Пасивна адаптивність і живучість фрикційного варіатора

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Нурбія Гулиа, Дмитро Ковчегін, Сергій Юрков, Катерина Петракова

Випробування нового планетарного дискового варіатора (пат. РФ № 2140028, автор - М. В. Гулиа) показали, що він має властивість адаптивності, або пристосування до зовнішніх впливів, в даному випадку - моменту опору на вихідному валу [1]. Однак, аналіз експериментальних характеристик цього варіатора [2] показав, що згадана адаптивність поширюється на значно більш широкий діапазон варіювання, ніж він передбачений конструкцією варіатора. Так, наприклад, при максимальному кінематичному передатному відношенні варіатора Ік, визначеному величиною переміщення рухомих фрикціонів - сателітів [1], рівному 7,84, реальне передавальне відношення iр досягало 14 і більше. Припущення, що таке значне зниження частоти обертання вихідного валу пов'язано тільки з прослизанням робочих тіл (фрикціонів) варіатора, характерне для опису цього явища в науковій літературі [3], виявилося неспроможним. Справа в тому, що при такому підвищенні реального передавального відношення iр ККД варіатора падав не так різко, як це повинно було відбуватися, а головне - момент на вихідному валу продовжував підвищуватися, чого просто не могло бути при простому прослизанні. Між тим, наявність того чи іншого прослизання обов'язково при роботі фрикційного варіатора. Для вирішення виниклого протиріччя автори провели детальний аналіз явища підвищення реального передавального відношення iр за межами кордонів, дозволених кінематикою варіатора - Ік.

Автори припустили, що на зміну передавального відношення позначаються два фактори одночасно - упругогідродінаміческое (УГД) ковзання s і пасивна адаптивність. Була поставлена ​​задача встановити роль кожного із зазначених факторів.

На основі аналізу експериментальних даних, отриманих на випробувальному стенді кафедри «Деталі машин» Московського державного індустріального університету (МГИУ), а також даних [3], Є. А. Петракова отримані співвідношення, що відображають вплив як УГД ковзання, так і пасивної адаптивності на зміну ip.

УГД ковзання - складний фізичний процес, але в техніці його дію можна звести до наступного.

1. УГД ковзання s знижує частоту обертання вихідного валу при постійній частоті обертання вхідного, а, отже, підвищує ip за рахунок його складової iск:

iск = 1 / (1 - s). (1)

2. УГД ковзання не змінює співвідношення обертаючих моментів на вихідному T2 і вхідному T1 валах.

3. Втрати потужності n прих при УГДскольженіі прямо пропорційні величині УГДскольженія s, а ККД, що залежить від УГДскольженія, дорівнює:

ηск = (1 - s). (2)

Під пасивною адаптивністю (або пасивної адаптацією) в теорії автоматичного управління розуміється здатність системи забезпечувати необхідні якості управління при зміні параметрів об'єкту управління в певних межах. Таким узагальненим параметром об'єкта управління в даному випадку може бути коефіцієнт запасу по зчепленню β, добре відомий із трибології *:

* Трибология (від грец. Tribos - тертя і ... логія), наукова дисципліна, що займається вивченням тертя і зносу вузлів машин і механізмів у присутності мастильних матеріалів.

β = (Fn · f) / Ft, (3)

де f-коефіцієнт тертя; Fn, Ft - відповідно, нормальні і тангенціальні складові сили в фрикційному контакті.

Виходячи з [1], при фіксованих Fn (натиск в контакті) і f, саме значення β визначає величину Ft, а, отже, і момент на вихідному валу.

Вплив пасивної адаптивності можна визначити з розгляду зони фрикційного контакту ведучого і веденого тіл кочення варіатора (рис.1).

Рис. 1. Зона фрикційного контакту ведучого і веденого тіл кочення варіатора

Центри О1 і О2 а також, радіуси R1 і R2, відповідно, відносяться до ведучого й відомому тілах кочення; m-зміщення нековзною точки О, тим більше, чим менше β.

Таким чином, при знаходженні точки О в центрі зони контакту і m = 0 (Ft = 0 і момент на валах дорівнює нулю), кінематичне передавальне відношення:

Ік = ω2 / ω1 = R2 / R1. (4)

При появі і зростанні зусилля Ft в передачі m зростає і реальне передавальне відношення ip (поки без обліку УГД ковзання) теж зростає:

iр = (R2 + m) / (R1 - m). (5)

Якщо виразити для цього випадку

ip = Ік · im, (6)

де im - передавальне відношення, залежне від зсуву нековзною точки, то:

(7)

Реальне передавальне відношення варіатора можна виразити як добуток його складових im і iск на кінематичне передавальне відношення Ік:

ip = Ік · im · iск. (8)

На кафедрі «Деталі машин» МГИУ проводилися випробування дискової фрикційної передачі з підвищенням частоти обертання від вхідного валу до вихідного, тому в даному випадку ми оперуємо з передавальним відношенням, яке менше одиниці Ік = 0,17.

На графіку рис.2 показано як змінилося б кінематичне передавальне відношення Ік-крива 1 внаслідок зсуву нековзною точки; без урахування УГДскольженія - крівая3; і як впливає УГДскольженіе, без урахування зміщення нековзною точки, на зміну Ік - крива 2. Крива 4 відображає реальний передавальне відношення iр, отримане експериментально на випробувальному стенді кафедри «Деталі машин» МГИУ. Важливо зауважити, що реальні передавальні відносини, отримані експериментально, добре узгоджуються з розрахунковими ip обчисленими за запропонованою вище методикою для різних β.

Рис. 2. Залежність передавальних відносин від коефіцієнта запасу по зчепленню β: 1 - кінематичного Ік; 2 - з урахуванням УГД ковзання is; 3 - з урахуванням зсуву нековзною точки im; 4 - реального iр

На графіку рис.3 наведено залежності im / Ік (крива 1) і iск / Ік (крива 2) від коефіцієнта запасу по зчепленню β.

Рис. 3. Залежність відносних величин icк / Ік і im / Ік від коефіцієнта запасу по зчепленню β: 1-im/iк; 2-icк/iк

Важливо зауважити, що обертаючий момент на вихідному валу не враховує величину iск:

T2 = T1 Ік im ηск ηгеом ηдоб, (9)

де ηгеом - ККД геометричного ковзання, добре відомий із триботехники; ηдоб-ККД, що залежить від втрат потужності в опорах, на гістерезис і здавлювання масла в контакті, циркуляцію потужності і пр.

Обчислення ηгеом і ηдоб для варіатора наведено, наприклад, в [4].

На графіку рис.4 наведено залежності загальних втрат швидкості на підпорядкованому ланці як від УГД ковзання, так і від зсуву нековзною точки - δ (крива 3), а також залежності втрат швидкості тільки від УГД ковзання - δs (крива 1) і втрат швидкості тільки від зсуву нековзною точки - δm (крива 2) від значень β.

Рис. 4. Залежність втрат швидкості на підпорядкованому ланці від коефіцієнта запасу по зчепленню β: 1 - втрати швидкості від УГД ковзання δs; 2 - втрати швидкості, пов'язані зі зміщенням нековзною точки δm; 3-загальні втрати швидкості δ

Тому що при заданих кінематичних положеннях робочих тіл, що визначають натиск Fn для даного варіатора, значення Ft і T2, що залежать від im будуть збільшуватися при зниженні β, для спрощення розрахунків введемо значення приведеного коефіцієнта тертя f '= f / β, який при зниженні β менше одиниці f '> f. Слід зауважити, що при високих значеннях Ft і T2 зростає УГД ковзання s, що знижує коефіцієнт тертя f '. Тому доцільно, підвищуючи величину m і знижуючи β, робити це до певної межі, різного для різних швидкостей і тисків у контакті так, щоб значення f 'тільки підвищувався. Інакше при наявності суто дисипативних навантажень на відомому валу (наприклад, моменту тертя), може початися повне буксування варіатора. Досвід показує, що в новому варіаторі це явище практично не відбувається, навіть при дворазовому збільшенні реального передавального відношення в порівнянні з максимальним кинематическим iкmax.

На графіку рис.5 представлено зміна крутного моменту T2 на вихідному валу нового планетарного дискового варіатора за експериментальними даними [2] в залежності від реального передавального числа uр.

Відзначимо, що в понижувальної передачі, який є даний варіатор, передавальне число u одно передавальному відношенню i. Кінематичне передавальне число (або відношення) даного варіатора змінюється в межах 1,3 ... 7,84.

Слід зауважити, що в планетарному варіаторі, що має два контакти - зовнішній і внутрішній, нековзні точки в обох контактах зміщуються в одному напрямку - до осі обертання ведучого диска. Крім того, УГД ковзання має місце також в обох контактах. Обидва зазначені чинники поряд з особливостями планетарного варіатора ще більше збільшують реальне передавальне число, в порівнянні з не планетарної схемою. Слід зауважити, що при ip> iкmax це властивість варіатора забезпечує, зокрема, більш плавний старт автомобіля з трансмісією використовує варіатор.

Максимальне значення кінематичного передавального відношення iкmax = 7,84 показано на графіку рис.5 точковим маркером. Вхідний вал варіатора наводився від асинхронного двигуна з двома парами полюсів, синхронна частота обертання якого 1500мін-1.

Рис. 5. Залежність крутного моменту на вихідному валу T2 варіатора від реального передавального числа uр

Видно, як крива зростає навіть при iр> iкmax, а потім при, що досягають досить високих значень, починає стабілізуватися за величиною. При цих значеннях iр величина f 'досягає максимуму.

Властивість підвищувати величину крутного моменту на вихідному валу навіть після зниження його частоти обертання нижче мінімальної, виходячи з iкmax, раніше було названо авторами «живучістю» варіатора. «Живучість» нового варіатора дозволяє істотно підвищити його здатність до перевантажень і до реалізації високих передавальних відносин, що особливо корисно, наприклад, при старті і розгоні автомобіля, подоланні ним пікових опорів.

Список літератури

Gulia NV, Martin F., YurkovS.A., KovcheginD.A. New adaptive variator for automobile automatic stepless transmission and its experimental characteristics. Життєпис, 2002.

Гулиа Н.В., КовчегінД.А., ЮрковС.А. Основні експериментальні характеристики нового адаптивного варіатора. Життєпис, 2002.

Vojacek H., Tribologisches Forschungs-Labor, Rechenschaft «Elmatik» GmbH, 1985.

Гулиа Н.В., ЮрковС.А., ПетраковаЕ.А., КовчегінД.А., ВолковД.Б. Методика розрахунку основних параметрів фрикційного дискового варіатора / / Довідник. Інженерний журнал. - 2001. - № 1. - С.30 ... 39.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
19.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Фінансове оздоровлення як пасивна оздоровча процедура
Електропривод фрикційного бездискового преса
Основні експериментальні характеристики нового адаптивного варіатора
Дисипативні властивості фрикційного контакту та їхній вплив на фретингостійкість трибосистем
Проста формула для визначення коефіцієнта тертя в змащуваних дискових варіатора
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru