Определение усилий на управляющий механизм клиноременного вариатора при управляемом ведомым шкивом

Клиноременные вариаторы широко используются в приводах многих машин различных отраслей промышленности [1]. В работе [2] впервые рассмотрена динамика агрегата с вариатором как системы с неголономной связью не учитывая особенности клиноременного вариатора и его механизма управления. В работах [3,4] рассмотрена динамика агрегата с вариатором с целью определения динамических нагрузок в системе агрегата при управлении и также не учитывается особенность клиноременного вариатора и его системы управления. Поэтому представляется целесообразным изучить динамику агрегата с клиноременным вариатором с учетом его особенностей и механизма управления, выявить влияние параметров вариатора, агрегата и системы управления на динамическое поведение агрегата.

Рассмотрим схема вариатора — рис.1, когда управляющий двигатель воздействует на подвижный диск ведомого шкива, а подвижный диск ведущего подпружинен. Для случая сближения дисков, когда происходит увеличение передаточного отношения вариатора, получаем вращающий момент на ведомом валу

Рис.1

, (1)

Если производится управление вариатором, когда диски ведомого шкива расходятся, что вызывает уменьшением передаточного отношения и разгон ведомой части агрегата, имеем

. (2)

Пружина ведущего шкива выбирается [6] так, что

.(3)

Нетрудно заметить, что

Считая как и прежде, что ускорение равно предельном и учитывая, что при и незначительность изменения функции можно заключить, что

.(5)

При положении дисков, соответствующих U=Umaxдальнейшее регулирование на увеличение передаточного отношения U невозможно. Положим, что вариатор работает с постоянным передаточным отношением , где , инужно произвести переход на режим U=Umax В этом случае будет справедлива формула (1), определяющая вращающий момент на валу двигателя. Обозначим . Управляющий двигатель должен развивать пусковой момент ТП, который

. (6)

Так как величина ΔU0 мала, то значения и будут отличаться так же на малую величину и для практических расчетов можно принять

. (7)

Рассмотрим вопрос об определении мощности управляющего двигателя для данного типа вариатора. Используя выражение (1) запишем

. (8)

Так как момент Т2з а вместе с ним и мощность N2з увеличивается, при увеличении передаточного отношения, то наибольшего значения мощность достигает в том случае, если регулирование начнется при некотором значении передаточного отношения U = UП и при обработке интервала передаточного отношения ΔUП =Umax — UПуправляющий двигатель за время разгона tр достигает скорости ωmax =ωуи далее в момент tТ окончания торможения будет U(tТ) = U ma x. Этот режим является частным случаем управления дисками — рис. 2, когда времяустановившегося движения tу = 0. Однако, значение UПнеизвестно и для определения UП, а вместе с ним и мощность управляющего двигателя Nдследует воспользоваться методом последовательных приближений. Задаются начальным значением передаточного отношения UП =UН и, имея Т на основе выбранного по ТП и ωудвигателя, находят величины ΔХ2р=Х2(tр), ΔХ2Т=Х2(tT). Затем вычисляют Uk= Uk(ΔX2T).

На основе вышеизложенного должно быть

Uk=Umax.(9)

Если условие (9) не выполняется, изменяют значение UП = UН в сторону Umi n, либо Umax в зависимости от полученной величины Uки повторяют решения. Когда будут получены решения, удовлетворяющие с заданной точностью условию (9), вычисляются с помощью Ny по формуле (8) по значениям ТП и Ny, задавшись величиной ωу. выбирают двигатель. Производят вновь расчеты. Когда условие (8) будет удовлетворяться с заданной степенью точности, находят величину ΔХ2Р, а затем и значения

после чего уточняется мощность двигателя. При необходимости выбирают другой двигатель и расчеты повторяют вновь до удовлетворения указанных выше условий с заданной степенью точности. Так как управляющий электродвигатель paботает в кратковременном режиме, когда допускаются перегрузки, то можно предложить приближенный метод определения мощности управляющего двигателя, соответствующей работе механизма управления в зоне среднего значения передаточного отношения . Находим T1Р=T1РС=T1Р (Uc), т. е. при Q1=Q1(Uc), Q2=Q2(Uc), F2у = F2у(Uc), П'1 = П'1(Uc), а принимаем так как при выходе на установившийся режим ускорение будет мало.

Имея T1рс, находим задавшись ωу мощность Nу =Nc+ωyТ1рси по значениям Ny, ТП и ω у выбираем двигатель, после чего производим указанные расчеты и уточняем Ny.

Точно так поступаем при управлении подвижным диском ведомого шкива. По выражению (1) вычисляем Т2зс =Т2з (Uc) принимая

,

а затем и мощность , после чего выбираем двигатель и производим расчеты по уточнению его мощности.

Литература:

1. Пронин Б. А., Ревков Г. А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи. М. Машиностроение, 1980. — 320 с.
2. Кухтенко А. И. Об одном классе механизмов с неголономными сязьями. — Труды института машиноведения. 1955. Т. Вып 58. — С.
3. Иванченко Ф. К., Ахмаджанов Х. М., Красношапка В. А. Вопросы динамики привода с вариатором при учете упругости звеньев. Вестник Киевского политехн. Института. Сер. Машиностроение, 1975. № 12. — С. 23–29.
4. Ахмаджанов Х. М. Вопросы динамики вариаторов в пусковом режиме. Вестник Киевского политехн. Института. Сер. Машиностроение, 1975. № 12. — С. 29–35.
5. Левитский Н. И. Теория механизмов и машин. — М.: Наука, 1979. — 574 с.
6. Мальцев В. Ф. Механические импульсные передачи. — М.: Машиностроение, 1978г.
7. Набиев М. Б. Определение мощности управляющего двигателя механизма управления клиноременных вариаторов.Наука мир. Международный научный журнал. Волгоград, 2015. № 5(21), Том 1, С.85–87