При выборе материалов для рабочих поверхностей катков вариаторов скорости следует исходить из требований предъявляемых к ним: 1) возможно высокий и устойчивый коэффициент трения; 2) высокая сопротивляемость износу; 3) малая способность к поглощению влаги; 4) незначительные явления отстава ния деформации в области упругих изменений вследствие часто повторяющейся нагрузки, в противном случае потери упругого гистерезиса будут большими; 5) величина деформаций в зоне контакта катков должна быть небольшой, так как с увеличением деформаций увеличиваются потери упругого скольжения.

По данным ЦНИИТМАШ [34], хорошие результаты получены при сочетаниях: текстолит по стали 25 или 30 и закаленная сталь\по закаленной стали.

Кожа, ферродо, резина и им подобные материалы для рассматриваемых условий непригодны.

5. ОСНОВНЫЕ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СИЛОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ВАРИАТОРОВ СКОРОСТИ

При постоянном числе оборотов ведущего вала отношение максимального числа оборотов /гамаке ведомого вала к минимальному Пхкии называется диапазоном регулирования

(1.99)

Регулирование числа оборотов Пх ведомого вала может осуществляться изменением соответствующего параметра ведущего звена, например, диаметра Dj шкива или диаметра диска.

В этом случае диапазон регулирования

1макс

1мии

Диапазон регулирования при изменении параметра ведомого звена соответственно определяется отношением

2макс

2мин

При изменении параметра ведущего и ведомого звеньев диапазон регулирования

2макс 1макс

Г) П "-гмин 1мин

В случае симметричного регулирования, когда

мин =

1 /л - мако

число оборотов ведущего вала

хмаксАМИн.

(1.100) (1.101)

Выбор одного из рассмотренных способов регулирования чис> ла оборотов Пх ведомого вала при постоянном числе оборотов ведущего завистр; от режима работы привода. Однако при этом следует учитывать конструктивные особенности устройства, предназначенного для создания нормального давления, обеспечивающего передачу движения трением. В ряде конструкций вариаторов нормальное давление является переменным и зависит от передаточного отношения ix или крутящего момента на выходном валу. В некоторых конструкциях нормальное давление является постоянным при любых значениях ix и М.

Наиболее рациональной является работа привода при оптимальном использовании мощности двигателя, когда с увеличением нагрузки скорость понижается и наоборот, а произведение МхПх сохраняется постоянным. В этом случае для вариаторов с постоянным нормальным давлением рекомендуют [37] регулирование скорости осуществлять изменением параметра ведомого звена, сохраняя постоянными условия работы ведущего звена, т. е. когда крутящий момент М, окружное усилие Pj и нормальное давление iVj в пределах диапазона регулирования не изменяются.

При работе привода с постоянной нагрузкой крутящий момент Мх на выходном валу вариатора сохраняется постоянным при различных скоростях переменной мощности. Применяя в этом случае вариатор с постоянным нормальным давлением, регулирование скорости следует производить изменением параметра Dj ведущего звена. При этом наибольшие крутящий момент и окружное усилие на ведущем валу определяются равенствами;

Л1макс -

р

макс -

1макс 1мии

(1.102)

Расчетное максимальное усилие для вариатора с постоянным нормальным давлением при работе привода с переменным режимом, когда Мх Ф const к ПхФ const, определяется соотношением

Рмакс = (~) . (1.103)

V Ih /макс

Для вариатора с переменным нормальным давлением расчетное окружное усилие определяется в соответствии с режимом работы привода и способом регулирования скорости.

Глава вторая

СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ ВАРИАТОРОВ СКОРОСТИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ КАСАНИЕМ РАБОЧИХ ТЕЛ

1. ВАРИАТОР С КОНИЧЕСКИМИ КАТКАМИ

Передача движения от катка 7 к катку 5 (рис. 28, а) осуществляется трением. Необходимое прижатие катков обеспечивается пружиной 6. Предварительный натяг пружины 6 осуществляется относительным поворотом и последующей фиксацией на валу зубчатых колес / и 2 в плоскости их вращения. Регулирование скорости ведомого вала производится одновременным перемещением катков 7 и 5, установленных в полой части валов 5 и 9 на шлицах.

Механизм передвижения катков составлен из зубчатых реек 3 я 4 (рис. 28, в), сцепляющихся с колесами 1 я 2, которые приводятся во вращение валом 10 в период настройки вариа тора на заданную скорость.

Каток 7 ограничен небольшой шириной b (см. рис. 28, а), поэтому радиус его начальной окружности Гд в период регулирования скорости будет изменяться незначительно. Вариация скорости осуществляется изменением радиуса начальной окружности Гх катка 8.

Считая, что нормальное давление N между катками постоянно и достаточно для передачи заданного крутящего момента, рассмотрим два случая: каток 7 - ведущий, а каток 8 - ведомый и наоборот.

В первом случае регулирование числа оборотов Пх ведомого вала 9 можно производить, стремясь постоянно использовать предельно допустимую мощность двигателя на ведущем валу 5, т. е. сохранять условие

Mji == Мд-Пд. = const.

Во втором случае регулирование* скорости может осуществляться с сохранением постоянного крутящего момента Mj на ведомом валу 5, т. е. с сохранением соотношения

= -7- = const, «1

где М[ я Пх-величины постоянные, 52

S «л и: н га

Диапазон Д регулирования скорости определяется отношением: / для первого случая

для второго случая

*1макс

хмин

Радиусы начальных окружностей катков и (при ведущем катке 7) определяются по формулам (1.15), (1.21), (1.8) и (1.24).

Рассматриваемый вариатор скорости может найти применение для передачи мощностей до 3 кет при максимальном числе оборотов ведущего вала Пхмакс = lOOO-r-1500 об/мин. Диапазон регулирования Д2-т-3.

Лучшим материалом для ведущего катка следует считать текстолит марки ПТ, для ведомого - сталь 45.

Усилие Qi пружины 6, действующее на каток S, определяется по параллелограмму сил (рис. 28,6)

iM sinM

Ml sin 5

Максимальное напряжение сжатия на площадке касания катков определяется по формуле (1.96).

Поставленное условие постоянства нормального давления между катками выполняется, если отношение перемещений катков вдоль осей соответствует тангенсам углов образующих (см. рис. 28, б), т. е. если

1= tg§2 или f = tgSj.

За один оборот вала 10 величины х и г/ равны:

г/ = 7г

cos Ра

где Zj - число зубьев колеса /; - число зубьев колеса 2; т„ цт -соответственно нормальные модули колес 1 п 2; р, и 2 - соответственно углы наклона зубьев колес 1 и 2. Разделив х на у, получаем

, Zim„ cosPs

Условие (2.1) легко удовлетворить, так как в правой части все величины являются независимыми переменными. Ими следует задаться, за исключением одной, и найти последнюю.

Если правая часть равенства (2.1) будет меньше, tgb, то нормальное давление будет изменяться от больших значений

-1 6 ,-.3

Рис. 29. Вариатор с ведущим цилиндрическим катком и коническим барабаном.

к меньшим при увеличении числа оборотов ведомого вала 9 и наоборот. Отмечаемое свойство может оказаться весьма ценным при проектировании вариаторов для некоторых частных случаев.

2. ВАРИАТОР С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КАТКОМ И КОНИЧЕСКИМ БАРАБАНОМ

Рассматриваемый вариатор (рис. 29) отличается от предыдущего тем, что образующая ведущего катка 3 параллельна оси вращения. Ведомый каток 4 имеет форму конического барабана, установленного на валу 7 на направляющих шпонках.

Сила Qa нажатия катков, необходимая для передачи крутящего момента Mj трением, обеспечивается пружиной 5. Сила упругости пружины регулируется гайкой 6.

Изменение числа оборотов ведомого вала 7 осуществляется перемещением катка 3 вдоль его оси посредством вращения зубчатого колеса 2, находящегося в зацеплении с круглой рейкой

установленной в отверстии полого вала 8.