Фрикционные вариаторы

Вариатором, или бесступенчатой передачей, называется механизм для плавного изменения передаточного отношения.

В машиностроении фрикционные вариаторы используют в силовых приводах, мощность которых колеблется от небольших величин до десятков и даже сотен киловатт. Вариаторы бывают одно- и двухступенчатые.

Основной кинематической характеристикой любого вариатора является диапазон регулированияД, равный максимальному передаточному отношению, деленному на минимальное:

Д = u_max/u_min.

Для одноступенчатых вариаторов преимущественные значения Д = 3...6. С увеличением диапазона регулирования снижается КПД вариатора.

На рис.1.40 изображена схема лобового вариатора, в котором оси взаимно перпендикулярны, а изменение скорости ведомого вала происходит за счет осевого перемещения ролика. Лобовой вариатор допускает реверсивные вращения ведомого вала при одностороннем вращении ведущего. Ведущим звеном в лобовой передаче может быть либо ролик, либо работающий торцом диск. Передаточное число лобового вариатора:

u= ω₁/ω₂= x/r,

а диапазон регулирования:

Д= u_max/u_min = R_max/R_mln.

 

Рис. 1.40. Схема лобового вариатора

Для уменьшения геометрического скольжения, которое приводит к интенсивному износу и снижению КПД, рабочую поверхность ролика делают выпуклой, но при этом уменьшается площадка контакта и, следовательно, увеличиваются контактные напряжения.

На рис. 1.41 представлена схема двухконусного вариатора с параллельными осями. Изменениепередаточного отношения происходит за счет перемещения с помощью винтового механизма промежуточного цилиндрического катка 3,зажатого между рабочими поверхностями конических катков 1 и 2.

Так как u_mах= D_max/D_min, au_min= D_min/D_max, то диапазон регулирования Д = и_mах/и_min= = .

Одними из наиболее совершенных являются торовые вариаторы, которые могут работать всухую и в масляной ванне. На рис.1.42 изображена схема соосного торового вариатора (конструкция В.А. Светозарова). Вариатор состоит из двух соосных катков с тороидной рабочей поверхностью и двух промежуточных роликов, наклон осей которых может одновременно изменяться, за счет чего достигается изменение передаточного отношения. Диапазон регулирования торовых вариаторов:

Д = =3…6,25

 

Рис. 1.41. Схема двухконусного вариатора с параллельными осями

Рис. 1.42. Схема соосного торового вариатора

Торовые вариаторы отличаются малым геометрическим скольжением и высоким КПД до 0,95. Торовые вариаторы нормализованы для мощностей от 1,5 до 20 кВт.

Кроме описанных существует много других конструкций фрикционных вариаторов, например, шаровые, многодисковые, с раздвижными конусами и др.