Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Згонник Ирина Павловна

Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин
<
Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Згонник Ирина Павловна. Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.13 / Згонник Ирина Павловна; [Место защиты: Ом. гос. техн. ун-т].- Омск, 2009.- 140 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3488

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Конструкции и современное состояние теории механических вариаторов 7

1.1. Фрикционные передачи. Их достоинства и недостатки, современное состояние 10

1.2. Вариаторы. Их основные схемы. Современное состояние 13

1.3. Задачи, общая характеристика работы 21

Глава 2. Принципы конструирования механических систем. Автовариаторы и их современное состояние 24

2.1. Автовариаторы. Их типовые схемы 36

2.2. Выводы по главе 55

Глава 3. Математические модели механических систем с неголономными связями 56

3.1. Механический вариатор как модель системы с неголономными связями 59

3.2. Математическая модель вариатора на базе уравнений лагранжа с неопределенными множителями 62

3.3. Математическая модель движения системы с неголономной связью на базе уравнений аппеля 69

3.4. Математическая модель движения системы с неголономнои связью на базе общего уравнения динамики иегомодифш<аций 73

3.5. Математические модели движения системы общего вида, составленные на основе фундаментальных принципов кинетостатики 76

3.6. Динамическая модель движения машины при стационарном режиме работы двигателя 79

3.7. Выводы по главе 87

Глава 4. Геометрические, кинематические и силовые соотношения в механическом автовариаторе 88

4.1. Геометрические и кинематические соотношения в шкиве с изменяемой геометрией 98

4.2. Силовые соотношения шкива с изменяемой геометрией 103

4.3. Реальное поведение плоского ремня на криволинейном шкиве 114

4.4. Выводы по разделу 125

Основные результаты работы 127

Заключение . 129

Список литературы 130

Введение к работе

Машиностроение в странах с развитой технологией имеет тенденцию на создание машин автоматического действия, эксплуатация которых требует минимального участия человека.

Как правило, система автоматического управления (САУ) или регулирования (САР) является важнейшей составной частью современной технологической и транспортной машины. В исполнительных органах САУ и САР часто используются гидравлические и пневматические звенья, что делает конструкцию современной машины насыщенной разнородными средами, совместная работа которых порождает много проблем при эксплуатации [111].

В тоже время, резервы самоорганизации сложных технических систем далеко не исчерпаны, причем многие перспективные решения не обязательно должны создаваться с использованием электронных или иных САУ и САР. Гораздо рациональнее будут, например, механические системы, самоорганизация которых осуществляется на использовании законов механики, что технологически и экономически состоятельно.

В работе объектом исследования и проектирования является автоматизированный привод технологической или транспортной машины, в состав которого входят механические передачи, построенные в реализации принципа конструирования систем путем наделения последних свойством адаптации к реальным условиям их изготовления и эксплуатации.

Передачи с адаптивными свойствами способны на автоизменение внутренних характеристик, например, передаточной функции скорости -основной целевой функции механической передачи, тем самым подобный привод приобретает роль автоматического регулятора движением.

Предлагаемые схемы таких передач — автовариаторов, имеют принципиальную техническую новизну, но с позиций аналитической механики синтезируются путем придания новых свойств связям между звеньями передач. Схемы автовариаторов, как правило, содержат в своём строении дополнительную степень свободы и скрытую цепь управления передаточной функцией скорости, причём эта цепь управления может быть построена исключительно на механических элементах, реализующих законы механики.

В таком случае, актуальной становится задача синтеза автовариатора для технологической или транспортной машины при сохранении стационарной работы двигателя в условиях переменного внешнего нагружения, решению которой и посвящена настоящая диссертация.

Работа выполнена в соответствии с планами гос. бюджетных научно-исследовательских работ ОмГТУ.

Диссертация изложена на 140 стр. машинописного текста, содержит введение, четыре основные главы, заключение, библиографический список, содержащий 114 источников.

В первой главе представлен аналитический обзор фрикционных передач, выделены их достоинства и недостатки, показан мировой уровень развития данной области техники. Особое внимание уделено вариаторам, их строению, техническим решениям. Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе приведены основные положения принципа конструирования механических систем путем наделения систем свойством адаптации. Рассмотрены схемные решения автовариаторов, а также представлено и исследовано техническое решение фрикционного планетарного редуктора с автоматическим и симметричным управлением натягом в зависимости от уровня силового потока.

В третьей главе составлена математическая модель движения механической системы с автовариатором по условию стационарности работы двигателя в условиях переменного внешнего нагружения. Математическая модель полно отражает условие функционирования транспортных и технологических машин. Проведено сравнение динамических моделей, составленных при различных подходах, но учитывающих особенности неголономной связи. Показано, что конечные дифференциальные уравнения движения механического привода тождественны.

В четвертой главе рассмотрены два оригинальных технических решения автовариаторных схем, кинематические размеры звеньев которых автоматически изменяются в зависимости от уровня трансформируемого силового потока, обеспечивая стационарный, энергетически совершенный режим работы двигателя. Приведены геометрические, кинематические и силовые соотношения звена с изменяемой геометрией. Разработан алгоритм расчета силовых соотношений, установлены рекомендуемые значения необходимой жесткости упругого элемента цепи управления по требуемой зависимости изменения передаточного отношения, адекватно зависимого от переменного внешнего нагружения. Разработана анимационная модель гиперболоида, на которой проверены результаты проведенных исследований. В заключении содержатся основные выводы по диссертации.

Вариаторы. Их основные схемы. Современное состояние

Бесступенчатые передачи могут регулировать передаточную функцию скорости механического привода по заданной программе или на ходу под нагрузкой, оптимизируя КПД, причем, когда сигнал на управление формируется непосредственно силовым или скоростным режимом эксплуатации машины, то в этих условиях механический привод, как было отмечено выше, играет роль автоматического регулятора движения.

В странах с развитой технологией использование вариаторов расширяется для различных отраслей машиностроения, приборостроения и производства иной техники. Вариаторы встраиваются в цепь главного движения некоторых типов металлорежущих станков, например, в станки для торцевого и конусного точения. Традиционно использование вариаторов в намоточных станках для металлических лент, бумаги, ткани, тросов; в приводах дозаторов сыпучих материалов, шнеков погрузочных машин, в приводах тестомесильных машин и машин для центробежного литья. Используются вариаторы и в приводах медицинской техники — искусственного сердца, регулятора производительности насоса для перекачки плазмы и др.

Широкое распространение вариаторы получили в транспортных и энергетических машинах. Все чаще вариаторы устанавливают в трансмиссиях мотороллеров, мотосаней, автомобилей и даже велосипедов, в приводах генераторов. Зарубежные фирмы более 10% механических приводов оснащают вариаторами. Есть данные об использовании вариатора в серийных автомобилях «Сузуки-Альто» и «Хонда» [65], на которых установлен вариатор системы Антонова (Болг.) В этом вариаторе осевая сила, возникающая в зацеплении косозубой передачи, а также центробежная сила в системе особо расположенных подпружиненных центробежных грузов позволяют замыкать и размыкать сцепление. Конструкция перспективна, так как разрыва потока мощности в ней не происходит, однако наблюдается непрерывное технологическое буксование в парах трения, что смягчается работой в масляной ванне, однако постоянных потерь избежать не удается.

В целом, в США автоматическими коробками передач оснащены около 90% легковых автомобилей, в Японии - 80%, а в Европе - только 13%. Ожидается, что традиционное оснащение машин Старого Света изменится с массовым внедрением клиноременных вариаторов типа CVT [68]. Фирма «Эксам» предлагает 12 модификаций квадрациклов. Лишь базовая версия обходится одноцилиндровым двигателем, на остальных - двухцилиндровый дизель японской фирмы «Кубота». Никаких коробок передач — везде бесступенчатая трансмиссия «Вариоматик» с клиноременным вариатором [69]. Компания «Ниссан» довела до серии торовый вариатор с уровнем нормальных сил активных контактов, достигающим 10 тонн, поэтому активные поверхности изготовлены из высокопрочной стали со специальной трансмиссионной смазкой. Для перекрытия диапазона изменения передаточных функций в трансмиссии планируется использовать два последовательно расположенных вариатора, способных передавать крутящий момент до 300 Нм. Такой же порядок силовой характеристики имеют вариаторы «Ауди», на моделях А5 и А6, на «Ниссан-Мурано» до 333 Нм [53, 56].

Определённый интерес к разработкам вариаторных трансмиссий проявляет и автоВАЗ. На автомобиле ВАЗ-2110 проводятся испытания клиноременного вариатора со стальным ремнём и автоматическим сцеплением, достигнут силовой уровень устойчивой работы до 145 Нм, но о конвейерном варианте изделия говорить пока рано, так как цена вопроса, в том числе в увеличении стоимости автомобиля, примерно на 75 тыс. руб. [71].

Широко применимы вариаторы в отечественных зерноуборочных комбайнах «Нива», «Колос», «Сибиряк», «Дон», в которых установлено по четыре вариатора: ходовой - для плавной регулировки скорости основного движения, привода мотовила, привода молотильного барабана и привода вентилятора. В определенном диапазоне передаваемой мощности конструкции фрикционных вариаторов конкурентоспособны передачам зацеплением по КПД, габаритно - массовым характеристикам, ресурсу [99]. Новый вариатор «Мультитроник» оснащен пластинчатой многорядной цепью (рис. 1.3), которая обеспечивает не только передачу значительной нагрузки, но и еще и изменение передаточного отношения в диапазоне от 1:2,1 до 1:12,7. Это позволило отказаться от гидротрансформатора, а значит, и от дополнительных потерь мощности. Его место заняло ламельное сцепление с электронным управлением. Компьютер даже способен распознать по характеру движения педали газа, какой водитель за рулем - «гонщик» или «экономщик» и адекватно производит вариацию передаточной функции передачи.

В конструкцию цепи входят составные штифты, соединяющие звенья; именно штифты передают крутящий момент на конусы вариатора своими торцами. Чтобы исключить проскальзывание, прижим конусов осуществляется сложной следящей гидравлической системой, которая создает в каждый момент необходимое давление от 2 до 6 МПа. В результате износ штифтов составляет лишь 0,2 мм. за весь срок службы, измеряемый сотнями тысяч километров.

В приводе «Ауди» разгон происходит при плавно изменяющихся оборотах двигателя, а это исключает неприятный для многих водителей эффект «пробуксовывающего сцепления», характерный для обычных систем CVT (Continuously Variable Transmission) [66]. В вариаторе такой модели вместо клинового ремня используют мелкозвенчатую цепь, состоящую из 1035 звеньев, торцевые поверхности которых являются активными, то есть передают крутящий момент коническими полушкивами и способны передавать до 280 Нм [70].

Экспансия бесступенчатых вариаторных трансмиссий в автомобильный мир началась в последние годы, когда стали применять клиновидный стальной ремень, состоящий из трапециевидных пластин, изобретенный голландцем Ван Доорном еще в 50-е годы [72]. Такой ремень (рис. 1.4.) начали использовать на «Форде-Фиеста», на «ФИАТ-Пунто» и «Панда», а также на ряде других моделей.

Математическая модель вариатора на базе уравнений лагранжа с неопределенными множителями

Средством адаптации привода, конструкция которого не переусложнена, не содержит дополнительного источника энергии и основана на использовании исключительно законов механики, реализуемых механическими элементами, является правильное строение и дополнительное к основному движение звеньев [31, 51].

Первая из обозначенных целей адаптации может быть достигнута относительно малыми движениями самоустановки звеньев или упругими перемещениями звеньев и их элементов [101, 102]. Каждое звено передачи при этом обретет определенность базирования, стремясь к устойчивому состоянию с минимальным уровнем потенциальной энергии деформации, как звеньев, так и элементов подвижных соединений, подчиняясь законам рычага и другим объективным законам механики.

Для достижения второй цели адаптации уже необходимо управляемое относительно значимое движение звеньев, функционально зависимое от параметров передаваемого силового потока, что возможно введением в строение привода специальной управляющей цепи, адаптирующей привод к изменяющимся условиям эксплуатации.

Третья цель также достижима с помощью управляющей адаптирующей цепи, способной изменить передаточную функцию передачи, при этом дополнительные локальные движения основных звеньев привода уже могут быть достаточно большими [61, 62]. Заслуживает особого внимания принцип конструирования механического привода в условиях миниатюризации машин, заключающийся в том, что компенсаторы выполняют функциональное значение звена, т.е. является основным, обязательным элементом привода, дополнительно вносят компенсирующее свойства, т.е. объединяют основную и дополнительную функции. Это удается реализовать, используя конструкцию звеньев, имеющих различную податливость в различных направлениях, путем сознательного использования таких звеньев на границах замкнутых контуров кинематической цепи механической передачи. Если такой принцип не удается реализовать на одной детали (звене), то его следует распространить на узел, сборочную единицу, т.е. наличие компенсатора более чем желательно для повышения работоспособности передачи приемами наделения свойством адаптации. Это удалось реализовать в техническом решении [7].

Изменение передаточной функции вариатора в приложении к избранному нами объекту синтеза - механическому плоскоременному вариатору предполагается производить путем изменения кинематических размеров входного и выходного звеньев раздельно или в совокупности, и с этой целью в схеме вариатора будут размещены звенья, как бы выполняющие роль посредников. Как правило, именно дополнительное к основному движение звеньев посредников будет использовано для вариации передаточной функции. Роль посредников выполняют и основные звенья - тела качения, клиновые ремни, цепи, составные полушкивы, специальные конструкции входных и выходных звеньев.

Научная база предлагаемого принципа конструирования создана на кафедре теории механизмов и машин Омского государственного технического университета под руководством заведующего кафедрой, доктора технической наук, профессора Балакина П.Д., она достаточно полно изложена в [21, 22, 24, 28, 30, 32-34, 36-40, 42, 44, 45, 47], на этой базе разработаны многие технические решения механических систем, например [7-10, 13-15, 17, 88, 90, 93, 94]. В технических решениях автовариатора структура и свойства связей должны позволять совершать целевые управляющие движения звеньев, при этом такая механическая система в целом, в определенной степени, наделяется признаками системы автоматического регулирования (САР), поэтому представляет интерес процесс идентификации звеньев адаптивных механических систем с типовыми звеньями САР, что позволило бы формализовать процедуру синтеза подобных систем. Если в качестве объекта избрать механическую передачу со встроенной цепью управления внутренними характеристиками, такими, например, как натяги во фрикционных контактах, жесткость элементов передачи или передаточная функция в зависимости от уровня трансформируемого силового потока, то цепь управления, не имеющая дополнительного источника движения, представляется составной частью механической системы, и таюке исполняется материальными телами - звеньями с геометрическими, стационарными связями, то есть, по сути, адаптивная механическая система является единой, а цепь управления входит в нее как параллельная структура, она имеет начало и замыкание на основную кинематическую и силовую цепь механической передачи. По принципу функционирования цепь управления, в основном, использует силовую ошибку (деформацию) сознательно вводимого в строение основной цепи упругого элемента, который с полным основанием выполняет функцию датчика, одного из обязательных компонентов САР или САУ. Упругая деформация (движение) датчика непосредственно или после преобразования этого движения цепью управления используется для регулирования (управления) внутренними характеристиками основной силовой механической цепи за счет дополнительного к основному движения звеньев силовой цепи. Автоматическое регулирование можно рассматривать как базовый метод управления с целью обеспечения заданного значения управляемой величины на выходе объекта управления. В нашем случае целевой функцией управления могут быть упомянутые параметры силовой цепи: самоустановка звеньев, натяги во фрикционных контактах, изменение передаточной функции, изменение жесткости элементов конструкции и др. Как известно, типовые элементы САР составляют семь звеньев [103], а именно: инерционное (апериодическое) звено, колебательное, интегрирующее, усилительное, запаздывающее, а также дифференциальные звенья первого и второго порядка, то их аналоги, функционирующие исключительно на основе законов механики, и следует выделить в строении адаптивных механических систем. Инерционное (апериодическое) звено САР является обычным материальным звеном всех реальных механических систем, движение звеньев которых определяется внешними силами и диссипативными силами со значительным внутренним трением и трением в связях [55].

Математические модели движения системы общего вида, составленные на основе фундаментальных принципов кинетостатики

Во всех решениях управление передаточной функцией и нормальными силами во фрикционных контактах производится автоматически и без дополнительного источника движения. Для эволюции механических передач используется только энергия основного силового потока. Сигналом на управление и его мерой является переменная часть внешнего нагружения.

Объектом синтеза, как было отмечено выше, будут вариаторы, содержащие явную или скрытую цепь управления кинематической передаточной функцией - автовариаторы. Цепь управления функционирует исключительно на реализации законов механики, получая сигнал на управление и энергию от передаваемого силового потока, т.е. цепь управления отдельного источника движения в автовариаторах иметь не будет.

В двух последних технических решениях, в отличие от всех выше приведенных, дополнительное к основному движение не реализуется через фрикционный контакт, а непосредственно используется на изменение кинематических размеров основных звеньев, что представляется перспективным и будет еще нами использовано.

Из многих вариантов технического задания на проектирование механической передачи остановимся на задаче схемного синтеза автовариаторной трансмиссии транспортной машины со стационарным режимом работы двигателя в условиях переменного внешнего нагружения. Для определенности выбираем задачу синтеза схемы плоскоременного автовариатора с автоматическим изменением кинематических размеров основных звеньев в зависимости от уровня передаваемого силового потока. Автоизменение передаточной функции скорости вариатора достигается с помощью встроенной в конструкцию цепи управления, реализующей дополнительное к основному движение. Решение поставленной задачи должно выявить ряд общих закономерностей, имеющих научное и прикладное значение для дальнейшего развития принципа конструирования механических систем путем наделения систем свойством адаптации. 1. Подтверждена плодотворность реализации принципа конструирования механических систем, наделением систем свойством адаптации, что является общим методологическим подходом к поиску технических решений адаптивного автовариатора. 2. Показано, что для механических систем, функционирующих исключительно по законам механики, средствами адаптации являются правильное строение и дополнительное к основному движение звеньев. 3. Дополнительное движение звеньев, способное изменить передаточную функцию скорости механического привода, можно реализовать с помощью встроенной в конструкцию цепи управления, которая исполняется параллельной структурой, а сама цепь исполняет функцию типовых звеньев системы автоматического регулирования. 4. Перспективными техническими решениями автовариаторов являются схемные решения, в которых автоизменение кинематических размеров основных звеньев реализуется вне зоны силового фрикционного контакта.

Как известно, связи ограничивают положения и скорости относительного движения звеньев механической системы. Ограничения на координаты точек звеньев при движении последних накладывают связи, которые относят к геометрическим [105]. Эти связи исполняют в виде кинематических пар или кинематических соединений. Ограничения координат выполняются при любых действующих на систему внешних силах. Уравнения, которые выражают условия связей, называют уравнениями связей; геометрические связи накладывают на относительное движение двух звеньев от одной до пяти условий связи.

Дифференциальные связи накладывают ограничение на скорости относительного движения, их уравнения содержат координаты точек и время или производные от координат по времени. Если при интегрировании дифференциальная связь не приводится к геометрической, не интегрируется, то такая связь называется неголономной [60, 113]. Неинтегрируемость дифференциальной связи происходит не по технической сложности этой процедуры, а по причине несоответствия количества обобщенных координат количеству условий связи. Чаще всего условий (уравнений) связи недостает, и часть обобщенных координат, входя в общие дифференциальные зависимости компонентов движения, не может быть определена интегрированием по причине неизвестной (неопределенной) закономерности их изменения и независимости их от времени.

Именно так обстоит дело с математическими моделями качения шара по абсолютной шероховатой поверхности; движения саней; маневровые движения надводных, подводных и воздушных транспортных машин; велосипеда, автомобильного, авиационного шасси; движения груза, буксируемого с помощью троса в любой из сред и по поверхности; движение тела с одной неподвижной точкой; движение тела с полостью; движение емкости с частичным ее заполнением жидкостью. Движение таких систем моделируется уравнениями неголономных связей, которые являются нелинейными, содержат переменные коэффициенты при производных, разрешаются численными методами.

Рассмотрим простой и универсальный пример неголономной механической связи, которая имеется при качении круглого колеса с «острым краем» на плоскости [23]. Последнее предполагает отсутствие как геометрического, так и упругого скольжения в контакте колеса с опорной поверхностью. Для упрощения представления о движении такого объекта дополнительно примем ось колеса параллельной плоскости качения ХОУ (рис. 3.1).

Силовые соотношения шкива с изменяемой геометрией

Шкив имеет фланец 1, установленный жестко на ведомом валу 2 и фланец 3, образующий с валом 2 двухподвижную связь, которая может быть образована путем размещения подшипника 4 во фланце 3 и установки фланца 3 с подшипником 4 на валу 2 по скользящей посадке. Несущие стержни 5 образующие обод шкива в виде однополостного гиперболоида вращения, подвижны относительно фланцев 1 и 3, т. к. стержни 5 своими концами закреплены в опорах, равномерно расположенных на внутренних поверхностях фланцев по периметру. При этом опоры снабжены пальцем 8, имеющим цилиндрическую форму и высоту L и установлены в шарнир стержня 6 неподвижно, а сам шарнир расположен во фланце подвижно с зазорами h и hi, причем h L hi (зазор h выбирается как для ходовой посадки, a hi — из условия прочности пальца), что исключает вращение несущих стержней вокруг осей их симметрии и обеспечивает устойчивость и надежность работы шкива в условиях стационарной и многорежимной эксплуатации. Между фланцами 1 и 3 расположена пружина растяжения 7, крайние витки которой жестко связаны с фланцами. Между фланцами 1 и 3 может быть также расположено эластомерное кольцо, введенное в горловое сечение гиперболоида (рис. 4.1), через которое проходят стержни. Эластомерное кольцо может быть составным из двух коаксиальных элементов, соединенных неподвижно любым способом или цельным, полученным операцией вулканизации из сырой резины до сборки шкива.

Предложенный шкив работает следующим образом. В исходном положении фланцы 1 и 3 находятся на минимальном расстоянии друг от друга, при этом однополостный гиперболоид вращения, образуемый несущими прямолинейными стержнями 5, имеет минимальный размер диаметра в горловом сечении. При увеличении нагрузки на ведомом валу 2 фланец 3 поворачивается и смещается относительно ведомого вала 2, растягивая пружину 7 или эластомерное кольцо, изменяя кинематическую поверхность (поверхность вращения) в форме гиперболоида. Диаметральный размер в горловом сечении изменяется в большую сторону, что приводит к автоматическому изменению передаточного отношения передачи гибкой связью до требуемой величины. При этом потребляемая приводом мощность сохраняется, как и устойчивость работы передачи. В предельном максимальном расчетном нагружении кинематическая поверхность шкива вырождается в круговой цилиндр с диаметром, равным диаметру размещения несущих стержней 5 на фланцах 1 и 3. Для ограничения относительного углового смещения фланцев 1 и 3 в конструкцию двуподвижной связи можно ввести упоры, установленные на двуподвижную связь. Предложенная конструкция шкива также исключает вращение несущих стержней 5 вокруг осей их симметрии, что обеспечивает устойчивость и надежность работы шкива как в условиях стационарной, так и многорежимной эксплуатации. Изменение (автоизменение) кинематического размера происходит за счет эволюции конфигурации основного звена, которая реализуется непосредственно конструкцией звеньев вне зоны фрикционного взаимодействия. Эти технические решения энергетически более выгодны по сравнению со всеми известными, реализуемые в зонах фрикционных контактов, например, как это имеет место в клиноременной или любой торовой схеме. На оба варианта предлагаемого технического решения автовариатора получены патенты [96, 97]. Кроме представленных способов, возможно исключение вращения стержней относительно их собственных осей при вулканизации стержней бандажом из эластомера и другие технические решения шкивов изменяемой геометрии. Эти технические решения пока не оформлены в качестве заявки на патенты. Работа автовариатора, построенного на предлагаемых вариантах шкивов, возможна в трех режимах: 1. При изменении внешнего нагружения изменяется геометрия и кинематический размер только ведомого звена. Именно при таком режиме была объяснена работа автовариатора с предложенным вариантом шкива. 2. Во втором режиме при изменении внешнего нагружения изменяется кинематический размер только ведущего звена. На ведущем валу двухподвижный фланец шкива поворачивается и смещается относительно ведущего вала, сжимая пружину и изменяя кинематическую поверхность (поверхность вращения) в форме гиперболоида, при этом диаметральный размер в горловом сечении гиперболоида изменяется в меньшую сторону, что приводит к автоматическому изменению передаточного отношения передачи гибкой связью. При этом потребляемая приводом мощность может быть сохранена и режим работы двигателя останется стационарным. В третьем режиме при изменении внешнего нагружения изменяется кинематический размер как ведомого, так и ведущего звена. При таком режиме работы автовариатора диапазон изменения передаточного отношения существенно увеличивается. Так, например, можно получить передаточное отношение в диапазоне (1- 25), что и обусловило наш выбор схемного решения плоскоременного автовариатора в сочетании с простотой конструкции и технологичностью реализации. Анализ структуры плоскоременных автовариаторных передач показывает, что цепь управления, не имеющая дополнительного источника движения, представляется составной частью механической системы, т. е., по сути, входит в нее как параллельная структура, она имеет начало и замыкание на основную кинематическую и силовую цепь передачи.

Похожие диссертации на Синтез адаптивного автовариатора для механических приводов технологических и транспортных машин