2.6 Дисковые выриаторы

В этих вариаторах момент передаётся за счёт трения между набором ведущих к ведомых дисков (Рис. 110). Изменение передаточного отношения достигают перемещением ведущего вала 1 относительно ведомого вала 2 в направлениях, указанных стрелками.

При этом изменяется межосевое расстояние а и рабочий диаметр d2

Передаточное отношение:

В выполненных конструкциях вариатор обычно сочетают с зубчатой передачей, а вал 1 является промежуточным.

Основным преимуществом конструкции дискового вариатора является увеличение числа точек контакта между фрикционными элементами. Это позволяет значительно снизить контактные давления, а вместе с этим и износ дисков. Значительно снижается также и сила прижатия Fn . Пренебрегая влиянием конусности дисков, получаем

где m – число поверхностей контакта, равное удвоенному числу ведущих дисков (выполняют m = 18 . . .42 и более);

С – число ведущих валов 1;

К – коэффициент запаса сцепления.

Прижатие осуществляется пружиной или шариковым нажимным устройством. Диски изготавливают из сталей и закаливают до твёрдости HRC 50. . .60. Вариатор работает в масле. Обильная смазка значительно уменьшает износ и делает работу вариатора устойчивой, не зависимой от случайных факторов, влияющих на трение. Снижение коэффициента трения при смазке в этих вариаторах компенсируют увеличением числа контактов. Для уменьшения скольжения (потерь) дискам придают коническую форму (конусность 1°30…3°00). При этом получают точечный первоначальный контакт, переходящий в небольшое пятно под действием нагрузки. Тонкие стальные диски позволяют получить компактную конструкцию при значительной мощности.

_{Выполняют вариаторы мощностью до 40 кВт с диапазоном регулирования до 4,5 при КПД 0,8...0,9.}

_{Кроме схемы с наружным контактом разработаны схемы с внутренним контактом дисков.}

_{В этих конструкциях ведущие диски имеют кольцевую форму и охватывают ведомые. Внутренний контакт позволяет дополнительно снизить потери на скольжение, а также выполнить конструкцию с "прямой передачей" (i=1) что особенно важно для применениях вариаторов на автомобилях.}

_{Принципиальные схемы вариаторов других типов изображены на рис.105:}

_{1 Конусный с передвигающимся ремнем;}

_{2 Лобовой двухдисковый;}

_{3 Конусный;}

_{4 Шаровой простой;}

_{5 Шаровой сдвоенный.}

3 Основы расчета прочности фрикционных пар

_{Критерии расчета. При работе фрикционных пар происходят следующие виды разрушения рабочих поверхностей:}

_{1. Усталостное выкрашивание - в передачах, работающих в масле, когда образуется жидкостное трение. В этих условиях рабочие поверхности разделяются слоем масла, а износ сводится к минимуму.}

_{2. Износ - в передачах, работающих без смазки, или при отсутствии условий для образований режима с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.}

_{3. Задир поверхности - связан с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.}

_{Все перечисленные виды разрушения зависят от напряжений на месте контакта, поэтому прочность и долговечность фрикционных пар оценивают по контактным напряжениям.}

_{Расчетные контактные напряжения:}

_{1. При начальном качении по линии (тела качения - цилиндры, конусы, торы и ролики с образующим одного радиуса) определяют по формуле:}

₍₂₈₇₎

_{2. При начальном касании в точке (все другие случаи):}

_{. (288)}

_{где Fn - сила прижатия, нормальная к поверхности контакта,H;}

_{b - длина линий контакта, мм;}

_{m - коэффициент, зависящий от формы тел качения.}

_{Формулы (287) и (288) удобны для проверочных расчетов, когда размеры тел качения известны.}

_{Для проектных расчетов эти формулы можно преобразовать, принимая за искомые размеры катков. Из-за большого разнообразия форм катков для фрикционных передач не удается получить общей формулы проектного расчета, как это сделано, например, для зубчатых передач. Методика преобразования подобна той, которая применена для зубчатых передач (см. § 86 стр. 112 Иванов М.Н).}

_{Допускаемые напряжения для закаленных сталей твердостью HRC ≥60 при начальном контакте по линии и при хорошей смазке принимают}

_{Лит. доп. Пронин Б.А. Клиноременные и фрикционные передачи и вариаторы М., 1990 г.}

ЛЕКЦИЯ 19