РАЗДЕЛ 2
ОДНОСТУПЕНЧАТЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ КЛИНОРЕМЕННЫЕ ВАРИАТОРЫ
Движение агрегата с вариатором во вращательном движении связано с движением
звеньев самого вариатора в период управления. Поэтому управление движением
агрегата с помощью вариатора тесно связано с управлением самим вариатором и эти
процессы управления необходимо рассматривать комплексно.
Изучение комплекса вопросов динамических свойств одноступенчатых клиноременных
вариаторов позволит выявить основные принципы управления с помощью
клиноременных вариаторов и создаст предпосылки для разработки методов расчета
двухступенчатых вариаторов.
2.1. УПРАВЛЕНИЕ КЛИНОРЕМЕННЫМИ ВАРИАТОРАМИ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Управление данным типом вариаторов осуществляется за счет изменения
управляющего усилия, приложенного к звену управления. При двух регулируемых
шкивах - это усилие, приложенное к подвижному диску управляющего шкива. Если
вариатор имеет один регулируемый шкив, то при помощи управляющего усилия
осуществляется перемещение ведущего шкива с электродвигателем, приводящее к
изменению межосевого расстояния.
Положим, что управляющим является ведущий шкив. Тогда из уравнения равновесия
(1.71) получаем
. (2.1)
Усилие создается пружиной. Силы трения и пропорциональны соответственно и
[20,89]. Как показано выше, и пропорциональны моменту нагрузки . При синтезе
параметров вариаторов принимают =, т.е. считают, что = 2/. Нетрудно заметить,
что при условии следует:
; ; ,
а при
, . , .
Представленное выражение (2.1) позволяет определить закон изменения усилия в
пределах от до что в дальнейшем необходимо для синтеза управляющего механизма.
Отметим, что управляющее усилие создается управляющим механизмом - рис.2.1,
состоящим из управляющего двигателя УМ, редуктора Р и передаточного механизма
ПМ, который включает винтовой механизм и кулачковый либо рычажный. При этом
передаточный механизм преобразует вращательное движение в поступательное с
необходимым законом изменения первой передаточной функции. Обозначим через
функцию положения ПМ. Тогда для управляющего механизма можно записать
где - передаточное отношение редуктора Р.
В этом случае уравнение движения управляющего механизма представится в виде:
, (2.2)
где - крутящий момент, развиваемый управляющим электродвигателем;
- приведенный момент инерции ротора двигателя и связанных с ним элементов
управляющего механизма;
Так как управляющий двигатель должен менять направление движения, то перед в
уравнении (2.2) два знака.
Если в дифференциальном уравнении (1.70) усилие заменить его выражением из
уравнения (2.2), то получим дифференциальное уравнение движения системы
подвижных дисков KB с приводом от управляющего электродвигателя.
Если рассмотреть условие статического равновесия, то
, (2.3)
и тогда используя соотношение (2.1), получаем для режима выражение, позволяющее
определить, считая , первую передаточную функцию ПМ, на основе закона изменения
которой можно произвести синтез передаточного механизма ПМ. Это выражение будет
иметь вид:
(2.4)
Если разрешить уравнение (2.1) относительно , то получим при управляющем
ведомом шкиве для режима
(2.5)
В рассматриваемом случае усилие создается пружиной, а функция положения
является функцией . Отметим, что выражение (2.5) позволяет найти закон
изменения в пределах диапазона регулирования от до . Учитывая, что
при условии получим соотношение:
(2.6)
Это выражение позволяет установить закон изменения
Указанный закон является определяющим для синтеза параметров ПМ. В выражении
(2.6) . Поэтому, используя функцию положения = (), получим зависимость ().
Однако, можно поступить и следующим образом. Для этого введем функции , и .
Поэтому зависимость (2.6) легко приводится к виду
(2.7)
где ().
Таким образом, зависимости (2.4), (2.7) позволяют установить законы изменения
() и (), которые необходимы для синтеза параметров передаточного механизма ПМ.
Из сравнения выражений (2.4) и (2.7) видно, что они имеют одинаковую структуру
и зависимость (2.7) получается из (2.4), если индекс 1 и 2 при силах поменять
местами, а вместо коэффициента подставить . Предположим, что регулируемый шкив
ведущий и управление вариатором осуществляется от в сторону уменьшения . В этом
случае должно выполняться условие
, (2.8)
и, чем больше будет сила по величине, тем быстрее будет происходить изменение
передаточного отношения КВ. Регулирование в сторону увеличения осуществляется
путем реверсирования двигателя и в этом случае, как видно из выражения (2.3),
усилие становится .
На ведомом шкиве диски к ремню прижимаются пружиной, а на ведущем шкиве при
прижатие ремня к дискам осуществляется при помощи сил натяжения ветвей . Для
того, чтобы ремень прижимался к дискам ведущего шкива при с помощью сил и ,
необходимо, чтобы скорость осевого перемещения диска под действием силы была
больше скорости перемещения диска при помощи управляющего электродвигателя.
Запишем уравнение движения подвижного диска ведомого шкива из положения , когда
упругая сила , где и - жесткость и максимальная деформация пружины
(2.9)
Здесь отсчет ведется от положения ремня , а от , т.е. диаметры будут
представлены выражениями
Сила трения [20,89] равна ,
где - коэффициент трения, - коэффициент пропорциональности [89]. Поэтому можно
записать
, где .
В общем случае переменная и зави