Нурбія Гулиа, Дмитро Ковчегін, Сергій Юрков
Ми вже публікували матеріали за новим адаптивному фрикційного варіатора і його перспективи для безступінчатим трансмісії автомобіля. У цих матеріалах були приведені схеми як самого варіатора, так і безступінчатим коробки передач на його основі. Також була наведена схема стенду для випробувань нового варіатора [1, 2]. На цьому стенді і були отримані основні експериментальні характеристики варіатора, які призначені для розрахунку і проектування подібних варіаторів.
Новий варіатор був виготовлений на автомобільному заводі АМО ЗІЛ в Москві і випробуваний в стендових умовах. Фіксувались такі показники: частота обертання і крутний момент на вхідному і вихідному валах; за цими даними обчислювалися такі важливі показники як ККД, передавальне відношення кінематичне i (або без навантаження на вихідному валу), і реальне iр, тобто з урахуванням прослизання, викликаного роботою під навантаженням. Крім того, було здійснено фіксування ряду передавальних відносин варіатора, і визначені значення коефіцієнтів упругогідродінаміческого (УГД) тертя і прослизання для цих передавальних відносин.
Тут слід зазначити, що останній експеримент вельми ускладнений для адаптивних, а тим більше планетарних варіаторів, з огляду на те, що передавальне відношення там змінюється автоматично, а крім того є два види послідовно працюючих фрикційних контакту - зовнішній (на внутрішньому центральному колесі) і внутрішній (на зовнішньому центральному колесі). Так як ці контакти знаходяться при оптимізованому натиску, тобто приблизно однаковою мірою завантажені, то в якості показника ковзання брався узагальнений показник ковзання, рівний половинному значенням сумарного проковзування в варіаторі для кожного контакту. Значення цих коефіцієнтів тертя в зовнішньому і внутрішньому контактах - fн і fв, порівнювалися з раніше отриманими коефіцієнтами fн проф. X. Воячек і проф. Н. В. Гулиа для різних прослизань.
На графіках рис.1 і рис.2 представлені залежності крутних моментів на вихідному валу Т і ККД η від частоти обертання n для двох типів робочих мастил. На рис.1 варіатор змазувався моторним маслом М-8, а на рис.2 - високотяговой мастилом (трактантом) «Сантотрак-50» (Santotrac-50), призначеної спеціально для воротарів, і виготовляється в США фірмою Findett Corporation. Крім того, враховуючи несиметричність системи відбору моменту при обертанні валів варіатора в різних напрямках, досліди були проведені при обертанні їх у двох різних напрямках. Крива 1 характеризує ККД варіатора, криві 2 і 3 - крутні моменти при обертанні вхідного валу за годинниковою стрілкою і проти неї (видно, що ці криві дуже близькі один до одного).
На цих же графіках представлено зміна максимальних коефіцієнтів УГД-тертя fн і fв для змащення моторним маслом (рис.1) і трактантом «Сантотрак-50» (рис. 2). Ці коефіцієнти визначалися розрахунково-експериментальних методів у декількох варіантах з фіксацією передавальних відносин варіатора на певних значеннях, і на графіках представлені їх усереднені значення.
Рис. 1. Характеристики варіатора для мінерального масла
Рис. 2. Характеристики варіатора для високотягового олії
З огляду на те, що в даному варіаторі коефіцієнти УГД-тертя зростають зі збільшенням ковзання безперервно (про що буде ще сказано нижче), ми обмежувалися значеннями ковзання 10%, як максимально допустимими для реальних режимів експлуатації варіатора, і вважаємо коефіцієнт запасу по зчепленню β = 1 . Слід зауважити, що під час розрахунку та проектуванні варіаторів ці значення максимальних коефіцієнтів тертя слід розділити на коефіцієнт запасу по зчепленню β, який зазвичай приймається 1,25 ... 1,5. З урахуванням цього відносне ковзання сильно падає і досягає цілком прийнятних значень. Наприклад, для змащення трактантом «Сантотрак-50» і β = 1,25 відносне ковзання з 10% падає до 2 ... 2,5%, а при β = 1,5 - до 1,5%. Для моторного масла це падіння відносного ковзання не настільки істотно: при β = 1,25 - 5%, а при β = 1,5 - до 4%. Зрозуміло, останні значення відносного ковзання досить високі, що позначається на ККД варіатора, який при мастилі моторним маслом нижче, ніж при мастилі трактантом «Сантотрак-50», що відображено на графіках рис.1 і 2.
На графіку рис.3 представлені залежності коефіцієнтів УГД-тертя fн і fв від відносного (у тому числі і узагальненого) прослизання S%.
Рис. 3. Залежність коефіцієнтів тертя f від ковзання S
Криві 1 і 2 характеризують раніше отримані на стендах X. Воячек (Н. Vojacek) у ФРН і Н. В. Гулиа в Росії, коефіцієнти fн при мастилі, відповідно, мастилом «Сантотрак-50» (в дослідах Х. Воячек - «Variotrac ») і моторним маслом М-8. Стенди були забезпечені фрикційними дисками з кутом конусності 5 ° ... 6 °, повністю відповідними фрикційним дискам варіатора; ці показники коефіцієнтів тертя можна вважати в якійсь мірі еталонними. Криві 3 характеризують коефіцієнти fн і fв тертя для нового варіатора з мастилом «Сантотрак-50», криві 4 - зі змазкою моторним маслом М-8 (верхні криві 3 та 4 належать до fв, а нижні - fн). Передаточне відношення тут в межах 1,5 ... 3.
Наведені графіки однозначно свідчать про незаперечне перевазі високотягових (фрикційних) мастил типу «Сантотрак-50». Крім істотно більшого коефіцієнта тертя, це змащення забезпечує в кілька разів менше ковзання, що істотно відбивається на ККД і довговічності фрикційних дисків. Відомо, що довговічність фрикційних дисків, змащуваних «Сантотрак-50» вимірюється десятками тисяч годин, що еквівалентно мільйонам кілометрів пробігу автомобіля.
Описана конструкція нового варіатора відрізняється від інших фрикційних варіаторів і передач тим, що в ній не настає «зриву» передачі моменту, тобто зниження коефіцієнта тертя при певних значеннях ковзання. Для циліндричних, ковзанок цей «зрив» настає при S ≈ 1,5 ... 2%, для ремінних варіаторів - при 3 ... 5%, іноді більше, але цей «зрив» настає завжди. У новому ж варіаторі коефіцієнти тертя, як fн, так і fв, ростуть безперервно із збільшенням ковзання практично до S = 80%, тобто майже до повного буксування (яке, втім, допускати не можна, і яке в новому варіаторі запобігається). Це дуже цінна якість варіатора, особливо для транспортного застосування.
На закінчення зазначаємо, що, судячи з наведеним характеристикам досвідченого зразка варіатора, він відповідає всім вимогам, що пред'являються до автоматичних безступінчатим трансмісіям, особливо автомобільного призначення. Передбачається при цьому, що варіатор змащується високотяговой мастилом типу «Сантотрак-50» або його більш сучасною модифікацією, наприклад, «Сантотрак-50S».
Список літератури
Гулиа Н.В., Юрков С.А. Новий адаптивний фрикційний варіатор для безступінчатим трансмісії автомобіля. Життєпис, 2001.
Гулиа. В., Юрков С.А. Новий багатодисковий варіатор з «м'якою» робочої характеристикою. Життєпис, 2001.