунке 2, который предназначен как для легких, так и для средних нагрузок для переднего или заднего привода и может поддерживать более высокие диапазоны крутящего момента и более высокий уровень эффективности, чем любые другие трансмиссии CVT, доступные на рынке. сегодня [21]. Этот вариатор также называют вариатором с рядной цепью, и его подробное описание приведено в [24]. Рядный вариатор на самом деле представляет собой систему вариатора с одной цепью, но он соединяет две отдельные цепи последовательно. На рисунке 2 показана последовательная конфигурация двух цепей, которая передает крутящий момент от первой цепи ко второй цепи.По сравнению с обычным CVT с тем же диапазоном передаточных чисел, передаточное отношение первого CVT умножается на передаточное отношение второго CVT для достижения того же передаточного числа, что и у обычного CVT; поэтому две ступени рядного вариатора имеют гораздо меньший индивидуальный диапазон передаточных чисел. В результате этот встроенный вариатор можно эксплуатировать ближе к окружающему, что может повысить эффективность [25]. Однако у этого рядного вариатора есть и некоторые недостатки: рядный вариатор немного больше в вертикальном направлении: когда он используется в большегрузных транспортных средствах, должен быть очень большой дорожный просвет [25]; ему необходимы две отдельные системы управления передаточным числом для управления передаточными числами двух комплектов шкивов и цепных приводов, что приводит к высокой стоимости и сложности; это фактически двухступенчатая система вариатора с одним ремнем и цепью: ограничение крутящего момента традиционных систем вариатора с одним ремнем и цепью все еще существует; поскольку он наследует свойства систем вариаторов с одним ремнем и цепью, один из двух вариаторов все еще требует чрезмерного зажима; высокое усилие зажима может снизить эффективность передачи и срок службы компонента. Кроме того, необходимо отметить, что в этой конструкции рядного вариатора вместо ремней используются две цепи. В отличие от вариатора Ван Дорна с ремнем, цепь имеет следующие недостатки. Цепи производят больше шума и вибрации, чем металлические толкающие клиновые ремни Van Doorne. Это вызвано относительно небольшим количеством штифтов, которые постоянно входят в шкив. Более сложная структура цепи означает дорогие комплекты для обслуживания и ремонта. Это дорого стоит. Количество штифтов уменьшается вдвое, что снижает жесткость и прочность цепи [26, 27].


    Чтобы преодолеть вышеупомянутые ограничения нынешних одноременных вариаторов Ван Дорна и рядных вариаторов, в этой статье предлагается новая параллельная бесступенчатая трансмиссия. Трансмиссия называется двухременной бесступенчатой ​​трансмиссией Van Doorne (DBVCVT), которая может быть реализована на транспортных средствах большой грузоподъемности и имеет значительное улучшение крутящего момента и эффективности. При параллельной конфигурации сдвоенных ремней интервалы передаточных чисел двух комплектов ремня и шкивов одинаковы, поэтому требуется только один регулятор передаточного отношения по сравнению с рядным вариатором.Кроме того, можно суммировать крутящие моменты двух идентичных одноленточных вариаторов. Кроме того, зажимное усилие можно разделить на два ремня, чтобы увеличить их долговечность. Несмотря на то, что авторы ранее предлагали идею двухременного вариатора в [29], конструкция и модель в то время были простыми и не учитывали асинхронное движение ремня и так далее. Более того, в предыдущей работе не было существенных экспериментальных исследований.

    Для автоматических трансмиссий, поскольку механизм трансмиссии очень сложен и труден для разработки точной аналитической модели, технология аппаратного обеспечения в качестве эффективного инструмента всегда широко использовалась для анализа характеристик трансмиссии автоматических трансмиссий.Есть некоторые работы, которые считаются недорогими аппаратными структурами моделирования в цикле, в которых обычно реальный блок управления передачей (TCU) связан с виртуальным управляемым объектом, используя аппаратную платформу реального времени для моделирования внешней среды объекта. TCU, например, сигнал датчика и интерфейс связи [30–32]. Hagiwara et al. рассмотрели нелинейность трансмиссии CVT, а затем построили имитационную модель изменения передаточного числа в реальном времени для проверки алгоритма управления передаточным отношением TCU.Bai et al. использовал набор инструментов SimDriveline Simulink для создания имитационной модели системы автоматической трансмиссии в реальном времени, включая модель гидравлической системы, модель гидротрансформатора и модель динамики транспортного средства [33]. Мацумура и др. построил полный комплект аппаратной тестовой системы TCU, включая программные и аппаратные платформы. Программная платформа состояла из управления сцеплением, переключением передач, системой управления давлением, системой поиска и устранения неисправностей и другими компонентами, в то время как аппаратная платформа включала блок управления, привод, интерфейсный модуль, моделирование неисправностей и другие датчики [34].Brendecke и Küçükay использовали платформу реального времени dSPACE для тестирования реального TCU [35]. Ян и др. использовали платформу моделирования модели транспортного средства в реальном времени для передачи сигналов и связи с TCU, соединив фактический привод с TCU, чтобы создать систему тестирования аппаратного обеспечения в контуре [36–38]. Ох и др. использовали платформу моделирования в реальном времени для создания модели трансмиссии вариатора и провели тестирование аппаратного обеспечения TCU в контуре, включая модель изменения передаточного числа, модель управления блокировкой гидротрансформатора и модель управления давлением в системе [39] .Фактически, ключевым элементом аппаратного моделирования в цикле является создание точной модели управляемого объекта, но эта проблема редко обсуждалась в вышеупомянутой литературе; в частности, когда модель исполнительного механизма контролируемого объекта является более сложной, это может напрямую влиять на надежность результата тестирования. В настоящее время об аппаратном тестировании модели привода для вариаторов не сообщается.

    Более того, быстрое создание прототипа управления является эффективным способом проверки рациональности алгоритма управления путем соединения виртуального контроллера с реальным управляемым объектом.Steiber et al. установили испытательный стенд для трансмиссии с электрическим управлением, приводной двигатель моделировал двигатель, двигатель нагрузки моделировал сопротивление движению и инерцию транспортного средства, и они использовали трансмиссию GT-power и AMESim для создания модели трансмиссии [40, 41]. Ханн использовал CarSim для создания модели автомобиля, разработав платформу для тестирования оборудования в контуре передачи, основанную на платформе RT-LAB в реальном времени и операционной системе реального времени QNX [42]. Sun et al. приняла платформу реального времени dSPACE для экспериментального исследования прототипа быстрого управления TCU CVT [43].Янг и Чжао использовали платформу моделирования в реальном времени xPC Target и моделирование Dymola, чтобы построить модель передачи для быстрого прототипирования управления [44]. Подводя итог, можно сказать, что текущие испытательные структуры для быстрого создания прототипов обычно можно разделить на две категории: первая предназначена для создания полной системы трансмиссии для моделирования реальных условий вождения. Однако этот тип конструкции является сложной, с высокой стоимостью и большим энергопотреблением. Другой предназначен только для размещения конкретного исполнительного механизма в контуре управления для простой конструкции, но он не отражает взаимосвязь между различными компонентами и рабочие характеристики всей системы трансмиссии.Сочетание преимуществ обеих структур и предложение новой структуры имеют большое значение.

    Кроме того, целью вышеупомянутого прототипа быстрого управления является моделирование управляемого объекта или контроллера. Однако контролируемый объект обычно состоит из множества компонентов, а контроллер обычно выполняет множество функций. Таким образом, разумно считать, что некоторые части и функции управления могут быть заменены оборудованием реального времени. Turbett et al. установил испытательный стенд для трансмиссии с электрическим управлением, изучал моделирование двигателя, моделирование инерции, моделирование сопротивления движению и построил платформу полуфизического моделирования трансмиссии [45].Gao et al. установил испытательный стенд с электрическим управлением для вариатора, программное обеспечение для управления испытанием может обеспечить имитацию драйвера и имитацию нагрузки, а испытательный стенд использовал настоящий TCU [46]. За исключением модели сопротивления движению, основанной на данных дорожных испытаний, авторы рассмотрели компенсацию возмущающего крутящего момента для повышения точности и рассмотрели ее после получения данных дорожных испытаний; они достигли этой цели на испытательном стенде. В некоторой степени это может быть эффективной заменой дорожных испытаний, снижая стоимость испытаний и повышая эффективность испытаний.Катсу и Мацумура составили испытательную платформу TCU для вариатора посредством главного компьютера, аппаратной платформы реального времени, исполнительного механизма и схемы сигнального интерфейса [47]. На основе платформы тестирования аппаратного обеспечения виртуальных транспортных средств Delphi Zheng et al. использовали систему моделирования в реальном времени тест-драйва OPAL-RT для построения модели аппаратного обеспечения и изучения стратегии управления и алгоритма передачи AT [48, 49].

    В целом, в зависимости от разных целей и объектов тестирования, структура систем аппаратного обеспечения может быть соответственно разной, но суть структуры всегда одна и та же, а именно, для моделирования блока управления. и контролируемый объект.Для недавно предложенного DBVCVT, насколько известно авторам, в открытой литературе нет исследований по разработке испытательного стенда для какой-либо системы DBVCVT. Таким образом, в этой работе впервые разрабатывается стенд для тестирования аппаратного обеспечения в контуре с изготовлением нового прототипа DBVCVT, обеспечивающего тестовую платформу для дальнейшего изучения характеристик передачи и системы управления DBVCVT. В этой разработке, чтобы преодолеть недостатки обычного испытательного стенда CVT, такие как сложная конструкция, высокая стоимость и большое энергопотребление, эта работа заменяет двигатель и нагрузочное оборудование на двигатель переменного тока и динамометр с магнитным порошком на испытательном стенде DBVCVT. за более простую конструкцию, меньшую стоимость и энергопотребление.Чтобы подтвердить осуществимость и более точно проанализировать характеристики передачи системы DBVCVT, в этой работе также проверяется аналитическая модель, которая ранее была предложена авторами для DBVCVT. Эта недавно утвержденная аналитическая модель также может быть использована для разработки усовершенствованной системы управления DBVCVT для будущих исследований, направленных на повышение надежности, долговечности и эффективности системы. Более того, дальнейшее экспериментальное исследование сравнивается с аналитической моделью для коллективного анализа характеристик передачи DBVCVT и обеспечения основы для дальнейшего моделирования, моделирования и управления.

    2. Предлагаемый дизайн и реализация DBVCVT

    На рис. 3 представлена ​​схематическая конструкция предлагаемого DBVCVT, принцип работы которого аналогичен одинарному ремню CVT Ван Доорна (SBVCVT), поскольку он состоит из двух идентичных систем вариатора Van Doorne с одним ремнем и одного ремня. синхронный механизм. На рисунке 4 показана экспериментальная установка прототипа DBVCVT и его испытательный стенд. Каждый одноременный вариатор Van Doorne на Рисунке 4 используется для автомобилей класса 660 куб. См с максимальным входным крутящим моментом 88 Н · м [50].Судя по всему, существует четыре группы регулируемых шкивов и два стальных клиновых ремня. На входном валу шкивы 3, 4, 7 и 8 вращаются синхронно с входным валом. Шкивы 4 и 8 могут перемещаться в поперечном направлении с помощью первичной вилки синхронного переключения, в то время как шкивы 3 и 7 неподвижны в осевом направлении и соединены с входным валом. Кроме того, имеется серводвигатель постоянного тока и силовой винтовой механизм, чтобы толкать или тянуть первичную вилку синхронного переключения передач, чтобы изменить рабочие радиусы первичных шкивов. Для экстремальных условий эксплуатации система привода двигателя постоянного тока может быть заменена электрогидравлической системой приведения в действие.На выходной стороне шкивы 1, 2, 5 и 6 вращаются вместе с двумя входными валами коробки передач с обратным дифференциалом соответственно. Точно так же шкивы 1 и 5 также могут перемещаться в осевом направлении с помощью вторичной вилки синхронного переключения передач. Шкивы 2 и 6 неподвижны в осевом направлении и соединены с двумя входными валами коробки передач с обратным дифференциалом, соответственно, а конечным выходом является выходной вал коробки передач с обратным дифференциалом.



    Теоретически первичный и вторичный шкивы и ремни вращаются одновременно, потому что две группы первичных шкивов связаны с одним и тем же входным валом, но скорости ремней могут не совпадать из-за проблемы износа и производственные допуски.В результате могут возникнуть большие потери мощности, если все вторичные шкивы соединены с одним и тем же выходным валом. Следовательно, для решения этой асинхронной проблемы предлагается установить в DBVCVT редуктор с обратным дифференциалом, который может вводить две разные скорости и выводить среднюю скорость входов. Датчик нагрузки на Рисунке 3 используется для измерения силы пружины, которая обеспечивает осевое усилие зажима как первичного, так и вторичного шкивов. Фактически, проскальзывание неблагоприятно для системы CVT [51], поэтому эта сила пружины подается на контроллер DBVCVT в качестве сигнала обратной связи, чтобы избежать проскальзывания.Подробное исследование о контроле DBVCVT будет представлено в следующей исследовательской статье.

    Для изменения рабочего радиуса вторичных шкивов серводвигатель постоянного тока с приводным винтом также используется для толкания или тяги вторичной вилки синхронного переключения. Первичная и вторичная вилки синхронного переключения передач используются для согласованного изменения ширины всех шкивов, чтобы обеспечить синхронное движение двух систем SBVCVT. Если ширина двух первичных или вторичных шкивов на одной оси может быть одинаковой, можно получить одинаковые положения ремня.Другими словами, может быть обеспечено одинаковое усилие зажима на парах первичных и вторичных шкивов. Кроме того, между механизмом силового винта и вилкой вторичного переключения передач установлена ​​чрезвычайно прочная пружина. Пружина используется не только для предотвращения повреждения металлических клиновых ремней, но и для обеспечения осевого зажимного усилия для шкивов.

    На рисунке 3 электронный блок управления (ЭБУ) принимает все сигналы, включая сигналы нагрузки двигателя и скорости автомобиля, а затем отправляет управляющий сигнал для управления серводвигателями постоянного тока.Например, когда нагрузка на двигатель считается постоянной, а ЭБУ определяет увеличение скорости транспортного средства, серводвигатели могут приводить в действие первичную и вторичную синхронные вилки переключения передач, вынуждая толкать первичные шкивы и заставляя вторичные шкивы двигаться. отпускается или удерживается таким образом, чтобы не только достичь более высокого передаточного числа или режима повышенной передачи, но также поддерживать скорость двигателя в оптимальном рабочем режиме для достижения экономии топлива. При изменении ширины шкивов металлические клиновые ремни вынуждены двигаться наружу на первичных шкивах и внутрь на вторичных шкивах из-за клиновых поверхностей шкивов.Поскольку длины двух клиновых ремней постоянны, рабочие диаметры первичных шкивов увеличиваются, а диаметры вторичных шкивов соответственно уменьшаются. Кроме того, когда транспортное средство движется с высоким передаточным числом и начинает подниматься по склону, водитель обычно нажимает на дроссельную заслонку, чтобы ускорить транспортное средство. Поскольку скорость транспортного средства имеет тенденцию к снижению, ЭБУ приводит в действие первичную и вторичную синхронные вилки переключения передач, чтобы изменить передаточное отношение в сторону более низкого уровня. Следовательно, рабочие диаметры первичных шкивов становятся меньше, в то время как диаметры вторичных шкивов соответственно становятся больше.Все управляющие действия полагаются на справочную таблицу, хранящуюся в ЭБУ, но ее детали не представлены в документе из-за ограниченного объема документа.

    В целом, испытательный стенд DBVCVT, разработанный авторами, можно использовать для измерения передаточного отношения, скольжения и эффективности передачи DBVCVT. В следующем разделе рассматривается базовый тест производительности DBVCVT на основе этого испытательного стенда.

    3. Экспериментальные исследования DBVCVT

    Поскольку DBVCVT представляет собой новую концепцию, причиной создания вышеуказанного испытательного стенда является доказательство принципа работы DBVCVT.Также авторы ранее разработали аналитическую модель DBVCVT [29]; Естественно, экспериментальные исследования этой работы направлены на проверку аналитической модели и дальнейший анализ характеристик передачи с помощью следующих основных тестов производительности DBVCVT: тест производительности привода, тест изменения передаточного числа и тест эффективности передачи. Что касается рабочих характеристик привода, то DBVCVT управляется электроникой теми же приводами, которые используются для зажимного усилия системы и передаточного отношения соответственно.Итак, в данной статье исследуются характеристики привода в тесте передаточного отношения. Более того, изменение передаточного числа — важная проблема для вариатора. Чтобы добиться хорошего изменения передаточного числа, необходимо изучить характеристики изменения передаточного числа. Для DBVCVT, если скорость изменения передаточного числа выражается эмпирической формулой на основе данных испытаний, для вывода этой формулы требуется множество экспериментов. Это может быть ненадежным и менее универсальным из-за специфических условий испытаний.Таким образом, в данной статье рассматривается аналитическая модель, основанная на сложном механизме DBVCVT для описания изменения передаточного числа [29], и реализация теста передаточного отношения может быть сравнена с этой аналитической моделью для надежного анализа изменения передаточного числа. Кроме того, эффективность трансмиссии является наиболее важным показателем общей производительности, и все же очевидным недостатком обычных вариаторов является более низкая эффективность трансмиссии. В тесте передаточного отношения в этой статье также анализируется эффективность передачи в аналитической модели и испытательном стенде, чтобы повысить эффективность передачи и предоставить ссылку для улучшения конструкции DBVCVT.

    Стоит отметить, что базовый тест производительности DBVCVT в этой работе включает в себя тест надежности. Обычно полное испытание на надежность DBVCVT должно включать надежность приводного двигателя переменного тока, надежность динамометра, поглощающего энергию, и надежность системы исполнительных механизмов. Фактически, поскольку серводвигатель постоянного тока является ключевым компонентом электромеханической системы, его проверка надежности должна включать испытание на срок службы и испытание на эксплуатационную надежность.Более того, вся надежность DBVCVT должна гарантировать, что в течение расчетного срока службы система может удовлетворять требованиям допустимого крутящего момента, подходящего для нормальной работы. Кроме того, один параметр напрямую связан с коэффициентом скольжения, который может отражать стабильность коэффициента трения и проблему износа. Однако этот полный тест на надежность требует много времени для многократного выполнения и является разновидностью разрушающего тестирования. Таким образом, эта работа ограничена экспериментальными условиями и, следовательно, упрощает проверку надежности.Точно так же, что касается испытания ездового цикла, метод комплексного испытания характеристик трансмиссии должен выполняться вместе с испытанием ездового цикла. В этой статье испытательный стенд включен в цикл моделирования с двигателем переменного тока и динамометром вместо небольшого двигателя и нагрузочного оборудования. Чтобы достичь цели этого эксперимента, эта работа не включает тест ездового цикла, потому что имитация ездового цикла должна установить модель трансмиссии всего транспортного средства.

    3.1. Тест на надежность

    Испытательный стенд DBVCVT эксплуатировался авторами в течение нескольких часов, датчик температуры масла показал около 44 ° C в течение всего теста, и не было явных повреждений и царапин во всей системе, что показывает, что DBVCVT обладает хорошей эксплуатационной надежностью и стабильным коэффициентом трения.

    3.2. Проверка соотношения скоростей

    Исходя из принципа работы DBVCVT, изменение соотношения скоростей зависит от осевых перемещений первичного и вторичного шкивов, что достигается за счет углов вращения двух серводвигателей постоянного тока.Вращение серводвигателя постоянного тока изменяет осевое положение шкива через механизм силового винта. В тесте передаточного числа эта статья направлена ​​на развитие взаимосвязи между степенью вращения серводвигателя постоянного тока и осевым положением шкива.

    С учетом скольжения передаточное число под нагрузкой, также называемое геометрическим передаточным числом, может быть определено как

    Передаточное число без нагрузки может быть определено как

    Коэффициент скольжения может быть определен как

    Входной и выходной скорости могут быть соответственно измерены двумя датчиками скорости, которые представляют собой магнитный датчик с 60 зубьями; тогда передаточное число без нагрузки может быть получено из (2).Из (3) следует, что ключом к измерению скольжения является определение геометрического соотношения. В этой статье, измеряя осевые смещения первичного и вторичного шкивов, можно рассчитать соответствующее геометрическое соотношение. Это достигается за счет установки двух линейно-регулируемых дифференциальных трансформаторов (LVDT). Поскольку специальный передаточный механизм DBVCVT определяет движение ремня внутрь или наружу вдоль шкивов при переключении, радикальные и осевые движения ремня могут вызвать осевое смещение ремня из-за фиксированной длины ремня, как показано на Рисунок 5.Это осевое смещение ремня может повлиять на эффективность передачи и передаточное число [29], и необходимо разработать аналитическую модель передаточного отношения на основе осевого смещения ремня.


    (а) Передаточное число увеличивается
    (б) Передаточное число уменьшается
    (а) Передаточное число увеличивается
    (б) Передаточное число уменьшается

    При разработке испытательного стенда авторы должны обеспечить его нет осевого перекоса ремня под.Между тем, симметричные центральные линии между первичным шкивом и вторичным шкивом совпадают, поэтому рабочий радиус первичного шкива внизу может быть показан как

    Соответствующий рабочий радиус вторичного шкива внизу может быть показан как

    На Рисунке 5 ( a), когда ремень на первичном шкиве движется внутрь, подвижный первичный шкив перемещается влево, и соответствующее осевое перемещение первичного шкива, измеренное первичным LVDT на Рисунке 4, можно рассматривать как

    Тогда рабочий радиус первичного шкива шкив может быть обозначен как

    В то же время ремень на вторичном шкиве перемещается наружу, подвижный вторичный шкив перемещается вправо, и соответствующее осевое перемещение вторичного шкива, измеренное вторичным LVDT на Рисунке 4, можно рассматривать как

    Тогда рабочий радиус вторичного шкива может быть показан как

    Передаточное число увеличивается и может быть определено как

    На Рисунке 5 (b), wh en ремень на первичном шкиве перемещается наружу, подвижный первичный шкив перемещается вправо, и соответствующее осевое перемещение первичного шкива, измеренное первичным LVDT на рисунке 4, можно рассматривать как

    Тогда рабочий радиус первичного шкива может быть показано как

    В то же время ремень на вторичном шкиве перемещается внутрь, подвижный вторичный шкив перемещается влево, и соответствующее осевое перемещение вторичного шкива, измеренное вторичным LVDT на Рисунке 4, можно рассматривать как

    Тогда, рабочий радиус вторичного шкива может быть показан как

    Передаточное число уменьшается и может быть определено как

    Из рисунка 5 осевое смещение ремня можно определить как

    Используя (10) и (15), ( 16) может быть показано как

    . Из-за того, что осевое перемещение шкива приводится в действие серводвигателем постоянного тока, взаимосвязь между осевым перемещением первичного шкива и вращением Конечная степень вращения серводвигателя постоянного тока может быть определена как [52], где — шаг резьбы винта, — передаточное число редуктора и — степень вращения первичного серводвигателя постоянного тока.

    Аналогично, взаимосвязь между осевым перемещением вторичного шкива и степенью вращения серводвигателя постоянного тока может быть определена как где — степень вращения вторичного серводвигателя постоянного тока.

    Первичное усилие зажима DBVCVT регулируется серводвигателем постоянного тока и измеряется датчиком нагрузки первичных шкивов, как показано на рисунке 4. Зависимость между общим первичным усилием зажима для ремня непрерывной переменной передачи Ван Дорна ( VCVT) и серводвигатель постоянного тока, где — крутящий момент первичного серводвигателя постоянного тока, — средний диаметр винтовой резьбы, — угол подъема винтовой резьбы и эквивалентный угол трения [52].

    Вторичная зажимная сила DBVCVT регулируется серводвигателем постоянного тока и измеряется датчиком нагрузки вторичных шкивов, как показано на рисунке 4. Соотношение между общей вторичной зажимной силой для ременной системы VCVT и серводвигателя постоянного тока. где — крутящий момент вторичного серводвигателя постоянного тока, — жесткость пружины и — сила предварительной нагрузки пружины. Как упоминалось ранее, DBVCVT состоит из двух объединенных отдельных систем SBVCVT, поэтому может быть установлен равным 2 для системы DBVCVT и равным 1 для SBVCVT.

    Кроме того, рабочая длина стальной ленты может быть рассчитана с помощью

    На основании (1) ~ (22) можно получить передаточное число. Поскольку аналитическая модель DBVCVT была ранее предложена авторами в документе конференции [29], требуемые осевые зажимные силы первичного и вторичного шкивов могут быть получены при высоком передаточном числе и низком передаточном отношении. Из-за ограниченного объема страницы аналитическая модель DBVCVT не упоминается в этой статье. Кроме того, параметры, использованные в имитационных испытаниях, показаны в таблице 1, в которой геометрические и механические параметры взяты из прототипа DBVCVT, представленного в разделе 2, экспериментах, справочниках и каталогах производителей.Прототип спроектирован на основе компонентов существующего автомобиля объемом 600 куб. Что касается источников параметров,,,, и, они представлены в разделе 3.3, а аналитическая модель DBVCVT — в [29]. Стоит отметить, что значение угла скольжения в таблице 1 принято равным 90 °, поскольку Ким и Ли экспериментально обнаружили, что вдоль угла контакта радиальное перемещение между стальными элементами и шкивом изменяется только примерно на 10 −4. ~ 10 −3 мм, которым можно пренебречь по сравнению с тангенциальным движением [12].

    905 905 9057 9057 9057 9057 мм 9058 9058 9058
    195 мм 2 мм 0,005 кг 0,96 12 11 °
    2 кг / м 0,185 мм 5 мм 11 °
    .04 кг / м 30: 1 40 мм 2 / с 4,25 °
    70 мм 5,558 5,5 мм 0,001
    21,5 мм 0,52 0 0,07
    0,7 9057 мм 11,69 °

    Фактически, эффективность передачи и точность передаточного числа уменьшаются, когда осевое смещение ремня увеличивается [53]. В DBVCVT осевые перемещения шкивов и управляются двумя исполнительными системами. Можно обеспечить необходимое усилие зажима системы; другой может вращаться без нагрузки, чтобы толкать или тянуть систему. Хотя управление синхронизацией двух серводвигателей постоянного тока является простым, DBVCVT подвержен риску увеличения осевого смещения.Таким образом, использование независимого контроля лучше, чем первое. Для достижения точного управления передаточным числом необходимо обеспечить соотношение между передаточным числом и степенью вращения первичного серводвигателя постоянного тока. В тесте авторы сначала устанавливают начальное положение DBVCVT, а затем изменяют степень вращения первичного серводвигателя постоянного тока. Путем измерения осевых перемещений шкивов и расчета передаточного числа по формуле (15) соотношение между передаточным числом и степенью вращения первичного серводвигателя постоянного тока получено на рисунке 6.Сравнивая результат моделирования с использованием аналитической модели с экспериментальным результатом на испытательном стенде, они хорошо согласуются и предложенная аналитическая модель действительна. Один из выводов состоит в том, что с помощью аналитической модели можно регулировать передаточное число, контролируя степень вращения первичного серводвигателя постоянного тока.


    Фактически, управление DBVCVT — это, по сути, управление усилием зажима. В DBVCVT осевое усилие зажима первичного шкива регулирует передаточное число, в то время как осевое зажимное усилие вторичного шкива контролирует скольжение.В аналитической модели DBVCVT изменение передаточного числа определяется входным крутящим моментом, входной скоростью, целевым передаточным числом, а также первичным и вторичным усилиями зажима. В этой статье реализован следующий тест передаточного отношения, чтобы изучить указанную выше взаимосвязь между первичным зажимным усилием и передаточным числом.

    Поскольку аналитическая модель DBVCVT была ранее предложена авторами в документе конференции [29], известно, что осевые усилия зажима для ременной системы VCVT являются функциями входного крутящего момента и соотношения скоростей.Другими словами, для различных комбинаций входного крутящего момента и входной скорости требуются разные осевые зажимные усилия. Комбинация очень усложняет эксперименты. Чтобы уменьшить количество комбинаций переменных в экспериментах, весь процесс тестирования DBVCVT установлен следующим образом. Прежде всего, авторы установили фиксированный входной крутящий момент в сочетании с четырьмя различными входными скоростями соответственно. Затем, когда прототип DBVCVT работает при максимальной входной скорости и максимальном передаточном числе, авторы устанавливают фиксированное избыточное вторичное зажимное усилие для этого фиксированного входного крутящего момента.Следовательно, по большей части выбор этой избыточной вторичной зажимной силы может минимизировать проскальзывание прототипа DBVCVT при фиксированном входном крутящем моменте, различных входных скоростях и передаточных числах. На рисунке 4 это избыточное вторичное зажимное усилие может быть измерено датчиком нагрузки вторичных шкивов. При этой фиксированной избыточной вторичной зажимной силе и входном крутящем моменте при изменении входной скорости авторы регулируют только первичную зажимную силу, чтобы изменить передаточное отношение между максимальным передаточным числом и минимальным передаточным числом.Наконец, авторы измеряют изменение передаточного числа вместе с соответствующей первичной зажимной силой при различных избыточных вторичных зажимных силах, входных скоростях и входном крутящем моменте. В таблице 2 показаны условия испытаний. Чтобы проверить производительность системы DBVCVT, также было проведено моделирование системы DBVCVT при тех же чрезмерных вторичных зажимных силах, входном крутящем моменте, полном диапазоне скоростей, входных скоростях и параметрах в таблице 1. Чтобы обеспечить справедливое сравнение в тех же условиях, избыточные вторичные зажимные силы, указанные в таблице 2, были применены к прототипу DBVCVT и моделированию одновременно.

    Передаточное число полного диапазона Входная скорость (об / мин) Входной крутящий момент (Н · м) Чрезмерное вторичное усилие зажима (Н)
    905 0,44–2,25 500, 800, 1200 = 25,3 Н · м = 10000 Н
    = 54,3 Н · м = 20000 Н · м
    = 78,8 Н · м = 30000 N
    = 107.6 Н · м = 40000 Н

    Кроме того, сравниваются характеристики DBVCVT и SBVCVT. Для обеспечения честного сравнения размеры и другие параметры SBVCVT такие же, как и у систем одноленточного вариатора в DBVCVT, за исключением количества ремней. Поскольку крутящий момент DBVCVT совместно используется двумя комбинированными отдельными системами SBVCVT [29], необходимо отметить, что для справедливого сравнения SBVCVT и DBVCVT при одном и том же входном крутящем моменте, входной скорости и полном передаточном отношении вторичные зажимные силы для прототипа SBVCVT должны быть установлены равными чрезмерным вторичным зажимным силам для прототипа DBVCVT, что означает.Аналогичным образом было проведено моделирование системы SBVCVT при тех же чрезмерных вторичных усилиях зажима, входном крутящем моменте, полном диапазоне скоростей, входных скоростях и параметрах в таблице 1. Кроме того, избыточные вторичные зажимные силы в таблице 2 также были применены к прототипу SBVCVT и моделированию одновременно.

    Чтобы продемонстрировать выдающиеся характеристики DBVCVT, авторы установили фиксированное избыточное вторичное зажимное усилие N для фиксированного высокого крутящего момента Н · м в таблице 2.Как упоминалось ранее в Разделе 2, каждый одноленточный вариатор Van Doorne на Рисунке 4 используется для автомобилей класса 660 куб.см с максимальным входным крутящим моментом 88 Н · м [50], поэтому это условие испытаний не применимо к SBVCVT. В этой статье был проведен только прототип DBVCVT и моделирование при этой избыточной вторичной зажимной силе N, входном крутящем моменте Н · м, полном диапазоне скоростей и входных скоростях.

    На рисунках 7 (a) –7 (c) показаны экспериментальные результаты реакции отношения скоростей DBVCVT и SBVCVT на испытательном стенде и результаты их моделирования на основе аналитической модели при оборотах в минуту и ​​Н · м, 54.3 Н · м и 78,8 Н · м соответственно. На рисунке 7 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по соотношению скоростей DBVCVT при оборотах и ​​Н · м. На рисунках 8 (a) –8 (c) показаны экспериментальные результаты реакции отношения скоростей DBVCVT и SBVCVT на испытательном стенде и результаты их моделирования на основе аналитической модели при частоте вращения и Н · м, 54,3 Н · м и 78,8 Н · м соответственно. На рисунке 7 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по соотношению скоростей DBVCVT при оборотах и ​​Н · м.На рисунках 9 (a) –9 (c) показаны экспериментальные результаты реакции отношения скоростей DBVCVT и SBVCVT на испытательном стенде и результаты их моделирования на основе аналитической модели при оборотах в минуту и ​​Н · м, 54,3 Н · м и 78,8 Н · м соответственно. На рисунке 9 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по соотношению скоростей DBVCVT при оборотах и ​​Н · м. Они имеют хорошее согласие при различных условиях испытаний, соответственно, что означает, что аналитическая модель может эффективно прогнозировать динамические характеристики и правильно описывать характеристики передачи предлагаемого DBVCVT при различных условиях передачи.Более того, оценка результатов экспериментов и моделирования может привести к следующим полезным выводам для нового DBVCVT.

    При сравнении результатов моделирования с использованием аналитической модели с экспериментальными результатами, полученными на испытательном стенде, есть некоторые незначительные различия. Это связано с тем, что при разработке аналитической модели игнорируются некоторые факторы, такие как деформация шкива и трение вилки синхронного переключения, которые могут вызвать незначительные ошибки моделирования. В результате первичное зажимное усилие, необходимое для достижения того же передаточного числа в эксперименте, выше, чем первичное зажимное усилие в моделировании.Кроме того, наблюдается разброс экспериментальных результатов из-за некоторых факторов, таких как шум датчика и вибрация испытательного стенда из-за производственной ошибки. Несмотря на эти незначительные ошибки, рисунки 7–9 показывают, что общие результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами, что означает, что принцип работы аналитической модели подтвержден, и эту аналитическую модель можно использовать с испытательной установкой для анализа производительность передачи DBVCVT при различных условиях передачи.

    Чтобы проанализировать влияние первичной прижимной силы на реакцию передаточного отношения, на рисунках 7–9 показано сравнение результатов моделирования и экспериментальных результатов реакции передаточного отношения DBVCVT в различных условиях испытаний. Следует отметить, что, когда передаточное число увеличивается или уменьшается, есть некоторые очевидные различия в соответствующих имитационных или экспериментальных результатах первичного прижимного усилия. Процесс изменения первичного зажимного усилия при уменьшении передаточного числа выше, чем процесс изменения первичного зажимного усилия при уменьшении передаточного отношения.Считается, что эта разница вызвана гистерезисом первичной прижимной силы в вариаторах ременного типа. Когда передаточное число изменяется, DBVCVT фактически сначала переходит из одного устойчивого состояния в динамическое, а затем переходит в другое устойчивое состояние. Очевидно, что во время этого особого перехода скорость изменения передаточного числа не может синхронно соответствовать скорости изменения первичной прижимной силы. Точнее, скорость изменения передаточного числа зависит от скорости изменения первичной прижимной силы.Это связано с тем, что динамическое взаимодействие между ремнем и шкивами различно при высоких передаточных числах и низких передаточных числах. Фактически, весь механизм переключения одинаков, но направления радиального трения между стальным элементом и первичным шкивом и радиального трения между стальным элементом и вторичным шкивом различны под и. Когда передаточное число увеличивается, увеличивается, но трение покоя остается, и ремень фактически не может двигаться в радиальном направлении.Как только возникает трение скольжения, ремень начинает двигаться внутрь в радиальном направлении и сдвигается, в то время как лента движется наружу. Точно так же, когда передаточное число уменьшается, увеличивается, но по-прежнему остается статическое трение, и ремень фактически не может двигаться в радиальном направлении. Когда возникает трение скольжения, лента начинает двигаться наружу в радиальном направлении и сдвигается, в то время как лента движется внутрь. Кроме того, это также можно объяснить фактическими рабочими положениями ремня DBVCVT, как показано на рисунке 10.Принимая во внимание радиальное скольжение стального ремня при движении в шкивы или из них, существует на входе в первичный шкив; тогда стальной элемент имеет тенденцию покинуть клин первичного шкива, но объединенная сила стального ремня здесь слишком мала, чтобы обеспечить необходимый внутренний компонент для преодоления радиального трения. Таким образом, эффективный радиус больше рабочего радиуса. Однако на выходе из первичного шкива стальной элемент имеет тенденцию оставаться в клине первичного шкива до тех пор, пока система не обеспечит достаточный внешний компонент от объединенной силы в стальной ленте для преодоления радиального трения и, следовательно, вытягивает сталь. элемент.Однако из-за принципа постоянной длины стального ремня эффективный радиус на входе вторичного шкива смещен наружу от центра шкива, и, следовательно, эффективный радиус больше рабочего радиуса. На выходе из вторичного шкива ремень смещается к центру шкива, и, следовательно, его эффективный радиус меньше рабочего радиуса. Поэтому в аналитической модели DBVCVT вместо традиционных рабочих радиусов учитываются эффективные радиусы.В этой статье экспериментальное исследование показывает гистерезис первичного зажимного усилия и оценивает взаимосвязь между первичным зажимным усилием и передаточным числом в аналитической модели, что очень важно для точного контроля передаточного отношения.


    (a)
    (b) ≥ 1
    (a)
    (b) ≥ 1

    Следует отметить, что в аналитической модели DBVCVT изменение соотношения скоростей вычисляется входным крутящим моментом, входной скоростью, целевым передаточным числом, а также первичным и вторичным усилиями зажима.В этой работе авторы только проектируют и реализуют изменение передаточного числа во всем диапазоне при различных входных скоростях и крутящих моментах, поскольку считается, что первичная прижимная сила напрямую изменяет передаточное отношение. Фактически, чрезмерная вторичная зажимная сила в сочетании с входным крутящим моментом устанавливается не только для устранения проскальзывания ремня, но также для демонстрации рациональности испытания во время полного передаточного числа. Можно рассматривать вторичную прижимную силу как отдельную единицу, чтобы проанализировать ее влияние на изменение передаточного числа во всем диапазоне, но испытание может быть спроектировано без нагрузки.Точно так же можно рассматривать входную скорость или входной крутящий момент в отдельности, чтобы проанализировать их влияние на изменение передаточного числа во всем диапазоне, но дизайн и реализация теста неизбежно ограничены и не могут отражать реальное состояние транспортного средства. В целом, влияние вторичной прижимной силы, входной скорости и входного крутящего момента на отклик передаточного числа в этой статье можно игнорировать.

    3.3. Тест эффективности передачи

    При проверке передаточного числа авторы также измеряют эффективность передачи DBVCVT.На основе аналитической модели DBVCVT, ранее разработанной в [29], эффективность передачи DBVCVT может быть получена с учетом некоторых потерь мощности. Потери мощности из-за радиального трения между стальным элементом и шкивом равны

    . Потери мощности из-за тангенциального трения между стальным элементом и шкивом рассматриваются как

    . минимизировать проскальзывание прототипа DBVCVT при различных входных скоростях и полном диапазоне скоростей.Таким образом, значение выбрано равным 0. Более того, потери мощности из-за трения между внутренним слоем стального кольца и контактной поверхностью стального элемента определены как

    . Потери кинетической энергии стального элемента определены как

    . Потери мощности из-за зависящего от скорости момента трения подшипника входного вала приведены ниже:

    Потери мощности из-за зависящего от скорости момента трения подшипника выходного вала также приведены ниже: где и — соответственно входная скорость первичного шкива и выходную скорость вторичного шкива в оборотах в минуту (об / мин).

    Кроме того, в [54] учитывается КПД коробки передач с обратным дифференциалом. На рисунке 11 показано соотношение скоростей коробки передач с обратным дифференциалом в DBVCVT. и являются, соответственно, выходными скоростями вторичных шкивов 1 и 2 в оборотах в минуту (об / мин). на рисунке 11 разница между и. Фактически, эффективность зубчатой ​​передачи в коробке передач с обратным дифференциалом зависит от самой конструкции. Конические шестерни используются в коробке передач с обратным дифференциалом, поэтому обычно выбирается как 0.9 [55]. Следует отметить, что меньшее значение означает большие потери на трение в дифференциальной коробке передач. Однако потери на трение возникают только при разнице скоростей между двумя валами. Обычно, если эта разница в скорости не очень велика, потери на трение не очевидны. Когда скорости двух валов одинаковы, потери на трение равны нулю. В противном случае КПД коробки передач с обратным дифференциалом можно определить следующим образом на основе теории автомобильного дифференциала: где — коэффициент распределения крутящего момента, выбранный как 0.52 [55]. — это расстояние между осевой линией стального ремня и осевой линией дифференциальной коробки передач; это расстояние, как показано на рисунке 11. Очевидно, определяется как,, и. В DBVCVT значение может быть рассчитано с помощью


    . В этой статье приближение получено экспериментальным результатом для коробки передач с обратным дифференциалом, как показано в таблице 3. Таблица 3 также показывает, что среднее значение составляет 38,56 м. Установив, а также используя (29) и таблицу 1, 0.96 получается для. Как упоминалось ранее, два набора серводвигателей постоянного тока и силовые винтовые механизмы используются для регулировки первичной и вторичной зажимных сил. Когда система привода двигателя постоянного тока работает для переключения передач, она должна преодолевать трение в механизме силового винта. Следует отметить, что мощность переключения в основном зависит от КПД силового винта, скорости и крутящего момента серводвигателей постоянного тока. Однако в [29] аналитическая модель DBVCVT была разработана для двух различных стационарных случаев.Фактически, переключающая мощность не потребляется, потому что серводвигатели постоянного тока останавливаются в установившемся режиме. Таким образом, только входная мощность от первичного двигателя и выходная нагрузка рассматриваются для проверки эффективности передачи DBVCVT в этой статье. Что касается конструкции DBVCVT и вышеуказанных разделов, эффективность передачи мощности на основе входной мощности от первичных шкивов к вторичным шкивам определяется как

    ниже 70%. Кроме того, Рисунки 12 (a) –12 (c), 13 (a) –13 (c) и 14 (a) –14 (c) также показывают, что энергоэффективность прототипа SBVCVT ниже 80% для SBVCVT, который ниже 90%, как сообщается в [51].Считается, что некоторые факторы в тестах, такие как шум датчика, вибрация и несоосность компонентов из-за производственной ошибки, являются причинами более низкой эффективности передачи, но это не единственная причина. Поскольку чрезмерные вторичные зажимные силы для прототипа DBVCVT были применены к аналитической модели DBVCVT, считается, что чрезмерные вторичные зажимные силы увеличивают износ прототипа DBVCVT и снижают эффективность передачи энергии. Рисунки 12–14 показывают, что результаты моделирования согласуются с экспериментальными результатами, поэтому можно сделать вывод, что низкая эффективность передачи прототипа DBVCVT в основном вызвана чрезмерными вторичными зажимными силами.Фактически, чрезмерные вторичные зажимные силы, указанные в таблице 2, могут максимально предотвратить проскальзывание ремня. Стратегия чрезмерного зажимного усилия обычно применяется во многих существующих автомобильных вариаторах [51]. Кроме того, Рисунки 12 (a) –12 (c), 13 (a) –13 (c) и 14 (a) –14 (c) показывают, что средняя энергоэффективность SBVCVT примерно на 10% выше, чем у DBVCVT. С точки зрения сохранения энергии можно объяснить, что большее количество компонентов в DBVCVT определенно приводит к высоким потерям на внутреннее трение.Однако этот 10% низкий КПД применим только для низкого крутящего момента. Когда при испытании крутящий момент превышает 88 Н · м, SBVCVT не может передавать мощность, поэтому на рисунках 12 (d), 13 (d) и 14 (d) показаны только результаты экспериментов и моделирования эффективности передачи DBVCVT при = 107,6 Н · м и разные входные скорости. В таблице 4 также показана средняя эффективность передачи DBVCVT при этом условии. Можно сделать вывод, что для входного крутящего момента более 88 Н · м предлагаемый DBVCVT, показанный на рисунках 12 (d), 13 (d) и 14 (d) и в таблице 4, все еще может работать стабильно и сохранять максимальную передачу. КПД более 70%.Другими словами, предлагаемый DBVCVT может улучшить допустимый крутящий момент по сравнению с SBVCVT и имеет потенциал для трансмиссий тяжелых транспортных средств.

    На рисунках 12–14 и в таблице 4 показано сравнение экспериментальных результатов эффективности передачи при различных входных крутящих моментах. Можно изобразить, что при одинаковом входном крутящем моменте эффективность трансмиссии при = 500 об / мин, как показано на рисунке 12, всегда выше, чем эффективность трансмиссии при = 800 об / мин или = 1200 об / мин, как показано на рисунках 13 и 14.Это связано с тем, что по мере увеличения входной скорости совместное действие растягивающего усилия стального кольца и усилия экструзии стального элемента соответственно увеличивается, улучшая передачу мощности. Но влияние входной скорости на эффективность трансмиссии считается ограниченным, поскольку кривые эффективности трансмиссии при = 800 об / мин и = 1200 об / мин практически совпадают на рисунках 13 и 14.

    Рисунки 12–14 и таблица 4 также показывают сравнение экспериментальных результатов эффективности трансмиссии при различных входных скоростях.Из приведенного выше анализа теста передаточного отношения можно сделать вывод, что гистерезис первичного зажимного усилия может вызывать различные реакции передаточного отношения, когда передаточное отношение увеличивается или уменьшается. Из таблицы 4 видно, что средняя эффективность передачи экспериментальных результатов DBVCVT при увеличении передаточного числа немного ниже, чем средняя эффективность передачи экспериментальных результатов DBVCVT, когда передаточное отношение уменьшается. Фактически, когда передаточное число уменьшается, более высокое зажимное усилие более склонно играть свою полную роль передачи мощности, чем относительное меньшее усилие, когда передаточное отношение увеличивается.

    Из кривых на рисунках 12–14 видно, что при одинаковом входном крутящем моменте и входной скорости общий КПД трансмиссии ниже, чем ниже. При уменьшении передаточного числа эффективность трансмиссии значительно падает. Это связано с тем, что крутящий момент передается за счет совместного действия растягивающего усилия стального кольца и усилия выдавливания стального элемента. При этом совместное действие сил затрудняет передачу крутящего момента, что приводит к большим потерям мощности при той же входной мощности, когда ремень движется внутрь или наружу шкивов.При этом совместное действие сил способствует передаче крутящего момента, что приводит к меньшим потерям мощности при той же входной мощности, когда ремень движется внутрь или наружу шкивов. В целом это связано с разной динамикой DBVCVT при передаче крутящего момента при высоких и низких передаточных числах.

    В данной работе авторы разрабатывают и реализуют некоторые базовые тесты производительности на основе предложенного испытательного стенда. Путем сравнения экспериментальных результатов с результатами моделирования на основе разработанной аналитической модели некоторые характеристики DBVCVT в аналитической модели подтверждаются этими основными тестами производительности.Возможности испытательного стенда и правильность аналитической модели могут быть объединены, чтобы заложить основу для управления DBVCVT с целью достижения точного передаточного числа, низкого скольжения и высокой эффективности передачи.

    4. Выводы

    На данный момент мало исследований по разработке испытательного стенда для DBVCVT. Чтобы доказать принцип работы DBVCVT и проанализировать его характеристики передачи, в этой статье изначально строится испытательный стенд с небольшой нагрузкой на аппаратное обеспечение в цикле с недавно изготовленным прототипом DBVCVT.Заменяя двигатель и нагрузочное оборудование на двигатель переменного тока и динамометр с магнитным порошком, этот испытательный стенд DBVCVT предназначен для работы в условиях малой нагрузки с более простой конструкцией, меньшими затратами и потребляемой мощностью, чем традиционный испытательный стенд для SBVCVT. С помощью этого недавно построенного испытательного стенда экспериментальное исследование DBVCVT затем осуществляется в этой работе, и некоторые выводы можно сделать следующим образом: (1) Испытательный стенд DBVCVT очень прочен и надежен в экспериментальных исследованиях. (2) В скорости Передаточное отношение, хорошее соответствие между экспериментальными результатами и результатами моделирования в различных условиях испытаний подтверждает взаимосвязь между первичным зажимным усилием и изменением передаточного отношения, указывая, что гистерезис первичного зажимного усилия всегда существует в DBVCVT при переключении.Принцип работы фактически соответствует аналитической модели, предложенной авторами ранее. Таким образом, эта аналитическая модель была экспериментально подтверждена и может использоваться для имитационных исследований DBVCVT. (3) В тесте эффективности передачи некоторые воздействия на эффективность передачи анализируются путем сравнения результатов эксперимента и моделирования на основе утвержденной аналитической модели. . Хотя эффективность передачи при более низкой входной скорости немного выше, чем эффективность передачи при более высокой входной скорости, влияние входной скорости на эффективность передачи очень мало.Кроме того, гистерезис первичного зажимного усилия, который может вызвать средний КПД трансмиссии при увеличении передаточного числа, ниже, чем гистерезис при уменьшении передаточного числа. Кроме того, общая эффективность передачи ниже, чем ниже, из-за разной динамики DBVCVT при разных передаточных числах при передаче мощности.

    Приведенные выше многообещающие результаты показывают, что недавно разработанный испытательный стенд DBVCVT может обеспечить хорошую платформу для анализа характеристик передачи DBVCVT.Могут быть выполнены более сложные испытания, поскольку принцип работы доказан. В сочетании с аналитической моделью этот испытательный стенд можно использовать для создания аналитических и экспериментальных основ для дальнейшего управления новым DBVCVT с целью достижения точного передаточного числа, низкого проскальзывания ремня и высокой эффективности трансмиссии.

    Номенклатура
    74 9057 9057 9077 9057 9057 9057 9057 Эффективность для DBVCVT, количество ремней в (31) установлено равным 2, а в (31) установлено равным 1 для SBVCVT.Кроме того, в SBVCVT отсутствует обратная дифференциальная передача, поэтому в (31) для SBVCVT установлено значение 1. Уравнения (23) ~ (31) полезны для моделирования системы. В этом новом DBVCVT силы, действующие на стальные кольца и стальные элементы, очень сложны, поэтому учитываются только указанные выше потери мощности. Фактически, дополнительные потери мощности, такие как потеря проскальзывания ремня и потери при прогибе шкива, должны быть тщательно исследованы в будущем.

    На рисунках 12 (a) –12 (c) показаны экспериментальные результаты эффективности передачи DBVCVT и SBVCVT на основе испытательного стенда и результаты их моделирования на основе аналитической модели при оборотах в минуту и ​​Н · м, 54.3 Н · м и 78,8 Н · м соответственно. На рисунке 12 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по эффективности передачи DBVCVT при оборотах и ​​Н · м. На рисунках 13 (a) –13 (c) показаны экспериментальные результаты эффективности передачи DBVCVT и SBVCVT на испытательном стенде и результаты их моделирования на основе аналитической модели при оборотах в минуту и ​​Н · м, 54,3 Н · м и 78,8 Н · М соответственно. На рисунке 13 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по эффективности передачи DBVCVT при частоте вращения и Н · м.На рисунках 14 (a) –14 (c) показаны экспериментальные результаты эффективности передачи DBVCVT и SBVCVT на испытательном стенде и результаты их моделирования на основе аналитической модели при оборотах в минуту и ​​Н · м, 54,3 Н · м и 78,8 Н · М соответственно. На рисунке 14 (d) показано сравнение результатов моделирования и экспериментов по эффективности передачи DBVCVT при частоте вращения и Н · м. Общее согласие между ними в различных условиях испытаний доказывает правильность аналитической модели DBVCVT. Однако небольшая разница между ними говорит о том, что экспериментальные результаты несколько ниже результатов моделирования.Это связано с тем, что при разработке аналитической модели игнорируются некоторые факторы, такие как деформация шкива и трение вилки синхронного переключения, которые могут объяснить эту незначительную разницу. Кроме того, хотя шумы в испытательном стенде DBVCVT предотвращаются несколькими способами и их действительно нельзя полностью избежать в течение всего процесса испытания, производственная ошибка и вибрация испытательного стенда также могут вызывать шумы, даже некоторые датчики, используемые в испытательном стенде. . Поэтому разрозненные экспериментальные результаты считаются приемлемыми и действительно могут показать характеристики передачи DBVCVT.Из кривых на рисунках 12–14 видно, что независимо от того, увеличивается или уменьшается передаточное число, нет очевидной разницы между экспериментальными результатами и результатами моделирования во всех условиях испытаний, поэтому в данной работе показано только сравнение экспериментальных результатов трансмиссии. эффективность при различных условиях испытаний. На рисунках 12–14 также показано сравнение экспериментальных результатов эффективности передачи DBVCVT при различных входных крутящих моментах и ​​входных скоростях. Таблица 4 показывает среднюю эффективность передачи экспериментальных результатов DBVCVT при различных условиях испытаний.Это подробное сравнение результатов экспериментов и моделирования на рисунках 12–14 и в таблице 4 может привести к следующему обсуждению характеристик передачи для нового DBVCVT.

    Входной крутящий момент = 150 Н · М
    (об / мин) (об / мин) (об / мин) Ошибка между и (%) (об / мин) (м) (м)
    1.46 500 342 342 0,00% 342 0 38,56
    1000 686 684 9057 9057 9057 684 9057 9057 9057 1372 1368 0,29% 1370 68,5
    3000 2059 2051 0,39% 2055 51,38 500 678 674 0,59% 676 33,8
    1000 1355 1347 0,59% 9057 9057 9057 9057 9058 9058 9057 9057 9057 9057 2694 0,66% 2703 30,03
    3000 4072 4036 0,88% 4054 22,52
    Показанный прототип
    9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 9057 24,3
    Передаточное число увеличивается Передаточное отношение уменьшается
    Входная скорость Входной крутящий момент Средний КПД передачи Входная скорость Средний крутящий момент 9057
    (об / мин) (Н · м) (%) (об / мин) (Н · м) (%)
    500 24.3 54,53 500 24,3 58,81
    54,3 62,48 54,3 65,05
    78,8
    78,8 78,8 107,6 61,58
    800 24,3 53,79 800 24,3 57,11
    54.3 60,83 54,3 62,79
    78,8 58,23 78,8 60,46
    107,6 62,19 53,85 1200 24,3 56,26
    54,3 58,42 54,3 59,58
    78.8 56,33 78,8 60,70
    107,6 60,37 107,6 61,68
    90570 9057 :6 частота вращения вторичного шкива 1 9 0571:06:6 9057 9057 Шаг винтовой резьбы смазочного материала776 9057 1 Осевое перемещение первичного шкива06666 Степень вращения вторичного серводвигателя постоянного тока6 9057 Коэффициент трения между s тройник и шкив 9057 вторичного шкива.
    Межосевое расстояние
    : Расстояние между центральной линией стального ремня и центральной линией редуктора с обратным дифференциалом
    : Осевое смещение ремня Масса стального элемента на единицу длины
    : Масса стального кольца на единицу длины
    : Средний диаметр подшипника
    : Средний диаметр винтовой резьбы
    Растягивающая сила на выходе первичного шкива или растягивающая сила на входе вторичного шкива
    : Коэффициент потери крутящего момента на подшипнике
    Растягивающая сила на входе в первичный шкив или растягивающая сила на выходе вторичного шкива
    : Распределение растягивающего усилия стальное кольцо на первичном шкиве
    : Сила предварительного натяга пружины
    : Распределение радиального трения между стальным элементом и первичным шкивом
    : Распределение радиального трения между стальным элементом и вторичным шкивом
    : Распределение растягивающего усилия стального кольца на вторичном шкиве
    : Радиальное расстояние от контактной поверхности между стальным кольцом и стальным элементом до центра тяжести стального элемента
    : Толщина каждый стальной элемент
    : Толщина каждого слоя в стальном кольце
    : Передаточное число
    : Геометрическое передаточное отношение
    : при отсутствии нагрузки нет осевого перекоса ремня
    : 9 0576 Максимальное передаточное число
    : Минимальное передаточное число
    : Передаточное число коробки передач
    : Экспериментальная константа эффективного радиуса
    Пружина: Коэффициент распределения крутящего момента редуктора с обратным дифференциалом
    : Рабочая длина стального ремня
    : Масса каждого стального элемента
    : Количество металлических ремней
    Входная скорость
    : Угловая скорость первичного серводвигателя постоянного тока
    : Угловая скорость вторичного серводвигателя постоянного тока
    : Выходная скорость
    Выходная скорость вторичного шкива 2
    : Количество слоев в стальном кольце
    : Потери мощности из-за радиального трения между стальным элементом и шкивом
    : Потери мощности из-за тангенциального трения между стальным элементом и шкивом
    : Потери мощности из-за трения между внутренним слоем стального кольца и контактной поверхностью стального элемента
    : Потери кинетической энергии стального элемента
    : Потери мощности из-за зависящего от скорости момента трения подшипника входного вала
    : Потери мощности из-за зависящего от скорости момента трения подшипника выходного вала
    : Общая осевая сила зажима первичного шкива для ременной системы VCVT
    : Распределение осевого усилия зажима прима шкив одного отдельного SBVCVT
    : Суммарное осевое усилие зажима вторичного шкива для ремня VCVT системы
    : Распределение осевого усилия зажима вторичного шкива одного отдельного SBVCVT
    Рабочий радиус шкива без осевого смещения под
    : Рабочий радиус первичного шкива
    : Эффективный радиус на входе в главный шкив
    : Эффективный радиус на выходе из первичного шкива шкив
    : Рабочий радиус вторичного шкива
    : Эффективный радиус на входе вторичного шкива
    : Эффективный радиус на выходе вторичного шкива
    : Входной тор que для ременной системы VCVT
    : Приводной момент первичного серводвигателя постоянного тока
    : Приводной момент вторичного серводвигателя постоянного тока
    : Кинематическая вязкость
    Касательная скорость стального элемента на основе эффективного радиуса
    : Касательная скорость первичного шкива
    : Касательная скорость вторичного шкива
    : Угол между вертикальной осью вала точка касания стального ремня
    : Угол намотки ремня на первичный шкив
    : Угол намотки ремня на вторичный шкив
    : Угол скольжения
    : Разница скоростей между и
    :
    : Осевое перемещение вторичного шкива
    : Передаточное число
    : КПД зубчатой ​​передачи в редукторе с обратным дифференциалом
    КПД коробки передач с обратным дифференциалом
    : Среднее значение фактического КПД
    : КПД передачи мощности
    : Степень вращения первичного серводвигателя постоянного тока
    : Угол паза первичного шкива
    : Угол паза вторичного шкива
    : Угол подъема резьбы винта
    : Коэффициент трения между стальным кольцом и стальным элементом
    : Эквивалентный угол трения
    : Угловая скорость первичного шкива
    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

    Благодарность

    Проект поддерживается исследовательскими грантами Университета Макао MYRG2014-000058-FST и MYRG077 (Y1-L2) -FST13-WPK.

    Взгляд на технологию ремней, цепей и зубчатых передач

    Джек Уорнер

    Потребность в производстве большего количества энергии возрастает с ростом нашей потребности в коммерческих, промышленных и жилых помещениях.Согласно недавнему отчету, только в Северной Америке (включая США, Канаду и Мексику) рынок передачи электроэнергии оценивается в колоссальные 70,4 миллиарда долларов.

    На любом промышленном предприятии турбины и двигатели используются для создания вращательного механического движения для выполнения различных задач. Рынок промышленной передачи энергии работает с базовыми продуктами с открытым приводом, такими как ременные передачи, цепные передачи, зубчатые передачи, и каждая из них имеет свой набор преимуществ и недостатков.В этом посте мы рассмотрим плюсы и минусы этих компонентов технологии передачи энергии.

    1. Ленточная техника

    Одно из самых распространенных устройств, ременные передачи, используются для передачи движения от одного вала к другому с помощью тонкой нерастяжимой ленты, проходящей через два шкива. По сути, это петля из гибкого материала, которая механически связывает вращающиеся валы.

    На рынке доступны различные типы ременных приводов, такие как плоский ремень, клиновой ремень, канатный привод и зубчатый ремень.Важно выбрать правильный тип ременной передачи в зависимости от:

    • Передаваемая мощность
    • Направление движения ремня
    • Скорость вала и соотношение скоростей
    • Условия эксплуатации
    • Расстояние между валами и доступное пространство

    Независимо от типа используемого ременного привода, эта технология обеспечивает плавную и эффективную передачу мощности между валами, даже если они находятся на значительном расстоянии.Эта технология используется, когда вам нужно передать вращательное движение между двумя параллельными валами. Это самый дешевый способ передачи энергии.

    Преимущества ременной передачи включают:

    • Ременные передачи экономичны. Эффективность нового ременного привода может достигать 95-98 процентов
    • Они просты в использовании
    • Ременные передачи не требуют параллельного вала
    • Низкие эксплуатационные расходы
    • Поставляются с защитой от перегрузки и заклинивания
    • С помощью ступенчатых или конических шкивов можно получить разные скорости
    • Когда расстояние между валами очень велико, ременные передачи являются наиболее экономичным вариантом
    • Глушитель шума и вибрации
    • Колебания нагрузки амортизируются, что увеличивает срок службы оборудования
    • Действие сцепления можно активировать, ослабив натяжение ремня

    Однако ленточная технология также имеет определенные недостатки .Это:

    • Ременные передачи не компактные
    • Ограниченная скорость около 35 метров в секунду
    • По сравнению с другими режимами передачи энергии, они имеют короткий срок службы.
    • Обычно его рабочие температуры ограничиваются от –35 до 85 ° C
    • Угловая скорость ременных передач непостоянна. Это приводит к растяжению, скольжению и износу ремня
    • Имеет ограниченную передачу мощности до 370 кВт, что увеличивает тепловыделение
    • Ременные передачи обычно создают большую нагрузку на валы и подшипники
    • Для компенсации износа и растяжения им дополнительно требуется натяжной шкив или некоторая регулировка межосевого расстояния
    • Соотношение скоростей меняется из-за проскальзывания ремня
    1. Технологии цепей

    Как следует из названия, цепные приводы имеют бесконечный ряд звеньев цепи с сеткой из зубчатых звездочек.В отличие от ременных передач, в цепной технике отсутствует проскальзывание. Однако они в основном подходят для небольших межосевых расстояний, обычно до 3 метров. В некоторых особых случаях цепные приводы могут преодолевать расстояние до 8 метров.

    Эта технология используется для выполнения трех основных функций. Это:

    Мощность передачи: Они могут передавать мощность (скорость и крутящий момент) от одного компонента к другому с помощью связанной цепи и звездочек. Цепные приводы могут передавать большой крутящий момент даже в компактном пространстве.

    Транспортировка материалов: Они могут перемещать, переносить, сдвигать, толкать и тянуть различные материалы, прикрепляя к цепям ведра, рамы, карманы или сетки. Они часто используются для поворота роликов для перемещения конвейерной ленты.

    Цели хронирования: Многие отрасли используют их для синхронизации или движения во времени.

    Как и любой другой тип систем механической трансмиссии, цепные приводы также имеют ряд преимуществ и недостатков. Преимущества включают:

    • Положительные приводы без проскальзывания или проскальзывания
    • В отличие от ременных передач, в цепных передачах угловая скорость остается постоянной
    • Передаточное число до 8: 1
    • Обеспечивает высокое передаточное число от 8 до 10 за один шаг
    • Высокоэффективный цепной привод дает преимущество большей мощности по сравнению с ремнями
    • Может использоваться как для малых, так и для больших межцентровых расстояний
    • Цепные приводы имеют низкую стоимость обслуживания
    • Они обеспечивают высокий КПД передачи до 98 процентов
    • Могут работать даже во влажных условиях
    • Более компактный и простой в установке по сравнению с ременным приводом
    • Цепные приводы не выходят из строя из-за солнечного света, масла, смазки или возраста
    • Более низкая нагрузка на вал, чем ременные передачи

    Недостатки цепных передач

    • Начальная стоимость установки выше ремня
    • Стоимость производства также относительно выше
    • Цепные приводы требуют регулярной смазки
    • Ведущий и ведомый валы должны быть точно выровнены и параллельны
    • Они могут иметь колебания скорости при чрезмерном растяжении
    • Не подходит для применений, где необходимо проскальзывание привода
    • Цепные приводы издают шум и могут вызывать вибрацию
    • Имеют меньшую грузоподъемность и срок службы по сравнению с зубчатыми передачами
    1. Gear Technology

    В мире механической передачи энергии зубчатые передачи занимают особое и видное место.Это наиболее предпочтительная технология, когда вам нужно передать значительную мощность на короткое расстояние с постоянным соотношением скоростей. Механизм зубчатых передач довольно прост — зубья, нарезанные на заготовках шестерни, сцепляются друг с другом для передачи мощности. Во избежание скольжения выступы на одном диске зацепляются с выемками на другом диске в зубчатых передачах.

    В этой технологии используются разные типы шестерен для передачи энергии. Фактически, он может передавать мощность не только между параллельными валами, но также между непараллельными, копланарными, пересекающимися и т. Д.валы.

    Ниже приведены преимущества зубчатых передач:

    • Приводы положительные и нескользящие
    • Большое и постоянное передаточное число 60: 1 может быть получено при использовании зубчатых передач с минимальным пространством
    • Зубчатые передачи обладают механической прочностью, что позволяет поднимать более высокие грузы с помощью тележки
    • Более длительный срок службы по сравнению с ременным и цепным приводом
    • Они могут передавать большую мощность
    • Зубчатые передачи имеют высокий КПД передачи
    • Они могут передавать движение на малое межосевое расстояние валов
    • Эти приводы идеальны для передачи малой, средней и большой мощности
    • Шестерни могут передавать движение даже между непараллельными пересекающимися валами
    • Это самые компактные по сравнению с ременной и цепной передачей

    К сожалению, зубчатые передачи тоже имеют недостатки :

    • Зубчатые передачи нельзя использовать для валов с большим межосевым расстоянием
    • Они не идеальны для больших скоростей
    • Эти приводы требуют регулярной смазки и более сложного процесса ее нанесения
    • Повышение шума и вибрации на высокой скорости
    • Они менее экономичны по сравнению с ременными и цепными приводами
    • Использование нескольких передач увеличивает общий вес машины
    • У них нет гибкости
    • Не подходит для передачи движения на большое расстояние
    • Зубчатое колесо шестерни может привести к необратимому повреждению какой-либо части станка.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *