Изучение конструкций и определение основных

ПАРАМЕТРОВ ВАРИАТОРОВ

Цель работы: изучение конструкций ряда известных типов вариаторов, определение их основных характеристик и анализ полученных результатов.

Оборудование: лабораторныеустановки с вариаторами (рис. 9.1.) и электронный тахометр.

Рис. 9.1. Схема установок с вариаторами

 

1 –электродвигатель; 2 – муфта; 3 – вариатор;

4 –шкив на выходном валу вариатора; 5 –тахометр

Теоретические основы работы

Для успешной или более производительной работы некоторых машин, например прядильных и ровничных, необходимо, чтобы частота вращения исполнительных органов машин за цикл работы машины изменялась плавно. Для этой цели применяют вариаторы.

Вариатор – это механизм, служащий для плавного измерения передаточного отношения и, вследствие этого, частоты вращения выходного вала.

Большинство вариаторов сконструировано на базе фрикционных передач различного вида, поэтому их использование ограничивается диапазоном малых и средних мощностей, в основном до 10 кВт, реже – до 20 кВт.

Основными характеристиками вариаторов является их передаточное отношение и диапазон регулирования :

, (9.1)

, (9.2)

где и – круговые частоты вращения входного и выходного валов вариатора, мин^-1; и – максимальное и минимальное значения для вариатора, мин^-1; и – максимальное и минимальное значения для вариатора.

Принцип действия и особенности конструкций

Основных типов вариаторов

1.1.1. Лобовой фрикционный однодисковый вариатор

Конструкция вариатора создана на базе лобовой дисковой фрикционной передачи. Движение от ведущего вала 1 (рис. 9.2) малому диску 2 передаётся через шпоночное соединение. Большой ведомый диск 3, жестко закреплённый на выходном валу 4, получает движение от диска 2 за счёт сил трения в их контакте, которые являются следствием взаимного прижатия дисков силой пружиной 5.

Рис. 9.2. Кинематическая схема лобового вариатора

Регулирование частоты вращения ведомого диска и, следовательно, выходного вала осуществляется путем изменения диаметра окружности контакта ведомого диска 3 при перемещения диска 2 вдоль его радиуса. Диапазон регулирования лобового вариатора составляет [1] и определяется как

. (9.3)

1.1.2. Клиноремённый вариатор

Конструкция клиноременного вариатора (рис. 9.3) разработана на базе одноименной механической передачи. Отличие заключается в том, что вместо шкивов с клиновыми канавками, использованы гладкие раздвижные конусные шкивы, по два на каждом из валов. Движение от ведущих шкивов 1 клиновому ремню 2 и от ремня ведомым шкивам передается силами трения, возникающими между ними за счёт предварительного натяжения ремня. При повороте регулировочного винта 4 в ту или иную сторону под действием рычагов 5 шкивы на одном валу синхронно сближаются, а на другом - удаляются друг от друга. При этом меняются диаметры и окружностей, по которым ремень контактирует с конусными шкивами на ведущих и ведомых валах, и частота вращения ведомого вала .

Рис. 9.3. Кинематическая схема клиноремённого вариатора

Диапазон регулирования вариатора зависит от ширины ремня. Стандартные клиновые ремни позволяют получить , а специальные широкие клиновые ремни - [1]. Рассчитывается диапазон регулирования клиноременного вариатора как

. (9.4)

1.1.3. Цепной вариатор

По кинематической схеме и способу регулировки частоты вращения выходного вала цепной вариатор ничем не отличается от клиноременного вариатора. Конструктивно же, вместо гладких конусных шкивов и клинового ремня здесь использованы специальные зубчатые конусы (звездочки) и вариаторная цепь особой конструкции, в которой продольные звенья соединяют пакеты поперечно подвижных пластин. Движение от ведущих звёздочек на ведомые передается за счёт зацепления поперечно подвижных пластин цепи с зубьями звёздочек. Диапазон регулирования цепного вариатора составляет [1] и вычисляется по (9.4).

1.1.4. Торовый фрикционный вариатор

Конструктивно вариатор (рис. 9.4) состоит из двух неподвижно закрепленных на ведущем и ведомом валах чашек 1 и 2, выполненных в форме кругового тора. Между чашками расположены конические ролики 3, свободно вращающиеся вокруг своих осей. Движение с ведущей чашки на ведомую чашку передается через ролики силами трения, возникающими вследствие прижатия их друг к другу нормальными силами .

Изменение передаточного отношения в механизме и частоты вращения его выходного вала достигается путем изменения диаметров и окружностей контакта чашек с роликами при синхронном качании осей вращения последних, т.е. при одновременном и одинаковом отклонении их вправо или влево от оси 0 – 0 на некоторый угол (рис. 9.4). Диапазон регулирования торового вариатора составляет [1] и может быть рассчитан по (9.4).

Рис. 9.4. Кинематическая схема торового фрикционного вариатора

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические основы работы.

2. Изучить принцип действия и особенности конструкций основных типов вариаторов.

3. Провести экспериментальную проверку диапазона регулирования цепного и торового вариаторов. Проверку проводят на лабораторных установках (рис. 9.1) в следующей последовательности. С помощью регулирующих механизмов переводят передающие элементы в одно из крайних положений и измеряют минимальные и максимальные значения круговых частот вращения выходных валов. Значения диапазонов регулирования вариаторов рассчитывают по формуле (9.4). Полученные результаты сведят в табл. 9.1.

Таблица 9.1

Таблица опытных данных

№ п/п	Тип вариатора	n 2min, мин^-1	n 2max, мин^-1	Д
	Цепной вариатор
	Торовый вариатор

Выводы

В выводах указывают основные результаты работы, сравнивают полученные результаты с данными учебной литературы [1, 2], дают оценку корректности проведённых исследований.

4. Контрольные вопросы

1. Что называется вариатором?

2. В чём отличие вариатора от обычной механической передачи?

3. На базе каких передач обычно изготавливают вариаторы?

4. Объясните принцип действия фрикционного вариатора?

5. Каковы преимущества фрикционных вариаторов по сравнению с передачами других типов?

6. Какими основными параметрами характеризуют вариаторы?

7. В чём заключается принцип действия лобового фрикционного вариатора?

8. В чём заключается принцип действия клиноремённого вариатора?

9. В чём заключается принцип действия цепного вариатора?

10. В чём заключается принцип действия торового вариатора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10