Классификация фрикционных вариаторов

Таблица 1.1

Схема вариатора

Модель для размерного (а) и энергетического (в) расчетов вариатора

Характеристика

ОДНОПОТОЧНЫЕ 1. Одноконтактные

(JUi

"вх

"вых

2.Двухконтактные а

™вых

"вых

6-10

07-Q8

II. ИНОГОПОТОЧНЫЕ [МНОГОКОНТАКТНЫЕ) 1 Однорядные

CD U

вх

\ \jll2 yiln-l

- 10-

"вых

0,95

Окончание табл. 1.1

Схема вариатора

Модель для размерного(а) и энергетического (if) расчетов вариатора

Характеристика

"max кВт

2 Многорядныв с параллельным соединением контактных пар а

"вх

ГК1.

"вых

"вых

3 Миогорядные о параллельно-последовательным соединением контактных пар

0,95

0,&09

0.7-0,9

m /«2

®Z11

"вых

-1 V вых

1КП

0,95

111 mhorokohtskthble (ПЛАНЕТАРНЫЕ)

iv комбинированные

- VI -

вая, конусная, сферическая передачи; к двухконтактным - то-ровая, с одним промежуточным элементом. К однопоточ1НЫМ многокоптактным передачам с последователыным соединением контактных пар можно отнести также многодисковые двухступенчатые передачи с внутренним касанием дисков, конструкции НАМИ.

К 1многорядным с параллельным соединением контактных пар относят торовую передачу с двумя, тремя и (более промежуточными элементами; шаровую с ориентированной осью вращения, шаровую с физической осью вращения.

К многорядным с последовательно-параллельным соединением контактных пар относятся многодисковые одноступенчатые, многодисковые двухступенчатые передачи с внутренним и внешним касанием дисков.

В отдельные группы выделены фрикционные ллаиетарные и замкнутые передачи.

По виду начального фрикционного контакта ФВ делятся на передачи с точечным контактом и передачи с линейньсм контактам.

Выбор определенного типа вариатора :для привода машины ведется с учетом заданных условий его работы: величины передаваемой мощности, требуемого диапазона регулирования; минимального значения частоты вращения выходного вала передачи и других данных. Так, например, для привода станков наиболее приемлемыми и перспективными являются современные конструкции таровых и многодисковых вариаторов.

Торовые вариаторы впервые были применены в сороковых годах в Цепи главного движения универсального токарно-вин-торезного станка модели 1620 завода «Красный пролетарий».

Однако эти вариаторы оказались недостаточно долговечными. Анализ их конструкции, выполненный Ф. В. Костиковым [25], показал, что основной причиной быстрого износа вариаторов является неудовлетворительная точность изготовления рабочих тел (значительные отклонения по форме, раз1мерам и вза-иморасисложению), приводящая ж неоднородному прилеганию фрикционных пар и несинхронности их работы. На контактных площадках вследствие неплотности прилегания возникают разные удельные контактные напряжения, вызывающие повышенный нагрев и интенсивный износ трущихся поверхностей. Снижается также к. п. д. вариатора.

Высокими эксплуатационными характеристиками обладает-трех)роликовый торовый вариатор конструкции РИСХМа [26], в котором благодаря повышению точности изготовления и оборки, автоматической самоустановке рабочих тел и приближению са-

моустановочных перемещений фрикционных тел к величинам, близким к нулю, обеспечивается равенство контактных напряжений во всех точ1ках площадок начального касания. Конструкция вариатора достаточно технологич1на.

Проведенные в течение 1600 ч испытания вариатора дали хорошие результаты: износ и биение рабочей поверхности роликов оказались незначительными. Коэффициент полезного действия изменялся в пределах от 0,85 до 0,93. Вариатор рассчитан на мощность 10 кВт с D = 4 (П2 = 500- 2000 об/мин). Материал роликов - текстолит; фрикционные пары работают без смазки, что приводит к значительному снижению контактных напряжений и нагрузок на валы. Этот вариатор по сравнению с вариатором завода «Красный пролетарий» имеет меньший вес и более низкую стоимость.

В ряде конструкций торовых вариаторов РИСХМа с целью повышения их работоспособности и долговечности применены гидравлические или механические нажИмные устройства, обеспечивающие автоматическое изменение силы нажатия роликов пропорционально окружной силе.

В торовых вариаторах ряда зарубежных фирм увеличение долговечности и нагрузочной способности достигается повышением точности изготовления закаленных до высокой твердости -фрикционных пар и работы их в масле.

В основу конструкций многодисковых вариаторов, выпускаемых многими фирмами капиталистических стран: Англии, ФРГ, Японии и др., положена схема передачи Байера с внешним контактом дисков. •

На рис. 1.2 представлена принципиальная схема мяогодиско-

Рис. 1.2. Схема многодискового вариатора типа Байера

- 13 -

вого вариатора типа Байера фирмы «Лрмстранг». На ведущем валу 1 имеется пакет «онических дисков 2, которые находятся в контакте с тремя пакетами дисков с буртиками 7, расположенных на валах 8. Регулирование скорости ведомого вала 4 производится одновременным поворотом валов 8 с пакетами дисков 7 вокруг осей 9 промежуточных шестерен. При этом изменяются величина радиуса г и частота вращения ведомого вала. Передача крутящего момента с вала 8 на ведомый вал 4 осуществляется через зубчатую передачу 6-5-3. По этой схеме выпускаются вариаторы наибольшей мощности до 8 кВт.

Стендовые испытания этого вариатора в ЭНИМСе [15] дали следующие результаты:

- передача на всем диапазоне регулирования скорости надежно обеспечивает постоянную мощность на ведомом валу;

•- к. п. д. передачи при полной загрузке (мощность на ведущем валу 13-14 кВт) колеблется от 0,7 до 0,8, причем большие з-начения соответствуют меньшей частоте вращения ведомого вала;

- передача имеет довольно жесткую характеристику- коэффициент падения скорости ведо.мого вала при полной нагрузке не превышает 1,5--2% на всем диапазоне регулирования;

- наибольший уровень звукового давления передачи составил 85 дб;

•- осмотр передачи после 1100 ч не выявил каких-либо следов износа на рабочих поверхностях дисков.

Описание конструкций отдельных видав фрикционных вариаторов и методов их расчета дано в книгах [36, 40, 45].

1.2. Виды, геометрия, кинематика и к.п.д. фрикционного контакта рабочих тел (конических дисков)

Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на работоспособность фрЕКционной пары, является вид рабочих паверх1ностей контактирующих тел.

Применяют сочетание поверхностей трех видов:

- оба диска имеют конические рабочие поверхности (первоначальный контакт дисков по линии, площадка контакта - прямоугольная);

- один диск имеет коническую рабочую поверхность, второй- криволинейную (первоначальный контакт дисков в точке, площадка контакта - эллиптическая);

- оба диска имеют сферические рабочие поверхности (первоначальный контакт дисков в точке, площадка контакта - круглая).

По данным [34] применение дисков со сферичеоиимн рабочими поверхностями позволяет получить передачу с меньшими габаритами и более высоким к. п. д.

В технологическом отношении проще коническая форма дисков, но ей присущ серьезный недостаток: контактные напряжения зависят от радиусов кривизны контактируемых поверхностей. При увеличении текущего радиуса диска с 10 до 80 мм контактные напряжения уменьшаются в 2,5-3 раза [34].

Рис. 1.3. Формы и параметры дисков при внешнем (а) и внутреннем (б) касании; схема сил, действующих на контактную площадку (в)

На рис. 1.3 показана форма профиля конических дисков в осевом сечении и их параметры при внешнем (а) и внутреннем (б) контакте (Oi - ось ведущих дисков; Ог - ось ведомых дисков; Ог -ось ведомых дисков внутреннего зацепления; р - полюс зацепления; г - радиус конического диска от оси вращения до центра площадки; Ro - радиус отбуртованного диска от оси вращения до центра площадки; р,, рг -радиусы главных кривизн в точке контакта ведущего и ведомого дисков; Я, -угол конусности рабочих поверхностей дисков).