Значительное снижение окружной скорости при работе на малых диаметрах ведущего колеса повышает при той же мощности передаваемое окружное усилие. Увеличение же скорости выше определенного предела вызывает вибрации, неспокойную работу передачи; в ременных вариаторах, кроме этого, возрастают напряжения в ремне и снижается тяговая способность. Предельные значения скорости зависят от типа и конструкции вариаторов. Окружная скорость на ободе ведомого шкива при регулировании изменяется в еще больших пределах, причем

об шах - gQ

или, заменяя и «зшах на и и передаточные отношения, получаем

г, - fI я + •об max max/ ; г i *max -f- I

При симметричном регулировании

об шах -

(9а)

(96)

следовательно, скорость на ободе значительно больше скорости ремня или фрикционных колес в контакте. Наибольшие скорости на ободе, допустимые по прочности шкивов, составляют при выполнении их из серого чугуна - 30 м/с, из стального литья- 45 м/с, в виде стальных кованых дисков - 60 м/с, штампованных - 80 м/с.

Целью бесступенчатого регулирования может быть:

достижение наибольшей производительности или наиболее полное использование мощности двигателя, что часто совпадает;

изменение скоростного режима в соответствии с технологическим процессом независимо от силового режима работы.

В первом случае изменение скорости является средством компенсации изменения нагрузки. С уменьшением сопротивления скорость увеличивают, с возрастанием - снижают. Подобное )егулирование применяют в станках и транспортных машинах, идеальным здесь является изменение частоты вращения п, обратно пропорциональное крутящему моменту М2 с тем, чтобы передаваемая мощность была постоянной. Частным случаем регулирования при N = const является автоматическое изменение частоты вращения шпинделя при торцовой обточке или барабана при намотке бумаги и проволоки по мере увеличения диаметра рулона или мотка.

Характеристика режима работы вариатора в приводах с регулированием скорости при постоянной мощности N-x показана нл рис. 1, а (при условии, что КПД вариатора = const). Модности на валах

Ni = const; N2 = A/iTijt

и крутящие моменты

Мх = const; Л4,, == = Мх1,у\,.

Окружное усилие в контакте или на ремне F. шение предельных моментов

Птах

= 2Mi/Di. Отно-

2т\п

11<

J l, О

3 1,

Здесь Т1, y\i , r]i - КПД вариатора соответственно при передаточных отношениях iy,

КПД вариатора в различных режимах, как правило, не одинаков. Расчет в этом случае следует вести при П2Ш1П и при которых окружное усилие будет наибольшим.

Если вариатор используется лишь для изменения скорости и силы сопротивления не зависят от нее (например, в технологических конвейерах), то в

зависимости от нагрузочного режима машины привод может работать при постоянном или переменном моменте сопротивления М.

Характеристика работы вариатора в приводах, работающих с постоянным моментом сопротивления, приведена на рис. 1, б. Силовые параметры

= const, Mi = -7

Рис. 1. Силовые характеристики машин,

работающих:

а - при постоянной мощности; б - с постоянным моментом сопротивления

itx- 97 400

здесь Л2а в кВт.

Отношение предельных значений мощности

Almax A-fimax п шах „ Лгшах

Almln

Окружное усилие

imax

Ill mm

2mln

= д.

Расчет следует вести при «ашах и диаметре damm- Если силовой и скоростной режимы изменяются независимо друг от друга, то регулирование производится*при переменных М. и Л. Окружное

max

усилие достигает наибольшей величины, когда отношение NJd-j максимально, т. е.

•Шхх 2-97 400 / Nx \

ix til \ dix / max

Целесообразно тип вариатора и его конструкцию выбирать в соответствии с требуемым видом регулирования так, чтобы силовая характеристика вариатора соответствовала силовой характеристике рабочей машины. Из бесступенчатых передач, работающих с постоянным допустимым окружным усилием (при постоянном натяжении ремня, с постоянным нажатием), наиболее пригодны

д, г-,--, приводов с регулированием при

. ггт -г 1 , -1 Мг = const вариаторы с постоянным

диаметром ведомого колеса, с характеристикой, изображенной на рис. 1,6.

Устройствам, работающим при N = = const, соответствуют вариаторы с переменным диаметром ведомого колеса и постоянным диаметром ведущего с характеристикой, приведенной на рис. 1,а. В обоих случаях окружное усилие постоянно при работе на всех режимах. Однако эти вариаторы с одним регулируемым шкивом имеют небольшой диапазон регулирования. Характеристика вариаторов с симметричным изменением диаметров обоих колес и с постоянным натяжением (нажатием) показана на рис. 2. Максимальные и минимальные допускаемые моменты на обоих валах одинаковы (без учета потерь). Отношение допускаемых предельных моментов и предельных мощностей

"max Лтах

Рис. 2. Силовая характеристика вариатора, работающего с постоянным натяжением или нажатием и симметричным регулированием

Если подобный вариатор поставлен в привод, работающий с постоянным по величине сопротивлением, то только в положении при (на и «атах). при котором он и должен рассчитываться, вариатор используется полностью. В остальных положениях нажатие (натяжение) будет избыточным. Аналогично для подобных вариаторов, применяемых при N = const, расчетным является положение при /x (на d и «2тт); остальных положениях вариатор работает с запасом.

Избыточное нажатие (натяжение) снижает долговечность деталей и уменьшает КПД. Поэтому целесообразнее применять способы нажатия (натяжения), обеспечивающие изменение их величины пропорционально переменному окружному усилию. Тогда силовая характеристика вариатора будет соответствовать требуемой для привода. Однако достигнуть этого оптимального соотношения на всем диапазоне регулирования трудно,

x в 5 к

м о >. с о,

<и о

§

о о о.

м Й о „

tQ о

о, о о

Ш с i-

1М 00

о к

* о га 01 о s

. е м ~

о о с

St ffl с

-"см"

Ю (МО

- -со

о со" о о о

о. я

..як S S

о, д о

а. я ч

я я о

га я

й- я

- га О Л

ш о о

2 я £

га <и я

Й g а

а. о. CJ CJ

о й .г .г о CU У о.

; га D,

ills

дога Sara о о с н со СЧ о га я сеч x га

ails

л я CU

fc* я я га

со CJ CJ

Ей „

а?

§ с;

X S д я « с;

о а

а I с о I

(П „ -

J) S S

f; 2 о и д

о о OJ

Pt S а а

S о cf

X G О ч

кал е- о р:

о д я SOS

s s а:

с сх\о

о QJ «

43- О.

Разнообразие условий применения и требований к приводу вызывают необходимость проектирования и изготовления вариаторов различных типов. При выборе последних следует учитывать передаваемую мощность, силовую характеристику (изменение я N в зависимости от скорости), диапазон регулирования и его расположение, необходимую жесткость кинематической характеристики, способ регулирования (непосредственно ручной, ручной дистанционный или автоматический), требуемые габариты, условия работы, в частности возможность изоляции от масла, и стоимость.

В табл. I приведены ориентировочные характеристики вариаторов некоторых типов. Более подробные сведения даны ниже при рассмотрении каждого типа.

Глава 2

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВАРИАТОРОВ С ГИБКОЙ СВЯЗЬЮ

2.1. типы ВАРИАТОРОВ

Вариаторы с гибкой связью можно разделить на два вида: передачи плоским ремнем, передачи со связью клинообразного сечения (рис. 3, а, Э). В первых передачах скорость регулируется осевым перемещением ремня. Передачи получаются больших размеров, выполняются при узком диапазоне регулирования и на малые мощности, применяются редко. В вариаторах второго вида регулировка достигается осевым перемещением конических дисков, составляющих шкивы. Передачи более компактны, надежны в эксплуатации и поэтому являются наиболее распространенными из всех видов вариаторов.

Здесь рассматриваются вариаторы только с гибкой связью клинообразного сечения и с раздвижными конусами. В этих вариаторах регулируемым может быть или один шкив (рис. 3, а), или оба шкива (рис. 3, б и в). При одном регулируемом шкиве межосевое расстояние в процессе регулирования скорости должно изменяться. В передачах с двумя регулируемыми шкивами расстояние между осями постоянно. Для компенсации вытяжки ремня в процессе работы целесообразно и в этих передачах предусматривать возможность некоторого изменения межосевого расстояния.

Перемещение дисков может осуществляться или непосредственным передвижением их регулирующим механизмом (рис. 3, б) или пружинами, а также самим ремнем при изменении его натяжения. В последнем случае диски регулируемого шкива связаны пружиной. Натяжение ремня изменяется при одном регулируемом шкиве - перемещением вала (рис. 3, а), при двух регулируемых шкивах :- принудительным перемещением дисков второго шкива (рис. 3,б).

В каждом регулируемом шкиве перемещаются или оба диска одновременно (рис. 3, б), или только один из них, в то время как другой остается неподвижным (рис. 3, в). В передачах с односторонним движением дисков ремень при регулировании скорости смещается на шкиве в осевом направлении. Чтобы при этом он не перекашивался, в передаче с двумя шкивами подвижные диски размещают крестообразно -слева на одном и справа на другом шкиве (рис. 3, в). В передачах с одним регулируемым шкивом для