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. 10.2) или с промежуточным элементом (например, ремнем, рис. 10.3). Разработано большое число конструкций с различными принципиальными схемами. Применяют в станкостроении, химической, текстильной, бумажной промышленности и др.

Рис. 10.3. Схема вариатора с раздвижными конусами

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

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 п_2тм к его минимальной частоте вращения n₂_min:

(10.4)

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. 10.2) 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. 10.2). 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

(10.5)

Вариаторы с раздвижными конусами (см. рис. 10.3) 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. 104

Максимальное и минимальное значения передаточного числа:

Клжоременные вариаторы (см. рис. 10.3) просты и надежны в эксплуатации, стандартизованы. Диапазон регулирования Д< 5. При использовании широких ремней передаваемая мощность достигает 50 кВт при КПД п. = 0,8...0,9.

Рис. 10.4. Схема торового вариатора

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.

Торовые вариаторы состоят из двух соосных катков с тороидальной рабочей поверхностью и двух промежуточных роликов (рис. 10.4). Частоту вращения регулируют поворотом роликов с помощью рычажного механизма, в результате чего изменяются радиусы поверхностей контакта R, и R₂. Текущее значение передаточного числа

(10.6)

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.

Рис. 10.5. Схема многодискового вариатора

Многодисковые вариаторы состоят из пакетов ведущих и ведомых раздвижных конических тонких дисков, прижимаемых пружинами (рис. 10.5).

Изменение частоты вращения п_г ведомого вала осуществляют радиальным смещением ведущего вала относительно ведомого, изменяя при этом расчетный радиус R_x ведущих дисков. Долговечность повышается при работе дисков в масляной ванне.