Методика расчета основных параметров планетарного вариатора | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 ноября, печатный экземпляр отправим 11 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Методика расчета основных параметров планетарного вариатора / О. Ф. Пашаев, Д. А. Свечников, Д. В. Ивонин [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 16 (306). — С. 154-158. — URL: https://moluch.ru/archive/306/68893/ (дата обращения: 28.10.2020).



В статье рассмотрена бесступенчатая механическая передача на основе планетарного вариатора в качестве трансформатора крутящего момента трансмиссий специальных колесных шасси и методика определения его основных параметров.

Ключевые слова: трансмиссия, планетарный вариатор, контактные напряжения.

Для повышения эффективности применения специальных колесных шасси наиболее предпочтительным является решение технических проблем, влияющие на ее основные составляющие. К этим составляющим относится показатель живучести с входящими в него характеристиками — это подвижность, защищенность, заметность и коэффициент готовности транспортных средств к маршу.

Составной частью транспортного средства, обеспечивающей его подвижность, является трансмиссия. Каждый тип транспортной или тяговой машины имеет свою специфику, определяемую назначением машины и условиями ее работы [1]. В настоящее время на специальных колесных шасси применяются механическая и гидромеханическая трансмиссии, имеющих как свои достоинства, так и недостатки.

В настоящее время на автомобилях применяются механическая, гидромеханическая, электрическая, гидрообъемная (гидростатическая) трансмиссии. Из них бесступенчатыми являются:

− электрическая;

− гидрообъемная;

− механическая на основе вариатора.

Аналитический обзор существующих бесступенчатых трансмиссий, указывает, что оптимальным выбором является механическая трансмиссия с вариатором.

Механической трансмиссией называется такая, в которой все передающие и преобразующие элементы механические. Достоинства механической бесступенчатой трансмиссии на основе клиноременного вариатора: простота конструкции; бесшумность работы; удобство и простота в управлении; плавность разгона и движения; сравнительно больший КПД (в зависимости от передаточного отношения до 0,95); дешевизна в производстве; более высокая топливная экономичность; щадящий режим работы двигателя.

Однако существующая клиноременная передача имеет существенный недостаток — ограничение передаваемого крутящего момента. Кроме того, возможности существующих и перспективных образцов специальных колесных шасси с механической ступенчатой, либо гидромеханической трансмиссиями, с точки зрения увеличения маневренных возможностей практически исчерпаны.

Данный недостаток представляется возможным устранить применив бесступенчатый механический планетарный вариатор [3]. Принципиальная схема вариатора показана на рис. 1.

Механическая бесступенчатая фрикционная передача выгодно отличаются от гидравлических и электрических передач.

Рис. 1. Принципиальная схема вариатора: 1 — ведущий конус, 2 — сателлит, 3 — ведомое кольцо

Фрикционная бесступенчатая передача имеет следующие главные достоинства в сравнении с другими видами передач:

− простота конструкции тел качения;

− равномерность передачи движения и, как следствие, бесшумность работы, что делает возможным их применение при высоких числах оборотов;

− способность преобразовывать большие крутящие моменты;

− наибольший коэффициент полезного действия в сравнении с другими видами бесступенчатых передач;

− достаточно жесткая характеристика зависимости передаточного отношения от нагрузки;

− сравнительно малый удельный объем передачи.

Однако наряду с достоинствами, передача имеет и недостатки, из которых главные следующие:

− она неприменима там, где не допускается накопление ошибки передаточного отношения;

− в ней возможен неравномерный износ фрикционных тел из-за пробуксовки.

Значение отмеченных выше недостатков, а также и других неуказанных здесь может быть сведено к минимуму путем выбора рациональной схемы бесступенчатой фрикционной передачи и определения ее оптимальных параметров.

Применение данного типа трансмиссии на специальных колесных шасси, по нашему мнению, позволит повысить средние скорости движения, снизит утомляемость механиков-водителей, что в итоге приведет к расширению маневренных возможностей и повышению эффективности их применения.

Однако, в настоящее время отсутствует методика расчета основных параметров данного вариатора применительно к трансмиссиям специальных колесных шасси, имеющих большую массу и значительные крутящие моменты двигателей.

Основными параметрами вариатора, определив которые мы можем вычислить все остальные, являются радиус ведомого кольца R (рис. 2), большой радиус сателлита rB, малый радиус сателлита rА и угол наклона сателлита β.

Чтобы обеспечить передачу заданной мощности, следует исходить из допускаемых контактных напряжений на поверхности основного фрикционного контакта. В передаче (рис. 1) основным фрикционным контактом будет контакт между кольцом 3 и сателлитом 2.

В курсе деталей машин допускаемые контактные напряжения определяют по формуле Герце-Беляева

, (1)

где F- сила сжатия рассчитываемых фрикционных тел; Е- модуль упругости первого рода материала; 1/ρ — приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей; b1- длина контакта; kD- коэффициент долговечности, который вводится при расчете металлических тел качения и учитывает потребный срок службы передачи и переменность режима работы.

Из формулы (1) определим допустимую силу FД

(2)

или

,(3)

где - постоянная величина.

Рис. 2. К определению приведенного радиуса кривизны

Определим приведенный радиус кривизны в месте основного контакта (в точке С, рис. 2).

Радиус кривизны сателлита в плоскости ведомого кольца определяется по формуле

, (4)

где liрасстояние от точки М до точки на образующей сателлита; β- угол наклона сателлита.

Из рисунка мы видим, что

lС= МА+l-СВ,(5)

где

МА+ l = R tgβ;(6)

CB= R tgφc.(7)

Найдем угол φС через угол φА:

; (8)

.(9)

Подставив выражение (9) в формулу (8), получим

,(10)

где d — отношение радиуса кольца к расстоянию МА.

Передаточное отношение вариатора определяется по формуле

,(11)

где, φi угол между перпендикуляром ОВ и i- й точкой на образующей l.

Получим

. (12)

Диапазон регулирования передаточного отношения определяется по формуле [1]

,(13)

откуда получим

.(14)

В свою очередь из формулы (11) для точки С имеем

,(15)

откуда

. (16)

Подставив выражения (6) и (7) в формулу (5), получим

.(17)

Подставив выражения (17) в формулу (4) запишем

. (18)

Приведенный радиус кривизны определяется по известной формуле [4]

,(19)

где ρ1- ρС, ρ2- R.

После преобразований

(20)

С учетом формулы (20) и b= b1/R выражение (3) будет иметь вид:

.(21)

Потребную силу FП в точке С определим из условия равенства мощностей на ведущем и ведомом валах

, (22)

где М1 и n1 — крутящий момент и частота вращения входного вала; М и n3 крутящий момент и частота вращения выходного вала ηп — коэффициент полезного действия передачи, который в первом приближении считаем ηп=1.

Из данного выражения получим

, (23)

где i31C — передаточное отношение передачи, когда кольцо находится в точке С.

С другой стороны, реактивный момент в точке С определяют

, (24)

где i- число сателлитов одного ряда; f- коэффициент трения с учетом коэффициента запаса сцепления.

Приравняв выражения (23) и (24), получим

.(25)

Потребная сила FП должна быть равной допустимой силе FД, поэтому приравнивая их запишем

.

Откуда выведем радиус ведомого кольца

.(26)

Используя выражение (26) определяют остальные основные геометрические пара параметры передачи, являются основой при разработке конструкторско-технической документации для изготовления передачи.

В предложенной методике расчета основных параметров учтено применение данного вариатора в качестве трансформатора крутящего момента в трансмиссиях специальных колесных шасси, имеющих большую массу и значительные крутящие моменты двигателей, а именно расчетным случаем является нахождение ведомого кольца в точке С, соответствующей максимальному передаточному числу вариатора (момент начала движения), передаточное отношение и радиус кривизны в данной точке получены аналитическим путем, отвечающим требованиям точности и оперативности расчетов.

Литература:

  1. Степанченко Э. П., Фалалеев П. П. Технологическое оборудование.- М.: МО СССР, 1986, 364 с.
  2. Антонов А. С., Кононович Ю. А. и др. Армейские автомобили. Теория.- М.: Военное издательство МО СССР, 1970, 526 с.
  3. Пирожков Е. И. Выбор схемы и синтез фрикционной планетарной бесступенчатой передачи с разгруженными от нор нормальных контактных сил валами и подшипниками. — М.: ВВИА имени профессора Н. Е. Жуковского, 1960. — 96 с.
  4. Детали машин: Учебник для вузов / Л. А. Андриенко, Б. А. Байков, И. К. Ганулич и др.; Под ред. О. А. Ряховского.- 3-е изд., перераб. и доп. — М: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 520с.
Основные термины (генерируются автоматически): ведомое кольцо, передаточное отношение, приведенный радиус кривизны, крутящий момент, формула, гидромеханическая трансмиссия, механическая трансмиссия, основной фрикционный контакт, планетарный вариатор, потребная сила.


Ключевые слова

трансмиссия, планетарный вариатор, контактные напряжения

Похожие статьи

Планетарная передача | Статья в журнале «Молодой ученый»

Основной кинематической характеристикой планетарной передачи является передаточное отношение (u). Передаточное отношение такой передачи визуально определить очень сложно, потому что механизм может вращаться различными способами, и для кинематического...

Эквивалентная расчетная схема трансмиссии хлопковой машины

Тогда приведенная податливость трансмиссии хлопковой машины от колес до маховика

Приведенный суммарный момент инерции ведущих колес и массы машины определяем из

Кроме указанных сил, внутреннего вязкого сопротивления, инерционных сил вращающихся и...

Общий анализ надежности автомобильных трансмиссий

В качестве основного объекта принята трансмиссия автомобиля ГАЗель Next.

Замасливание дисков, износ фрикционных накладок ведомого диска, ослабление силовых пружин

Самым распространенным видом автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача...

Система управления вариатором | Статья в журнале...

Основные термины (генерируются автоматически): ведомый шкив, ведущий шкив, передаточное отношение, управляющий клапан, вариатор, CVT, рабочая жидкость, импульсный сигнал, заданное передаточное отношение, контактный переключатель.

Математическое описание агрегата с клиноременным вариатором

Основные термины (генерируются автоматически): ведомый шкив, ведущий шкив, передаточное отношение, управляющий клапан, вариатор, CVT

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых колес или через числа их зубьев.

Кинематический и силовой анализ схемы зубчатого вариатора...

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых

Кинематическая схема зубчатого вариатора момента с несимметричным дифференциалом

Исходные данные для расчета: , передаточное отношение , частота вращения ведущего...

Использование беспилотной автотракторной техники...

Трансмиссия CVT управляется электроникой по CAN-шине, что позволяет ей работать с электронными управляющими блоками, позволяет по команде электронного блока плавно менять передаточное число, передаёт достаточно большой крутящий момент и мощность.

Определение усилий на управляющий механизм клиноременного...

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых колес или через числа их зубьев.

При этом передаточное отношение вариатора изменяется плавно и так же плавно трансформируется «поток» крутящего момента к ведущим колесам.

Анализ бесступенчатых передач в электротехнике | Молодой ученый

Основные термины (генерируются автоматически): передача, механическая энергия, сила трения, бесступенчатая передача, широкий диапазон, приводной двигатель, переменное передаточное отношение, движущееся твердое тело, бесступенчатое регулирование скорости...

Похожие статьи

Планетарная передача | Статья в журнале «Молодой ученый»

Основной кинематической характеристикой планетарной передачи является передаточное отношение (u). Передаточное отношение такой передачи визуально определить очень сложно, потому что механизм может вращаться различными способами, и для кинематического...

Эквивалентная расчетная схема трансмиссии хлопковой машины

Тогда приведенная податливость трансмиссии хлопковой машины от колес до маховика

Приведенный суммарный момент инерции ведущих колес и массы машины определяем из

Кроме указанных сил, внутреннего вязкого сопротивления, инерционных сил вращающихся и...

Общий анализ надежности автомобильных трансмиссий

В качестве основного объекта принята трансмиссия автомобиля ГАЗель Next.

Замасливание дисков, износ фрикционных накладок ведомого диска, ослабление силовых пружин

Самым распространенным видом автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача...

Система управления вариатором | Статья в журнале...

Основные термины (генерируются автоматически): ведомый шкив, ведущий шкив, передаточное отношение, управляющий клапан, вариатор, CVT, рабочая жидкость, импульсный сигнал, заданное передаточное отношение, контактный переключатель.

Математическое описание агрегата с клиноременным вариатором

Основные термины (генерируются автоматически): ведомый шкив, ведущий шкив, передаточное отношение, управляющий клапан, вариатор, CVT

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых колес или через числа их зубьев.

Кинематический и силовой анализ схемы зубчатого вариатора...

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых

Кинематическая схема зубчатого вариатора момента с несимметричным дифференциалом

Исходные данные для расчета: , передаточное отношение , частота вращения ведущего...

Использование беспилотной автотракторной техники...

Трансмиссия CVT управляется электроникой по CAN-шине, что позволяет ей работать с электронными управляющими блоками, позволяет по команде электронного блока плавно менять передаточное число, передаёт достаточно большой крутящий момент и мощность.

Определение усилий на управляющий механизм клиноременного...

Передаточное отношение определяется через радиусы начальных окружностей зубчатых колес или через числа их зубьев.

При этом передаточное отношение вариатора изменяется плавно и так же плавно трансформируется «поток» крутящего момента к ведущим колесам.

Анализ бесступенчатых передач в электротехнике | Молодой ученый

Основные термины (генерируются автоматически): передача, механическая энергия, сила трения, бесступенчатая передача, широкий диапазон, приводной двигатель, переменное передаточное отношение, движущееся твердое тело, бесступенчатое регулирование скорости...

Задать вопрос