Вариатор: устройство, виды, принцип работы вариаторной коробки передач — Autodromo
Вариатор или вариаторная КПП представляет собой бесступенчатую трансмиссию, позволяющую автоматически регулировать передаточное число для преобразования крутящего момента, передаваемого от двигателя на колеса автомобиля.
Как правило, вариаторные КПП устанавливаются на легковых авто, квадроциклах, мотороллерах и снегоходах. Если мы говорим об автомобилях, то в большинстве случаев они могут оснащаться клиноременным или тороидным (были попытки, но на сегодняшний день все они, похоже, прекращены) вариатором.
Наиболее популярным стал клиноременный вариатор, который впервые был установлен в автомобилях марки DAF в начале 60-х годов 20 столетия.
Да, вариаторы были изобретены очень давно, еще в 19 веке, но их не использовали из-за того, что наиболее простую конструкцию имеет клиноременный вариатор, но у него проблема всегда были, и остается до сих пор, но об этом чуть позже.
Содержание
- Устройство вариатора
- Клиноременный вариатор
- Тороидный вариатор
- Принцип работы вариатора
- Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?
Устройство вариатора
Конструкция вариаторной коробки передач достаточно проста и состоит из следующих деталей и механизмов:
- раздвижные шкивы – щеки, клиновидной формы, которые расположены на валу;
- механизм для обеспечения вращения колес и установки рычага акселератора в нейтральном положении;
- механизм для переключения заднего хода;
- система управления
Вообще, видов вариаторов придумано достаточно много, порядка десяти, но реальную путевку в жизнь, по всей видимости, получит только клиноременный вариатор и его модификации такая, как, например, клиноцепной вариатор.
Схема: Audi AG
Клиноременный вариатор
Для начала рассмотрим устройство клиноременного вариатора, как одной из самых перспективных КПП в будущем. Такой тип вариатора представляет собой соединенные ремнем шкивы и, собственно, все.
Простота конструкции, ее дешевизна и весьма неплохая надежность — все это плюсы клиноременного вариатора, добавьте сюда максимальную эффективность работы двигателя, да еще и обеспечивает экономию топлива по сравнению с механической КПП и АКПП при одинаковой динамике езды.
Полагаю, теперь понятно, почему вариаторам прочат отличное будущее. Но не все так безоблачно. Есть в вариаторе проблемы, которые решаются до сих пор…
Надежность ремня
Ремень испытывает большие нагрузки, поэтому он должен быть очень прочным. До недавнего времени ремень для вариаторов изготавливался так же, как и все остальные ремни, используемые в двигателе для привода различных систем, он был матерчато-резиновым.
Естественно, что он не мог долго воспринимать серьезные нагрузки.
Ремень растягивался, рвался довольно быстро, поэтому вариаторы ставили только на маломощные двигатели.
Но потом придумали стальной клиновидный ремень и ремень в виде цепи, что позволило использовать вариаторы на довольно мощных автомобилях, например, Nissan выпускает с вариаторами автомобили с мощностью двигателя 262 л.с., что для большинства автолюбителей, учитывая наши налоги на автомобиль, запредельная мечта.
Устройство стального ремня для вариатора
Вариаторная цепь
Высокий температурный режим работы
Зацепление ремня и шкивов в вариативной коробке происходит за счет сил трения, а это, как все мы знаем, приводит к повышению температуры.
До сравнительно недавнего времени не было технологий, чтобы сделать шкивы и стальной ремень достаточно прочными, чтобы они не разрушались в местах контакта.
В добавок к этому было изобретено специальное масло, которое не снижает трение, а наоборот, увеличивает его. Это необходимо для того, чтобы ремень не проскальзывал, а цеплялся за шкивы.
Помимо этого высокая температура оказывает негативное воздействие на электронный блок управления и частенько, к сожалению, выводит его из строя.
Очень много грязи
Ввиду того, что в вариаторе постоянно трутся с большим усилием ремень и шкивы, то очень быстро накапливаются частички металла, которые сильно загрязняют масло.
Грязное масло, как вы понимаете, начинает разрушать, по сути, всю коробку. Эта проблема решается установкой фильтров, очищающих масло.
Пока вариаторы все же уступают в надежности механике и автоматам, но, тем не менее, компании не прекращают попыток усовершенствовать их, поскольку уж очень заманчивы их плюсы.
Вариаторы, которые сейчас устанавливаются на Nissan при умеренной езде и своевременном техническом обслуживании способны проходить 200.000 км, что не так уж и мало, если разобраться.
Итак, вернемся к работе вариатора клиноременного типа…
Шкивы образуется дисками конической формы, способными совершать движения на сближение/расхождение, с целью изменения диаметра шкива.
Диски приводятся в движение вдоль вала гидроцилиндром.
Для соединения шкивов применяется клиновидный ремень, состоящий из тонких полос, изготовленных из металла и связанных между собой специальными пластинками. Вращающий момент достигается благодаря трению, которое возникает между поверхностями шкива и ремня.
На колеса в современных вариаторах вращение передается с помощью гидротрансформатора и дифференциала.
Включение задней передачи на вариаторе выполняется при помощи планетарки заднего хода. Блок управления предназначен для реализации основных функций вариаторной КПП – управления сцеплением, осуществления контроля над работой редуктора, изменения положения шкивов с учетом рабочих режимов двигателя.
Как уже ранее упоминалось, различают два вида приводных вариаторов – клиноременный и клиноцепной.
Клиноцепной вариатор оснащается цепью, состоящей из металлических звеньев (или пластин), соединенных осями клиновидной формы. Подобная конструкция цепи является более гибкой и эффективной для преобразования и передачи вращательного момента на колеса.
Если в клиноременном вариаторе, вращение колес обеспечивается за счет толкательного усилия, то в клиноцепном вариаторе – благодаря тянущему усилию.
Клиноцепные вариаторы использует на своих автомобилях Audi и Subaru.
Тороидный вариатор
Такой тип вариатора состоит из двух валов (дисков, похожих на бублик) клиновидного типа, один из них является главным, другой – ведомым. Между валами расположены ролики, совершающие передвижения в вертикальном направлении, а также вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси.
Передаточное число в вариаторе данного вида изменяется за счет выбранного положения роликов, а также их радиусов. Иными словами, когда ролик соединяется с маленьким радиусом главного вала и большим радиусом второстепенного вала – происходит переключение на низкую передачу.
Выбор высокой передачи осуществляется в обратном порядке. Переход на прямую передачу происходит в том случае, когда ролик соприкасается с валами в одном радиусе.
Сложная конструкция и отсутствие технологий и материалов, способных выдержать нагрузки в таком устройстве пока заставили производителей отказаться от этого вида вариаторов, но такие автомобили существовали в реальности и выпускались массово, например Nissan Cedric.
Принцип работы вариатора
Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.
Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.
Для разгона необходимо сделать все наоборот: у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.
Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.
Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы.
Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.
Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.
В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.
Для наглядности пара видео с Youtube:
Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?
Для начала запишитесь на тест-драйв и прокатитесь на каком-нибудь автомобиле с вариатором. Если вам понравится то, как этот автомобиль набирает скорость, как он управляется, то задуматься о машине с вариатором стоит.
Зная, что у вариаторов до сих пор есть проблемы с долговечностью, то приходит в голову мысль о том, что если машина новая или прошла совсем немного, то брать ее стоит. Если же пробег у автомобиля более 50000 км, то уже стоит задуматься.
Стоит так же учесть и условия эксплуатации автомобиля.
Если вы ездите по хорошим дорогам, не перегружаете автомобиль, не используете его в качестве такси, то взять вариатор и насладиться его преимуществами можно.
Если же вашему автомобилю суждено испытывать различного рода перегрузки, то лучше присмотреться к автоматической или механической коробке передач.
Принцип работы вариаторной коробки передач
Коробка вариатор: как устроена, основные принципы работы, достоинства и недостатки. Что мешает завоевать ей лидерство среди других трансмиссий
Традиционно коробка переключения передач подразумевает под собой переключение передачи с одной на другую. Это осуществляется при выборе водителем или электроникой необходимой пары шестерен, которые создадут нужное передаточное число. На таком принципе основана работа механической и автоматической коробок передач. Но вариаторная коробка передач изменила данную традицию, внеся новые понятия в передаче крутящего момента от двигателя к колесам.
Содержание
- Немного истории
- Устройство и принцип работы вариаторной коробки
- Клиноременный механизм
- Клиноцепной механизм
- Управляющие устройства
- Плюсы и минусы вариаторов
- Подводя итоги
Немного истории
Принцип действия, на котором основана работа вариатора был замечен Леонардо да Винчи еще в 1490 году.
Первый патент на это изобретение был получен в конце XIX века, а первые автомобили, имеющие вариатор, увидели свет только в 50-х годах прошлого века, когда инженеры компании DAF установили его на легковые автомобили, выпускаемые серийно. Чуть позже к ним присоединился концерн VOLVO. Но основное распространение коробка вариатор получила совсем недавно — в середине 90-х годов.
Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии в заданном числе оборотов коленчатого вала. Основным преимуществом вариатора является его оптимальный выбор соотношения оборотов двигателя и нагрузки на трансмиссию. Такой подход позволяет эффективно использовать мощностные показатели мотора, существенно экономить топливо. Кроме этого, плавное непрерывное изменение передаточного числа вариатора, сопровождающееся полным отсутствием рывков, дает самый высокий уровень комфорта при движении для водителя и пассажиров.
Основным стопором развития вариаторной трансмиссии является довольно высокая сложность передачи большого крутящего момента. Именно поэтому первое распространение коробка вариатор получила на малолитражных автомобилях, имеющих небольшую мощность двигателя. Но, тем не менее сегодня, с ростом технологий и внедрением в конструкцию металлических ремней, производители начали устанавливать вариаторы на автомобили мощностью свыше 200 л. с.
На сегодняшний момент распространение получили только три типа устройства вариаторов, такие, как клиноременный, тороидальный и совсем недавно разработанный клиноцепной механизм, применяемый в вариаторах Multitronic от Audi.
Устройство и принцип работы вариаторной коробки
Коробка вариатор состоит из следующих устройств:
- Механизм, передающий крутящий момент от двигателя на вариатор. Он же заведует разъединением двигателя и коробки — нейтральной передачей;
- Собственно вариаторный механизм;
- Электронная система управления;
- Механизм, обеспечивающий движение задним ходом.
Для соединения и разъединения двигателя с коробкой применяют несколько видов сцепления:
- Гидротрансформатор, являющийся наиболее применяемым устройством;
- Мокрое многодисковое сцепление под электронным управлением;
- Автоматическое центробежное сцепление;
- Электронное электромагнитное сцепление.
Наиболее часто совместно с вариатором применяется гидротрансформаторное сцепление. Такое сочетание обеспечивает наибольшую плавность передачи крутящего момента и, значит, большую долговечность механизма.
Чтобы понять, как работает коробка вариатор, стоит обратить внимание на велосипед, имеющий возможность переключения скоростей. Между двумя звездочками натянута цепь, которая передает крутящий момент. Задние звездочки имеют различный диаметр, и при выборе одной из них создается необходимое усилие для передвижения. Чем больше разница в диаметрах между ведущей и ведомой звездами, тем выше скорость движение. Чем меньше разница — тем больше тяговый момент, необходимый для преодоления сложных участков дороги.
Такое же принципиальное действие заложено в вариаторе, только вместо звездочек и механизма, жестко переключающего передачи, используются раздвижные шкивы, состоящие из двух конусов, имеющих возможность перемещаться относительно друг друга по одной оси. Вместо обычной цепи в вариаторе работает клиноременная передача или специальная наборная цепь, состоящая из наборных пластин, соединенных между собой осями.
Клиноременный механизм
Самым распространенным на сегодня является клиноременный механизм. Такое устройство состоит из двух шкивов, соединенных между собой одним, реже двумя клиновидными ремнями. Шкивы состоят из конусов, способных передвигаться относительно друг друга при помощи актуаторов, которые приводятся в действие гидравлическим насосом. Насос, в свою очередь, работает под управлением электроники, центробежной силы или под усилием пружин. Конические диски, перемещаясь относительно друг друга, изменяют диаметр шкива, тем самым меняя передаточное число коробки передач.
Угол наклона конусов в 20 градусов обеспечивает наилучшее сцепление ремня со шкивами с наименьшим сопротивлением.
Изначально коробка вариатор имела резиновый клиновидный ремень, передающий тяговое усилие. Такое устройство не позволяло передавать высокий крутящий момент, обладало малой долговечностью и большим радиусом изгиба (более 90 мм), что давало малый разбег регулирования.
Но с изобретением гибкого металлического ремня, эти недостатки были решены. Сейчас большинство автомобилей с вариаторной коробкой имеют ремень на металлической основе. Такое устройство ремня, состоящее из набора большого количества металлических пластин определенной формы, напоминает много бабочек, сидящих на ветке. Связаны они между собой гибким соединением, позволяющим значительно уменьшить радиус изгиба до 30 мм, повысить долговечность и прочность передающего устройства. Благодаря металлической основе удалось начать применять коробки вариаторы на автомобилях, имеющих большую мощность, чем раньше.
Клиноцепной механизм
На вариаторах, установленных на автомобилях Audi, впервые была применена специальная цепная передача, получившая название клиноцепной. Такое цепное устройство состоит из набора металлических пластин, соединенных осями. Передача крутящего момента в такой коробке осуществляется при контакте торцевыми поверхностями цепи с дисками шкивов. В этих местах образуются повышенные нагрузки с высокими температурами. С нагрузками изобретатели справились применением специальной подшипниковой стали, а с высокими температурами — принудительным охлаждением трансмиссионной жидкости, применяемой в вариаторе. Благодаря высокой гибкости цепи, удалось сократить радиус изгиба до 25 мм, расширив диапазон передаточных чисел клиноцепной коробки по сравнению с клиноременной передачей.
Управляющие устройства
В силу своих конструктивных особенностей, вариаторная передача не дает возможности движения задним ходом. Такая особенность потребовала установки дополнительных механизмов.
Обычно для этого используется планетарный редуктор, принцип действия которого подобен автоматической коробке передач.
Все управление вариатором осуществляется при помощи электронных устройств, передающих информацию от множества датчиков. На его работу влияют обороты двигателя, ABS, датчики уровня давления в шинах и прочие. Собирая всю эту информацию, коробка вариатор выбирает необходимое передаточное число, соответствующее минимальному расходу топлива с оптимальным тяговым усилием, нужным для преодоления дорожных условий. Раздвигая, сдвигая конусы обоих шкивов, электронике удается добиться результатов динамики и экономии топлива, приближенных или даже превышающих показатели автомобилей с механической коробкой передач.
Устройство вариатораПлюсы и минусы вариаторов
Как все остальные механизмы переключения передач, коробка вариатор имеет свои плюсы и минусы. К положительным сторонам устройства стоит отнести следующее:
- Плавность переключения передач, точнее их отсутствие;
- Возможность использования ручного переключения по принципу Типтроника. Такая особенность имеется благодаря полностью электронному управлению коробкой;
- Равномерное распределение нагрузки на двигатель, позволяющее работать ему в оптимальном режиме, что повышает его долговечность;
- Экономичность;
- Возможность быстрого старта;
- Простота механизма, что позволяет удешевить его производство и ремонт.
Такая особенность имеется благодаря полностью электронному управлению коробкой;К недостаткам вариатора следует отнести минусы, такие как:
- Большая зависимость от электроники4
- Невозможность буксировки;
- Высокая стоимость применяемой жидкости. Низкая периодичность ее замены;
- Наличие постоянного троллейбусного звучания при различных стилях езды, в разных скоростных режимах
Подводя итоги
Несмотря на недостатки, такая коробка передач, как вариатор, имеет свое будущее. При нахождении решения изобретателями для передачи больших усилий, вариатор будет жить и развиваться во всех сегментах автомобилестроения.
youtube.com/embed/Ok00hUya_AE?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Китай Коробка передач с регулируемой скоростью, вариаторы скорости, производители моторвариаторов скорости, поставщики и экспортеры
Вариатор скорости — это оборудование для непрерывного изменения скорости и передаточного отношения двигателя. Это позволяет двигателю развивать максимальную мощность в диапазоне скоростей. Его основная функция заключается в контроле выходной скорости двигателя. При увеличении крутящего момента выходная скорость уменьшается, и наоборот. Вариатор скорости используется для поддержания эффективности двигателя и экономии топлива. HZPT является одним из профессиональных производителей и поставщиков приводов с регулируемой скоростью в Китае. Приобретайте китайские вариаторы скорости по низким ценам. Свяжитесь с нами сейчас!
- УД0.18,УД0.25,УД0.37,УД0.55,УД0.75,УД1.1,УД1. 5,УД2.2,УД3,УД4,УД5,УД7.5
5,УД2.2,УД3,УД4,УД5,УД7.5- УДЛ0.18, УДЛ0.25, УДЛ0.37, УДЛ0.55, УДЛ0.75, УДЛ1.1, УДЛ1.5, УДЛ2.2, УДЛ3, УДЛ4, УДЛ5, УДЛ7.5
Приводы с регулируемой скоростью управляют механическим движением. Редукторный электродвигатель с регулируемой скоростью помогает экономить энергию и деньги за счет снижения выходной мощности двигателя. Например, системы отопления и охлаждения, работающие от электродвигателей, не всегда должны работать на полную мощность. Вместо этого они должны работать на более низкой скорости, пока не будет достигнута определенная температура. Без коробки передач с регулируемой скоростью эти системы не могли бы регулировать свою производительность или отклоняться от максимальной рабочей скорости.
Механические бесступенчатые вариаторы бывают различных типов и номиналов, от менее чем одной лошадиной силы до тысяч лошадиных сил. Этими устройствами можно управлять с помощью ПЛК или вручную.
Они помогают предприятиям усилить контроль над своими процессами, повысить производительность и сэкономить деньги на электроэнергии и обслуживании.
Большинство частотно-регулируемых приводов можно запрограммировать на автоматический запуск и останов. Они начинают работать с низкой частотой или напряжением, чтобы избежать высокого пускового тока, связанного с прямым пуском от сети. Затем они разгоняются до желаемой скорости или частоты при увеличении нагрузки. Таким образом, двигатель может развивать до 150 % своего номинального крутящего момента, потребляя менее половины своего номинального тока от сети. Эти устройства также имеют функцию отладки, позволяющую выявить неисправные компоненты или отрегулировать параметры двигателя.
Как работает преобразователь частоты? Привод с регулируемой скоростью — это устройство, которое может изменять свою скорость в зависимости от требований приложения. Он состоит из двигателя с фиксированной скоростью и ротора с переменной скоростью.
Эти компоненты работают посредством регулируемой активации катушки возбуждения. Эта катушка генерирует магнитное поле и передает его на входной или выходной ротор. Интенсивность магнитного поля влияет на скорость. Выходную скорость можно контролировать с помощью тахометра переменного тока.
Приводной двигатель с регулируемой скоростью использует электромагнитные и механические силы для управления скоростью вращения ротора и статора. Электромагнитные силы воздействуют на подшипники ротора, регулируя его скорость и крутящий момент. Кроме того, источник питания, используемый приводом, также влияет на частоту. Это означает, что его можно использовать для требовательных приложений.
Принцип работы механического вариатора скорости Механический вариатор скорости представляет собой универсальный преобразователь скорости. Это механическое устройство, которое изменяет выходную скорость машины с помощью шестерен внутри машины. Принцип его работы намного проще, чем у гидравлических вариаторов.
Механический вариатор скорости работает, изменяя передаточное число шестерен, чтобы изменить выходную скорость и крутящий момент.
Принцип механического вариатора скорости одинаков для ручного и электрического. Отличие в дизайне. Механический привод с регулируемой скоростью состоит из системы сцепления и шестерен, расположенных в зубчатой передаче. Шестерни в цепи воздействуют на выходной вал и изменяют выходную скорость. В зависимости от входной скорости, выходная скорость может варьироваться от медленной скорости до высокой скорости.
Устройство механической передачи мощности вариатора, векторное изображение
Устройство механической передачи мощности вариатора, векторное изображение- лицензионные векторы
- Векторы устройств
ЛицензияПодробнее
Стандарт Вы можете использовать вектор в личных и коммерческих целях.
Расширенный
Вы можете использовать вектор на предметах для перепродажи и печати по требованию.Тип лицензии определяет, как вы можете использовать этот образ.
| Станд. | Расшир. | |
|---|---|---|
| Печатный / редакционный | ||
| Графический дизайн | ||
| Веб-дизайн | ||
| Социальные сети | ||
| Редактировать и изменить | ||
| Многопользовательский | ||
| Предметы перепродажи | ||
| Печать по требованию |
Способы покупкиСравнить
Плата за изображение $ 14,99 Кредиты $ 1,00 Подписка $ 0,69 Оплатить стандартные лицензии можно тремя способами. Цены $ $ .
| Оплата с помощью | Цена изображения |
|---|---|
| Плата за изображение $ 14,99 Одноразовый платеж | |
| Предоплаченные кредиты $ 1 Загружайте изображения по запросу (1 кредит = 1 доллар США). Минимальная покупка 30р. | |
| План подписки От 69 центов Выберите месячный план. Неиспользованные загрузки автоматически переносятся на следующий месяц. | |
Способы покупкиСравнить
Плата за изображение $ 39,99 Кредиты $ 30,00Существует два способа оплаты расширенных лицензий. Цены $ $ .
| Оплата с помощью | Стоимость изображения |
|---|---|
| Плата за изображение $ 39,99 Оплата разовая, регистрация не требуется. Наверх
| |