Варіатор - передача з плавним зміною частоти обертання веденого вала

Область застосування воротарів

Варіатори служать для плавного (бесступенчатого) зміни на ходу частоти обертання веденого вала при постійній частоті обертання ведучого вала.

Плавне регулювання швидкості сприяє підвищенню продуктивності роботи машини внаслідок можливості вибору оптимального режиму, воно сприятливо для автоматизації та управління на ходу.

Як механізм головного руху в варіатора застосовують передачі різного типу - фрикційні, ремінні, ланцюгові. Їх виконують у вигляді окремих механізмів з безпосереднім контактом ведучого і веденого котків, з проміжним елементом (наприклад, ременем) і планетарні.

Однією з основних характеристик варіатора є діапазон регулювання. рівний відношенню максимальної частоти обертання веденого катка n2max до його мінімальної частоті обертання n2min:

Зазвичай для одноступінчатих воротарів діапазон регулювання вибирають в межах Д = 3. 8.

різновиди воротарів

Залежно від форми тіл кочення варіатори бувають лобові, конусні, торові і інші.
Розроблено велику кількість конструкцій воротарів з різними принциповими схемами, залежно від призначення і застосування в різних механізмах і машинах.
Різноманіття конструкцій воротарів не дозволяє систематизувати методи їх розрахунків.

Варіатори підбирають по каталогам і довідників, в залежності від переданого крутного моменту, діапазону регулювання, частоти обертання ведучого вала і конструктивних особливостей.

лобові варіатори

Лобові варіатори застосовують в гвинтових пресах і різних приладах. Безступінчата зміна частоти обертання веденого вала досягається пересуванням малого катка уздовж вала, т. Е. Зміною радіуса R2.

Лобові радіатори допускають реверсування обертання (пересуванням малого катка з положення А в положення Б. см. Рис. 2).

Робочі поверхні ковзанок лобових воротарів схильні до інтенсивного зносу внаслідок суттєвої різниці швидкостей на майданчику контакту (геометричне ковзання).
З цієї ж причини лобові варіатори мають невисокий ККД.

Оскільки R1 = const. діапазон регулювання лобових воротарів визначається за формулою:

Варіатори з розсувними конусами

Цей тип воротарів має найбільше застосування в машинобудуванні. Проміжним елементом воротарів з розсувними конусами є широкий клиновий ремінь (див. Рис. 3) або спеціальний ланцюг.

Плавне зміна частоти обертання веденого вала досягається розсуванням ведучого і синхронним зближенням веденого конусних ковзанок, т. Е. Зміною розрахункових радіусів ковзанок R1 і R2.

Максимальна і мінімальне значення передавального числа варіатора з розсувними конусами визначається за формулами:

Кліноременниє варіатори прості і надійні в експлуатації, стандартизовані.
Діапазон регулювання таких воротарів Д ≤ 8.
При використанні широких ременів передана потужність досягає 50 кВт при ККД η = 0,8. 0,9.

Наочно принцип роботи клиноремінного варіатора можна побачити тут.

Ланцюгові варіатори складніше і дорожче кліноременних, але компактніше, надійніше і довговічніше. Вони забезпечують сталість передавального числа через відсутність прослизання.
Ланцюгові варіатори можуть передавати потужності до 100 кВт і мають діапазон регулювання Д ≤ 7.
ККД таких воротарів η = 0,8. 0,9.

Кліноременниє і ланцюгові варіатори не здатні здійснювати реверсивний рух веденого вала.

Торовиє варіатори

Торовий варіатор складається з двох співвісних ковзанок з тороидальной робочою поверхнею і двох або трьох проміжних роликів (рис. 4).

Частоту обертання веденого вала регулюють поворотом проміжних роликів за допомогою важільного механізму, в результаті чого змінюються радіуси поверхонь контакту R1 і R2.

Торовиє варіатори мають найбільш досконалу і компактну конструкцію в порівнянні з варіаторами інших типів. Ковзання у них зведено до мінімуму.
ККД досягає 0,95. діапазон регулювання Д ≤ 6,3.

Основні недоліки торові воротарів - складність конструкції, високі вимоги до точності виготовлення і монтажу.
Особливістю торові воротарів є протилежне обертання ведучого і веденого валів.
Реверсивний рух веденого вала не здійснюють.

Поточне значення передавального числа торові воротарів розраховують за формулами:

багатодискові варіатори

Багатодискові варіатори складаються з пакетів провідних і ведених розсувних конічних дисків, що притискаються пружинами (рис. 5).
Зміна частоти обертання веденого вала в таких варіатора здійснюється за рахунок переміщення ведучого вала щодо веденого в напрямках, зазначених на рис. 5 червоними стрілками.

При цьому змінюється міжосьова відстань і розрахунковий радіус R1 провідних дисків.

При роботі дисків в масляній ванні довговічність і надійність багатодисковим воротарів істотно підвищується.

Передавальне число багатодисковим воротарів визначається за формулами:

Діапазон регулювання багатодисковим воротарів Д ≤ 4,5. ККД η = 0,8. 0,9.

Застосування багатодисковим воротарів дозволяє зменшити габарити конструкції при великих значеннях переданої потужності.
Як і розглянуті вище типи воротарів (кліноременниє, ланцюгові, торові). багатодискові не здатні здійснювати реверсивний рух веденого вала.

Крім розглянутих тут типів воротарів застосовуються і інші конструкції - конусні, двоконусну, дискові, роликові і т. Д. Конструкції деяких з них представлені на малюнку нижче.