АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТОРОВЫЙ ВАРИАТОР

Полезная модель относится к области машиностроения.
Известен торовый вариатор с ручным управлением [Кожевников С.Н., Есипенко Я.И. Механизмы. Справочник. Издание 4-е переработанное. Под редакцией С.Н.Кожевникова., М. Машиностроение. 1976 г, 784 с. Ил., с.334]. Ведущий вал и ведомый расположены соосно, они связаны промежуточными дисками. Средняя плоскость рабочих поверхностей промежуточных дисков смещена относительно оси их поворота и не совпадает с диаметральной плоскостью образующей. Регулирование скорости осуществляется изменением угла установки дисков.
Недостатком такого вариатора является то, что передаточное отношение изменяется вручную, а не автоматически с изменением силового момента нагрузки на ведомом валу. Вторым недостатком торового вариатора являются сравнительно большие потери на трение скольжения, имеющие место при изменении передаточного отношения, когда происходит скольжение дисков по поверхности ведущего звена и опорной поверхности. Третьим недостатком вариатора является узкий диапазон изменения передаточного отношения.
Наиболее близким, принятым за прототип, является автоматический торовый вариатор [SU, патент, 1245785, кл. F16H 15/38, 1958.], содержащий соосные торовые шкивы, установленные между ними промежуточные ролики с осями, траверсы с устройством компенсации вывода осей вращения роликов из плоскостей, общих с осью вращения торовых шкивов, и чувствительные к передаваемым нагрузкам пружины, выполненные в виде пластин, одним концом жестко закрепленные на траверсе, а другим концом связанные с осью ролика. Вариатор снабжен упорами, установленными на траверсе напротив пластин в направлении их деформации.
Недостатком такого автоматического торового вариатора является узкий диапазон изменения передаточного отношения.
Назначением предлагаемой полезной модели является расширение диапазона и автоматическое изменение передаточного отношения в зависимости от внешнего силового нагружения.
Для решения поставленной задачи предложен автоматический торовый вариатор, содержащий ведущее звено, выполненное с наружной торовой поверхностью, и ведомое звено с внутренней торовой поверхностью, связанные соответственно с ведущим и ведомым валами, промежуточные тела качения - ролики, оси вращения которых размещены на упругой диафрагме, периферийная часть которой жестко закреплена в корпусе, а центральная часть контактирует с нажимном устройством, в виде штока, деформирующего диафрагму в зависимости от передаваемой силовой нагрузки за счет косого разреза, разделяющего ведомое звено на две части.
На фиг.1 показан - общий вид автовариатора, звено управления которого выполнено из двух звеньев, имеющих связь в виде косого разреза;
Предложенный автоматический торовый вариатор содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, связанные, соответственно, с ведущим звеном 3, выполненным в виде торового шкива, и ведомым звеном 4 с внутренней торовой поверхностью. Ведомый вал 2 выполнен с разрезом 5 «s», который разделяет вал на две части 2 «А» и 2 «В». Одна из частей 2 «А» выполнена длиной «l», а другая 2 «В» - длиной «L». Обе части ведомого вала 2 «А» и 2 «В» соединены между собой нажимным устройством, выполненным в виде штока 6 с поршнем. Разрез 5 выполнен под углом β>arctgf на расстоянии «L» от поршня штока 6, где f - коэффициент трения. Причем, как известно, угол β должен быть больше угла самоторможения. (Решетов Д.Н. Детали машин. Учебник для студентов машиностроительных и механических вузов. 4-е изд. Переработанное и доп. - М. Машиностроение, 1989-496 с.: ил, ISBN 5-217-00335-9).
Ведомый вал, выполненный с разрезом 5 и штоком 6, образует «цепь управления автоматического торового вариатора», состоящую из промежуточных тел качения, выполненных в виде роликов 7, оси вращения которых соединены с упругой диафрагмой 8, выполненной из двух частей 8 «C» и 8 «D». Периферийная часть диафрагмы 8 «C» жестко закреплена на неподвижном корпусе 9 в точке «C», а центральная часть диафрагмы 8 «D» подвижно связана с нажимным устройством - штоком 6.
Устройство работает следующим образом.
При изменении нагрузки на ведомом валу 2 за счет относительного поворота частей 2 «A» и 2 «B», в цепи управления торового вариатора, возникает относительное линейное перемещение штока 6. Происходит деформация центральной части 8 «D» диафрагмы 8. Ролики 7 скользят по торовой поверхности ведущего звена 3 и внутренней торовой поверхности ведомого звена 4, смещая оси промежуточных тел качения - роликов 7 на угол α и по отношению к горизонтали вариатора (в зависимости от передаваемого усилия). За счет изменения угла α происходит деформация диафрагмы 8, регулируемою в центральной части 8 «D» штоком 6, линейное перемещение которого регулируется разрезом 5 между частями ведомого вала 2 «A» и 2 «B». В момент затягивания диафрагмы 8 и ее деформации, регулируемой движением штока 6, а также углом поворота α промежуточных тел качения - роликов 7, происходит автоматическое управление передаточным отношением предлагаемого торового вариатора.
1,2
Определяем передаточное отношение торового вариатора U по известной зависимости, которое с увеличением нагрузки на ведомом валу также пропорционально увеличивается:
,
1
где R - кинематический радиус рабочей поверхности ведущего звена и промежуточных тел качения - роликов,
2
R - кинематический радиус рабочей поверхности ведомого звена и промежуточных тел качения - роликов.
1
1
1,2
Поскольку R может быть любым, в том числе R→0, то диапазон вариации U существенно расширяется. При уменьшении нагрузки под воздействием упругого элемента 10 и упругости диафрагмы 8 происходит обратное относительное перемещение штока и как следствие изменяется угол α установки осей промежуточных тел качения и как следствие, адекватное изменение передаточного отношения.
Таким образом, предложенная модель позволяет существенно расширение диапазона и автоматическое изменение передаточного отношения в зависимости от внешнего силового нагружения.