15. Передатне відношення і діапазон регулювання варіатора

У зв'язку з прослизанням веденого колеса його обводова швидкість υ₂ трохи менше обводової швидкості υ₁ ведучого. Залежність між цими швидкостями визначається формулою:

υ₂ = ζυ₁, (а)

де ζ, - коефіцієнт, що враховує пружне ковзання колес при деформації в тангенціальному напрямку, що змінюється від 0,995 для передач, які працюють всуху, до 0,95 для варіаторів, що працюють в мастилі при значних передатних відносинах:

i = ω₁ / ω₂ = d₂ /( d₁ζ ) (б)

де d₁ і ω₁ - діаметр і кутова швидкість ведучого колеса; d₂ і ω₂ - діаметр і кутова швидкість веденого колеса; для конічної фрикційної передачі; d₁ і d₂ — середні діаметри колес.

Таким чином, передатне відношення i фрикційної передачі з умовно постійним передатним відношенням відповідно до формул (б):

i = ω_1/ω₂ = n₁/n₂ = d₂/(d₁ ζ) = T₂/(T₁η), (15.1)

де η – к. к. д. передачі; у залежності від виду передачі η =0,7...0,95. Для конічної фрикційної передачі з кутом взаємного розташування валів, рівним 90° (див. рисунок 14.2,б):

i = sinα_2/(ζsinα₁₎ = ctgα_1/ζ = tgα_2/ζ , (15.2)

де α₁ і α₂ – кути нахилу утворюючої конічної поверхні відповідно ведучого і веденого колес.

У тих випадках, коли коефіцієнт ζ, близький до одиниці, як, наприклад, для передач з постійним передатним відношенням, що працюють всуху, замість формул (15.1) і (15.2) можна користатися формулами

i = ω_1/ω₂ = n₁/n₂ = d₂/d₁ = T₂/(T₁η) ; (15.3)

i = sinα_2/sinα₁ = ctgα₁ = tgα₂ . (15.4)

У силових передачах i  10, а в приладах з ручним приводом i  25.

При розрахунках варіаторів у формулі (15.3) замість відношення діаметрів колес d₂/d₁ приймають відношення їхніх радіусів r₂/r₁. Таким чином, передатне відношення варіатора :

i = ω_1/ω₂ = n₁/n₂ =r₂/(r₁ζ ) (15.5)

П ередатне відношення варіатора змінюється від мінімального i_min до максимального i_max значення.

Відношення максимальної кутової швидкості веденого колеса варіатора ω_2max до мінімальної кутової швидкості ω_2min називають діапазоном регулювання Д:

Д = ω_2max /ω_2min . (15.6)

Передатні відносини i_min і i_max і діапазон регулювання Д визначають у такий спосіб. Для простих варіаторів без проміжної ланки, у яких радіус ведучого колеса залишається постійним, а радіус веденого колеса змінюється в межах r_2min і r_2max (рисунок 15.4):

i_max = ω_1/ω_2min = n₁/n_2min =r_2max/(r₁ζ ); (15.7)

i_min = ω_1/ω_2max = n₁/n_2max =r_2min/(r₁ζ ); (15.8)

Д = ω_2max/ω_2min = n_1max/n_2min =r_2max/r_2min . (15.9)

Для здвоєних варіаторів із проміжною ланкою (див. рисунок 15.2) при одночасній і симетричній зміні радіусів r₁ ведучого і r₂ ведених колес:

i_max = ω_1/ω_2min = n₁/n_2min =r_2max/(r_1minζ ); (15.10)

i_min = ω_1/ω_2max = n₁/n_2max =r_2min/(r_max1ζ ); (15.11)

Д = ω_2max/ω_2min = n_1max/n_2min = r²_max/r²_min . (15.12)

Діапазон регулювання в простих варіаторах Д  4, у здвоєних Д  16, а частіше Д  8. Зі збільшенням діапазону регулювання значно знижуються к. к. д. і гранична потужність, що може передати варіатор при малих кутових швидкостях веденого вала.

Для передачі обводової сили F_t колеса фрикційної передачі повинні бути притиснуті один до одного із силою (дивись рисунок 14.1)

F=βF_t /f, (15.13)

де β – коефіцієнт запасу зчеплення коліс; у силових передачах машин β = 1,25...1,5, у передачах приладів β = 2,5...3; f – коефіцієнт тертя між колесами, прийнятий для сталі в мастилі f = 0,04...0,05, для сталі по сталі чи чавуну всуху f = 0,15...0,2, для сталі по текстоліті всуху f = 0,2...0,3.

Сили F₁ і F₂, що діють на вали конічної фрикційної передачі з кутом взаємного розташування валів, рівним 90° (дивись рисунок 14.1, б),

F₁ = Fsinα₁; (15.14)

F₂ =Fsinα₂, (15.15)

де кути α₁ і α₂ визначають за формулами (15.2) чи (15.4).