Техника - молодёжи 2007-05, страница 29

ных для автомобилей зубчатых передач, эта величина несколько падает. Падает КПД и при разгонах автомобиля — это особенность ременных вариаторов. Итого, реально эту величину можно принимать в среднем 0,85 — 0,9, причём практически независимо от передаточного отношения.

Однако первыми на автомобилях стали применяться вариаторы не с гибким промежуточным элементом, а с так называемыми твердыми телами качения — лобовые вариаторы (рис. 3).

Два диска с пересекающимися осями прижаты друг к другу силой пружины через рычаг. В этой передаче ведомый правый (горизонтальный) диск мог двигаться по своей вертикальной оси. В результате передаточное отношение от ведущего диска (на горизонтальной оси) к ведомому менялось бесступенчато, плавно изменяя скорость автомобиля. Положение ведомого диска в центре ведущего означало остановку первого, а следовательно, и автомобиля.

Казалось, решены все проблемы трансмиссии автомобиля — плавная регулировка скорости вперёд и назад и даже остановка обеспечивались вариатором. Но первые конструкции оказались недолговечными, маломощными и больших размеров. Вся последующая работа учё

ных и инженеров сводилась, в основном, к преодолению этих недостатков.

В результате сейчас существуют вариаторы не с «сухими» поверхностями, а со смазываемыми маслом или ещё лучше — трактантом. Прочная плёнка такой жидкости, перешедшей в упруговязкое состояние, разделяет поверхности трения, препятствуя их изнашиванию, а также передает рабочие усилия. Современные вариаторы имеют много зон фрикционного контакта; огромные усилия, сжимающие их рабочие поверхности, часто уравновешены. Особенно перспективны вариаторы, выполненные по планетарной схеме, — они компактны, имеют высокий КПД, позволяют легко реверсировать передачу.

Вариаторы бывают с принудительным и с автоматическим регулированием передаточного отношения, последние называются саморегулирующимися, или адаптивными.

Торовый вариатор (рис. 4) состоит из двух соосных чашек — тел качения с тороидальной рабочей поверхностью, между которыми находятся два или три промежуточных ролика. Из-за этого ведомый вал вращается в сторону, противоположную ведущему. Рабочий профиль чашек очерчен

Рис. 3.

Схема лобового вариатора:

1 — пружина;

2 — рычаг;

3 — ведущий фрикционный диск;

4 — ведомый подвижный фрикционный диск

Рис. 4.

Схема торового вариатора:

1.3 — соосные ролики;

2.4 — промежуточные ролики; 5 — направление движения

дугами окружности из общих центров, и вокруг этих же центров могут поворачиваться ролики. Передаточное отношение регулируется путем поворота роликов с помощью специальных механизмов, на

рисунке не показанных. Значение передаточного отношения (без учёта проскальзывания) равно щ/щ или R2/R1.

Торовый вариатор всегда привлекал конструкторов тем, что у него минимальное геометрическое скольжение. Но недостатков у него тоже немало: сложность, необходимость высокой точности изготовления, достаточно большие осевые размеры, а главное — невозможность работы по планетарной схеме (см. ниже). Это препятствует широкому распространению торовых вариаторов, в частности в автомобильных трансмиссиях, хотя попытки такие делались и делаются.

Чтобы обеспечить эффективность фрикционных вариаторов, необходимо наличие большого числа зон фрикционного контакта, желательно равномерно нагруженных (чтобы силы прижатия тел качения замыкались бы в этих зонах без существенного нагру-жения подшипников), смазки, желательно трактанта, и — планетарная схема. Для выполнения последнего требования необходимо, чтобы все рабочие тела вариатора вращались бы в одной плоскости. Иначе, как известно из теоретической механики, на их опоры будут действовать гироскопические усилия, старающиеся совместить все вращающиеся тела в одной плоскости. Силы эти очень велики и могут разрушить даже крупные подшипники. К примеру, если выполнить торовый вариатор по планетарной схеме с роликами, закрепленными на водиле, то при сколь-нибудь значительной частоте вращения ролики будут стараться занять положение, параллельное плоскости вращения чашек, и регулировка вариатора станет невозможной.

Отмеченным выше требованиям больше других отвечают многодисковые вариаторы. Рассмотрим их устройство и принцип действия на примере схемы рис. 5, где в качестве тел качения используются пакеты конических раздвижных дисков и сопрягаемые с ними внутренние и внешние пакеты раздвижных дисков с коническими или закругленными рабочими поясками. В схеме рис. 5а с наружным фрикционным контактом ведущим будем считать внутренний пакет раздвижных дисков, ведомые при этом — конические диски, а в схеме рис. 56 с внутренним фрикционным контактом ведущими примем конические диски, ведомым же — внешний пакет раз-

www, tm-ma gazin .ги 27