Вариатор устройство: Вариатор, вариаторная коробка передач – устройство, принцип работы

Вариатор. Устройство и принцип работы вариаторной коробки передач.

Подробности

Категория: Трансмиссия

Опубликовано: 18 декабря 2014

Просмотров: 27375

Просматривая каталоги новых автомобилей, с каждым годом все чаще в графе «тип коробки переключения передач» (КПП) можно увидеть слова «вариатор», либо же обозначение «CVT». Что представляет из себя этот тип КПП, чем он отличается от классических «автоматов» и в чем его преимущества – этим вопросам и посвящен данный материал.

Что представляет из себя вариатор. Главное отличие вариаторной КПП от классического «автомата» или «механики» в том, что этот механизм позволяет менять передаточное число от вращающегося коленвала двигателя к ведущим колесам плавно, то есть бесступенчато.

Эта особенность дает возможность подобрать оптимальное передаточное число и крутящий момент в конкретный момент времени, то есть мощность двигателя используется максимально эффективно. Кроме того, отсутствие ступеней обуславливает отсутствие необходимости переключения между ними, то есть очень плавный разгон автомобиля.

Немного истории. Сам принцип работы вариаторной трансмиссии был придуман отнюдь не вчера . Изобретателем этого механизма считается ни кто иной, как бородатый ученый времен ренессанса, Леонардо Да Винчи. Еще в 1490-году он нарисовал схему первого вариатора.

В автомобильной промышленности эта система стала применяться в 50-х годах двадцатого века, а первопроходцем в этой области стала американская компания DAF. Стоит подчеркнуть, что типов вариаторов существует великое множество, но в автомобилестроении применяется лишь два типа – клиноременной (самый распространенный) и тороидный.

На сегодняшний день свою систему вариаторной коробки передач имеет практически каждый крупный автоконцерн. При чем, каждая система имеет некоторые свои особенности и уникальное название — у компании Ford это Ecotronic, Durashift CVT, у Mercedes-Benz – Autotronic, у Toyota – Multidrive, у Honda – Multimatic.

Составные части и принцип работы клиноременного вариатора. Основными составными частями вариатора такого типа являются:

• Шкивы. Большинство вариаторных систем состоят из двух шкивов – ведущего и ведомого. Ведущий шкив соединен с двигателем, от которого он и получает крутящий момент, ведомый – передает крутящий момент на колеса. Каждый шкив представляет из себя два конуса, направленных острыми сторонами друг к другу. Половинки обоих шкивов имеют возможность сдвигаться при помощи специального привода. Шкивы соединяются между собой клиновидным ремнем.
• Клиновидный ремень. В большинстве случаев это металлическая лента, на которую (перпендикулярно) надето большое количество трапециевидных металлических пластинок. У автомобилей Ауди вместо ремня применяется цепь.
• Система сервоприводов. Предназначена для сдвигания и раздвигания конусов шкивов. Эта система управляется автоматикой, а текущее положение конусов зависит от оборотов двигателя и скорости автомобиля.
• Автоматика. Управляет всеми системами вариаторной коробки передач, то есть на нее возложена функция определения, какое положение конусов шкивов оптимально в данный текущий момент времени и обеспечение такого положение посредством передачи сигнала на сервоприводы. Кроме того, автоматика управляет системой соединения-разъединения ведущего шкива и коленвала, являющейся аналогом сцепления (если сравнивать с обычной механической коробкой переключения передач).
• Система соединения-разъединения коленвала и ведущего шкива. В зависимости от производителя, в вариаторах применяются различные устройства. Это может быть автоматическое центробежное сцепление, электромагнитное сцепление, гидротрансформатор или так называемое «мокрое» многодисковое сцепление.

Весь механизм работы вариаторной коробки заключается в следующем. Когда автомобиль только начинает движение, конусы ведущего шкива находятся в полностью раздвинутом состоянии, то есть ремень ходит по самому маленьком радиусу. Конусы ведомого шкива напротив, полностью сдвинуты, тем самым позволяя ремню вращаться по максимальному радиусу. Это является аналогом первой передачи в механической коробке передач, когда необходимо обеспечить максимальный крутящий момент, чтобы сдвинуть автомобиль из стоящего положения.

Когда машина начинает разгоняться, автоматика анализирует скорость его движения и дает сигнал на систему сервоприводов, которые, в свою очередь, начинают сдвигать конусы ведущего шкива, выталкивая клиновой ремень наружу, и раздвигать конусы ведущего шкива, позволяя ремню постепенно утопать между ними. Тем самым и обеспечивается изменение передаточного числа в вариаторе клиноременного типа. Нетрудно догадаться, что при достижении автомобилем максимально возможной скорости, ведущий шкив находится в максимально «сведенном» состоянии, при этом конусы ведомого шкива максимально разомкнуты. Существенный минус клиноременного вариатора заключается в том, что ремень (в некотором случае это может быть цепь – например, у автомобилей Ауди) подвержен постоянным нагрузкам, соответственно именно он чаще всего выходит из строя первым. Стоимость его достаточно высока (как и цена работ по его замене) и если Вам «посчастливится» столкнуться с выходом ремня из строя – это очень ощутимо ударит по кошельку.

Тороидный вариатор. Этот тип коробки применяется автопроизводителями крайне редко, скорее в качестве различных экспериментов. Конструктив ее еще более сложен, нежели у системы с клиноременным приводом. Принцип работы тороидного вариатора заключается в том, что в тороидной поверхности (представляющей из себя полусферу и состоящей из двух дисков) зажат ролик. Передаточное число меняется, когда меняется положение ролика – то есть, когда он сдвигается, к примеру, вправо, его правая часть подходит к верху полусферы (то есть к меньшему радиусу диска) заставляя правый диск вращаться быстрее. При этом левая часть ролика задевает нижний край левого диска (полусферы), которая имеет больший диаметр и, соответственно, начинает вращаться медленнее. Чтобы обеспечить передачу крутящего момента дальше, применяется система роликов и шестеренок.

Встретить вариатор тороидного типа в обычных легковых авто на сегодняшний день достаточно сложно, так что если в салоне менеджер говорит Вам что в новой модели установлена вариаторная коробка передач, можно быть более чем на девяносто процентов уверенным, что речь идет о клиноременном типе системы.

Преимущества и недостатки вариаторных коробок переключения передач.

Для начала о приятном, то есть об их преимуществах.

• Плавность хода. Это действительно неоспоримое преимущество вариаторных коробок.
  Ни одна КПП другого типа, даже самая современная и имеющая большое количество ступеней, не сравниться с вариатором по плавности хода. Все потому, что физических ступеней вариатор просто не имеет. Хотя, многие модели с CVT автомобилей оснащены подрулевыми лепестками, позволяющие переключать «передачи» в ручном режиме. Однако эти передачи – не более чем фиксированные автоматикой определенные значения соотношения конусов ведущего и ведомого шкивов.
• Экономия топлива. Так как, в теории, вариатор максимально эффективно использует мощность двигателя, соответственно и бензина такое транспортное средства должно потреблять меньше (за счет более высокого КПД). На практике же оказывается, что машины с вариатором потребляют топлива практически так же, как и их аналоги с классической АКПП.
• Более быстрый разгон. Опять же, это скорее миф, чем реальность. Фактически, авто с вариатором разгоняются так же, как и оснащенные «автоматами» (правда, гораздо более плавно).
• Меньший шум от двигателя. Так как вариатор не загоняет обороты под максимум, соответственно и звук от двигателя более тихий. Однако водителям, пересевших с других типов КПП, эта особенность поначалу будет казаться странной. 5. Меньший износ двигателя. Опять же, из-за того, что обороты двигателя не доходят до максимально возможных. Соответственно (опять же, в тории), двигатель меньше изнашивается.

Недостатки вариатора:

• 1. Главный недостаток вариаторной коробки – сложность механизма ее устройства и относительная недолговечность. Из этого вытекает и высокая цена на обслуживание (включая дорогостоящее трансмиссионное масло для вариатора, которого обычно требуется 5-6 литров) и детали. Соответственно, если Вы собрались покупать автомобиль с пробегом больше ста тысяч километров, лучше обратите внимание на модели с классической АКПП или обычной механикой.
• 2. Отсутствие возможности резко перейти на пониженную передачу. Именно поэтому (а также из-за ограничений по возможности передачи крутящего момента) вариатор не используется в автомобилях со «спортивным» характером.
• 3. Сложности при буксировке автомобиля, вытекающие из особенности конструкции вариатора.

Выводы. Вариаторная коробка переключения передач – одна из самых технологичных на сегодняшний день. Если Вам важен в первую очередь комфорт, плавность хода и не пугает высокая стоимость обслуживания – обратите внимание на модели автомобилей, оснащенные этим устройством. Если же Вы предпочитаете спортивный стиль вождения, либо подбираете авто с пробегом – лучше присмотритесь к транспортным средствам с классическим «автоматом» или механикой.

Ошибка

• Автомобиль — модели, марки
• Устройство автомобиля
• Ремонт и обслуживание
• Тюнинг

• Аксессуары и оборудование
• Компоненты
• Безопасность
• Физика процесса

• Новичкам в помощь
• Приглашение
• Официоз (компании)
• Пригородные маршруты

• Персоны
• Наши люди
• ТЮВ
• Эмблемы

•  
• А
• Б
• В
• Г
• Д
• Е
• Ё
• Ж
• З
• И
• Й
• К
• Л
• М
• Н
• О
• П
• Р
• С
• Т
• У
• Ф
• Х
• Ц
• Ч
• Ш
• Щ
• Ъ
• Ы
• Ь
• Э
• Ю
• Я

Навигация

• Заглавная страница
• Сообщество
• Текущие события
• Свежие правки
• Случайная статья
• Справка

Личные инструменты

• Представиться системе

Инструменты

• Спецстраницы

Пространства имён

• Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация, поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

ЧАСТОТНЫЙ ВАРИАТОР (ЧРП)

ЧАСТОТНЫЕ ПРИВОДЫ (ЧРП) ЭФФЕКТИВНО ЭКОНОМЯТ ЭНЕРГИЮ В НАСОСНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ; ОНИ УЛУЧШАЮТ ОПЕРАЦИИ ПРОЦЕССА, В ОСОБЕННОСТИ ТАМ, ГДЕ ЕСТЬ УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ

Частотно-регулируемый привод (VFD), также известный как привод с регулируемой скоростью, относится к системам между источником электропитания и электродвигателями . Они служат для регулирования скорости вращения двигателей переменного тока (AC). Кроме того, эти устройства служат промышленными регуляторами, которые находятся между источником питания и двигателем. Энергия из сети проходит через привод, который отвечает за регулирование этой энергии до того, как она достигнет двигателя, а затем регулирует частоту и напряжение в зависимости от требований процедуры или производственного процесса, в котором она применяется.

ТИПЫ ПРИВОДОВ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТЬЮ

На рынке представлены различные типы приводов с регулируемой частотой, хотя все они очень похожи с точки зрения их работы. Однако, в общих чертах, три основных типа следующие:

Механический

Это самые старые модели, которые классифицируются следующим образом:

1. Вариатор с регулируемым шагом: и ремни, в которых можно изменить диаметр одного или нескольких шкивов.

2. Вариатор тяги: Передает мощность через металлические ролики и регулируется перемещением роликов для изменения площади контакта между ними.

Гидравлика

Они классифицируются следующим образом:

1. Гидростатический вариатор: Состоит из насоса и гидравлического двигателя, один оборот каждого из которых соответствует четко определенному объему перекачиваемой жидкости. Следовательно, скорость можно регулировать, регулируя регулирующий клапан или изменяя рабочий объем насоса или двигателя.

2. Гидродинамический привод: Использует гидравлическое масло для передачи механической мощности между входным рабочим колесом (на валу с постоянной скоростью) и выходным ротором (на валу с регулируемой скоростью).

3. Гидровязкостной привод: Имеет один или несколько дисков, соединенных с входным валом, которые будут находиться в физическом контакте (но не связаны механически) с одним или несколькими дисками, соединенными с выходным валом.

Электрическая электроника

К ним относятся как контроллер, так и электродвигатель, и с течением времени они значительно уменьшили объем и стоимость, повысив при этом эффективность и надежность устройств. В рамках этой типологии выделяют четыре подкатегории:

• Электроприводы постоянного тока (использовались в 1980-х и 1990-х годах для лучшего контроля крутящего момента и скорости).
• Вихретоковые преобразователи частоты (заменены преобразователями частоты).
• Скользящие приводы (из-за них используются в очень немногих приложениях
• Электроприводы переменного тока (также известные как преобразователи частоты и наиболее широко используемые на рынке сегодня).

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИВОДОВ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТЬЮ 

Основное преимущество частотно-регулируемого привода (ЧРП) заключается в том, что он снижает потребление энергии в процессах, которыми он управляет, что приводит к значительному снижению эксплуатационных расходов. Кроме того, он способствует более плавным операциям, прогрессивным и без скачков, с контролем ускорения, замедления и скорости. Это также экономит энергию, увеличивает срок службы двигателя, компенсирует переменные в сложных и динамических процессах, позволяет выполнять медленные операции для целей настройки или тестирования, регулирует производительность и обеспечивает высокоточное позиционирование двигателя.

Преобразователи частоты играют важную роль в современной повседневной жизни и в промышленном мире и делают мир и наш образ жизни более устойчивыми. Это идеальный способ управления скоростью электродвигателей, чтобы адаптировать их к требованиям нагрузки, что позволяет экономить энергию для защиты окружающей среды.

Чтобы скачать статью, нажмите здесь.

Вариатор – UGears Suomi

25,90 €

Название по умолчанию

Вариатор находится в резерве и будет отправлен, как только он снова появится на складе.

---

Соберите его и узнайте, как работает вариатор.

• В комплекте с моделью идет QR-код к учебному пособию о механизме, принципе его работы, основных характеристиках, формулах. А также интересные задания.
• Погрузитесь в дополненную реальность и посмотрите, как работает вариатор. Взаимодействуйте с моделью через специальное AR-приложение от Ugears 9.0058

Узнайте о вариаторе и узнайте, как он работает

Вариатор — это устройство, которое передает и регулирует крутящий момент двигателя путем изменения передаточного числа. Передаточное число может изменяться автоматически, вручную или по заданной программе. Термин, который больше знаком большинству водителей и автолюбителей, — бесступенчатая трансмиссия или вариатор. С помощью деревянного пазла Вариатор своими руками из коллекции STEM lab вы сможете изучить и постигнуть одну из самых важных частей автомобиля, не испачкав руки в машинном масле!

Кто и когда изобрел вариатор

Корни современных автомобильных вариаторов восходят к 1879 году, когда американский предприниматель и пионер автомобильной промышленности Милтон Отелло Ривз изобрел устройство для лесопиления, которое он затем назвал вариатором. передача инфекции. Позже он начал устанавливать эту трансмиссию на свои автомобили. Вариатор Reeves также использовался несколькими другими производителями.

Применение

Вариатор применяется в механизмах, в которых необходимо беспрепятственно изменять непрерывный ряд передаточных чисел: автомобили, мотороллеры, снегоходы, квадроциклы, конвейеры, металлорежущие станки и т. п. он используется в разных типах оборудования, попробуйте приложение AR, которое поставляется с моделью Ugears STEM.

3D-пазл Конструкция вариатора и принцип его работы

Механический пазл Variator из коллекции Ugears STEM lab представляет собой полностью функциональную деревянную копию вариатора с фрикционным конусом с ременным приводом. Конусный вариатор изменяет передаточное отношение, перемещая колесо или ремень вверх и вниз по оси конического ролика. В модели комплекта вариатора Ugears ремень, приводимый в действие вручную через редуктор, передает вращение на ведомые конусные шкивы. Используйте вилку трансмиссии для переключения передач и наблюдайте, как скорость ведомого конусного шкива падает или увеличивается, в то время как скорость ведущего конусного шкива остается неизменной. Благодаря открытой конструкции модели вы сможете видеть весь процесс.

Механизм вариатора состоит из:

• Ключ
• Ведущий конусный шкив
• Ведомый конусный шкив
• Переходник
• Ремень
• Педаль
• Кузов
• Вилка коробки передач

Головоломки Ugears STEM разработаны для разных возрастных групп с особым упором на обучающий компонент.