Вариаторы

Назначение и характеристики. Вариаторы служат для плавного (бес­ступенчатого) изменения на ходу частоты вращения ведомого вала при постоянной частоте вращения ведущего вала.

В качестве механизма главного движения в ва­риаторах применяют передачи разного типа — фрикционные, ременные, цепные. Их выпол­няют в виде отдельных механизмов с непосред­ственным контактом ведущего и ведомого катков (см. рис. 7.2) или с промежуточным элементом (например, ремнем, рис. 7.3). Разработано боль­шое число конструкций с различными принци­пиальными схемами. Применяют в станкострое­нии, химической, текстильной, бумажной про­мышленности и др.

Бесступенчатое регулирование скорости спо­собствует повышению производительности работы машины вследствие возможности выбора опти­мального режима, оно благоприятно для автома­тизации и управления на ходу.

Рис. 7.3. Схема вариатора

с раздвижными конусами

 

Для некоторых машин — волочильные станы, текстильные, бумагоделательные и подобные им машины — плавное регулирование скорости является технологически обязательным.

Одной из основных характеристик вариатора является диапазон регулирования, равный отношению максимальной частоты вращения ведомого катка n_2max к его минимальной частоте вращения n_2min:

.

Обычно для одноступенчатых вариаторов Д= 3...8.

Вариаторы подбирают по каталогам и справочникам в зависимости от передаваемого вращающего момента, диапазона регулирования и частоты вращения ведущего вала.

Разновидности вариаторов. В зависимости от формы тел качения вариаторы бывают лобовые, конусные, торовые и др.

Лобовые вариаторы (см. рис. 7.2) применяют в винтовых прессах и приборах. Бесступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала достигается передвижением малого катка вдоль вала, т. е. изменением радиуса R₂. Допускают реверсирование вращения (передвижением мало­го катка из положения А в положение Б, см. рис. 7.2). Имеют интен­сивный износ рабочих поверхностей катков и пониженный КПД вслед­ствие разности скоростей на площадке контакта (геометрическое сколь­жение). Так как R₁ = const, диапазон регулирования лобового вариатора

.

Вариаторы с раздвижными конусами (см. рис. 7.3) имеют наиболь­шее применение в машиностроении. Промежуточным элементом явля­ется широкий клиновой ремень или специальная цепь. Плавное из­менение частоты вращения ведомого вала достигается раздвижением ведущего и синхронным сближением ведомого конусных катков, т. е. изменением расчетных радиусов катков R₁ и R₂.

Максимальное и минимальное зна­чения передаточного числа:

Клиноременные вариаторы (см. рис. 7.3) просты и надежны в эксплуатации, стандартизованы. Диапазон регулирова­ния Д ≤ 5. При использовании широких ремней передаваемая мощность дости­гает 50 кВт при КПД η| = 0,8...0,9.

Цепные вариаторы сложнее и до­роже клиноременных, но компактнее, долговечнее. Обеспечивают постоянство передаточного числа. Применяют для мощностей до 100 кВт; Д ≤ 7; η = 0,8...0,9.

 

 

Рис. 7.4. Схема торового вариатора

 

Торовые вариаторы состоят из двух соосных катков с тороидальной рабочей поверхностью и двух промежуточ­ных роликов (рис. 7.4). Частоту вращения регулируют поворотом роликов с помощью рычажного механизма, в результате чего изменяются ради­усы поверхностей контакта R₁ и R₂. Текущее значение передаточного числа

.

Из всех вариаторов торовые наиболее компактны и совершенны, скольжение у них сведено к минимуму, КПД ≤ 0,95; Д ≤6,3. Недостат­ками являются сложность конструкции, требование высокой точности изготовления и монтажа.

Многодисковые вариаторы состоят из пакетов ведущих и ведомых раз­движных конических тонких дисков, прижимаемых пружинами (рис. 7.5). Изменение частоты вращения п₂ ведомого вала осуществляют радиаль­ным смещением ведущего вала относительно ведомого, изменяя при этом расчетный радиус R₁ ведущих дисков. Долговечность повышается при работе дисков в масляной ванне.

Передаточное число вариатора: u = n1/n2 = R₂ / R₁.

Диапазон регулирования Д ≤ 4,5; КПД η = 0,8...0,9.

Рис. 10.5. Схема многодискового вариатора