Реферати

Реферат: Новий адаптивний фрикційний вариатор для бесступенчатой трансмісії автомобіля

Фізична культура і професійна діяльність. Значення фізичної культури і спорту для здоров'я, розвитку і загального стану людини. Вимоги щодо фізичного стану і здоров'я, пропоновані роботодавцями до працівників. Роль фізкультури в професійній діяльності людей.

Висвітлення проблем родини у ведучих російських виданнях. Сутність, структура і функції родини як соціального інституту. Аналіз ведучих російських періодичних видань різного формату з метою визначення об'єктивності і повноти висвітлення проблем сучасної родини. Дослідження преси за допомогою контент-анализа.

Особливості просування іпотеки в рекламному і PR-дискурсах. Історія зародження іпотеки. Засобу поширення іпотечної реклами. Специфіка комунікативного акта в рекламі іпотечного кредитування. Формування представлення про іпотечне кредитування в медиадискурсе. Жанрова розмаїтість іпотечної реклами.

Ідентифікація небезпек. У процесі ідентифікації виявляється номенклатура небезпек, імовірність їхнього прояву, просторова локалізація (координати), можливий збиток і інші параметри, необхідні для рішення конкретної задачі.

Проблема утилізації і переробки промислових відходів 2. ЗМІСТ УВЕДЕННЯ ......2 1. Загальна характеристика відходів промисловості ......3 1.1 Основні поняття відходів ......3

Нурбей Гуліа, Сергій Юрков

В цей час перспективність використання вариаторов для бесступенчатой автоматичної трансмісії автомобіля не викликає сумнівів. Особливо великий економічний і екологічний ефект очікується від застосування гібридних силових агрегатів, де двигун працює тільки на оптимальному режимі, а вироблена енергія, що запасається в накопичувачі, витрачається на рух автомобіля. Найбільш відповідні до використання на автомобілі накопичувачі механічної енергії - супермаховики, вимагають саме механічної бесступенчатой трансмісії, тобто вариаторов. Вариаторний привід ефективний і тоді, коли джерелом первинної енергії на автомобілі є акумулятори або паливні елементи.

Існуючі трансмісії автомобілів на основі фрикційних вариаторов автоматичні, але ця автоматичность здійснюється за допомогою відповідних датчиків, електронних блоків управління і сервоприводов зміни передавального відношення з відповідними електро- або гидродвигателями і редукторами. Нагадаємо, що більшість вариаторов для автомобільних трансмісій мають навіть механізм натиску фрикційних тіл, забезпечений сервоприводом. Внаслідок сервосистеми вариаторного приводу автомобілів по об'єму, масі і вартості сумірні з його силовою частиною.

Відмітною особливістю нового вариатора, що робить трансмісію з таким вариатором автоматичною, є його адаптивность до навантаження, причому регульована. Адаптивность є «природженою» або органічно властивою властивістю конструкції нового вариатора, як це має місце, наприклад, в гидротрансформаторах, де при збільшенні навантаження (моменту опору) на вихідному валу, частота обертання цього вала знижується. Але в кожному конкретному випадку ця «м'яка» характеристика залежності моменту від частоти обертання визначена і конкретна. У новому ж вариаторе «м'якість» за бажанням оператора може змінюватися. Використовуючи приклад з гидротрансформатором можна відмітити, що є унікальні конструкції гидротрансформаторов із змінним об'ємом робочої рідини («заливні»). При малому об'ємі робочої рідини такий гидротрансформатор різко знижує частоту обертання турбінного колеса (вихідного вала) при збільшенні навантаження на нього; при заповненні порожнини рідиною робоча характеристика гидротрансформатора стає все більш жорсткою, досягаючи максимума при повному заповненні. При цьому частота обертання вхідного вала (насосного колеса) мається на увазі конкретної постійної.

Ось таку характеристику «змінної жорсткості» має новий вариатор з регульованою адаптивностью. З тією різницею, звісно, що діапазон варіювання передавального відношення тут не менш восьми, а КПД всієї бесступенчатой коробки передач з таким вариатором від приблизно 0,8 при зворушенні з місця до 0,95...0,96 при найбільш потрібному для автомобіля мінімальному передавальному відношенні, що значно більше, ніж у коробки передач з гидротрансформатором (ГМП). Коробка передач з новим вариатором, крім того, значно менше існуючих ГМП і легше за їх, не вимагає перемикання рівнів, так і не містить їх взагалі; момент при русі уперед не проходить ніяких зубчатих передач, що істотно поліпшує акустичні показники такої коробки передач.

Такі властивості нового вариатора досягаються особливостями його конструкції, відображеними в патентах Росії №2140028 від 26.05.98 м. «Многодисковий планетарний вариатор» і №2138710 від 16.06.98 м. «Автоматична бесступенчатая передача» і заявці на міжнародний патент РСТ/RU99/00162 (автор - Н. В. Гуліа).

Принципова схема автоматичної бесступенчатой коробки передач автомобіля на основі нового адаптивного вариатора представлена на мал. 1. На цій схемі вариатор включає всього два ряди центральних фрикційних дисків - зовнішніх 10 і внутрішніх 5 із затиснутими між ними сателітами 7 за допомогою тарельчатих (або просто плоских дискових) пружин 4 і 9, відповідно. Однак по схемі зрозуміло, що цих рядів може бути як бажано багато, скільки витримають по прочностним і жесткостним показникам осі сателітів 11, і їх підшипники 6. Не виключаються і проміжні підтримуючі опори на осях 11, переважно при числі рядів вище чотирьох. Число сателітів в одному ряді переважно шість, хоч для могутніх пристроїв з малим діапазоном варіювання їх може бути до 12. Підшипники 6 осей 11 знаходяться на одному кінці поворотних важелів 21, на інших кінцях яких розміщені противаги 12, одна група яких забезпечена роликами 13, що знаходяться в фасонних прорізах 22 диска 14, пов'язаного з вихідним валом 19.

Рис. 1. Схема автоматичної бесступенчатой коробки передач автомобіля на основі нового планетарного дискового адаптивного вариатора: 1 - вісь поворотних важелів; 2 - пакет пластин; 3 - водило; 4 - тарельчатая пружина; 5 - внутрішній центральний фрикційний диск; 6 - підшипники сателітів; 7 - сателіт; 8 - фрикциони; 9 - плоска дискова пружина; 10 - зовнішній центральний фрикційний диск; 11 - вісь сателітів; 12 - противага; 13 - ролик; 14 - прорезной диск; 15 - важіль; 16 - пружина; 17 - ричажний механізм; 18 - каретка; 19 - вихідний вал; 20 - епицикл; 21 - поворотний важіль; 22 - фасонний проріз прорезного диска; ЖСМ - рідкий мастильний матеріал.

Поворотні важелі 21 сидять на осях 1, закріплених у водиле 3. Ролики 13 віджимаються на периферію пружинами 16, зусилля яких може змінюватися примусово за допомогою ричажного механізму 17, вплив на який здійснюється важелем 15 через систему вижимних підшипників. Важіль може пересуватися як вручну, так і за допомогою підсилювачів, що мають пружну характеристику (наприклад, пневмокамер, керованих від пневмосистеми автомобіля). Потрібно відмітити, що вариатор є прогресивним і без механізму зміни зусилля пружин. Але тоді він буде мати усього одну «м'яку» робочу характеристику, наприклад, як у гидротрансформатора або електродвигуна постійного струму з послідовним збудженням. Описаний механізм зміни зусилля пружин (як у бік його зменшення, так і збільшення) змінює лише міру «м'якості» характеристики вариатора, дозволяючи працювати на будь-якому режимі, що особливо важливо для автомобільної автоматичної трансмісії. У такому випадку важіль 15 буде пов'язаний з педаллю управління швидкістю автомобіля, з додатковим підсилювачем або без нього.

Момент, що Крутить від маховика двигуна до первинного вала коробки передач передається через пакет круглих стальних пластин 2, при цьому функції зчеплення виконують фрикциони 8. При зажатії правого пакету фрикционов гальмується епицикл 20, що в сукупності з переміщенням каретки 18, пов'язаній телескопически з вихідним валом 19, вліво дозволяє отримати передачі переднього ходу. Для отримання передач заднього ходу затискається лівий пакет фрикционов, при цьому гальмується водило 3. Епицикл 20 обертається в сторону, протилежну обертанню первинного вала і сполучається з вихідним валом переміщенням каретки 18 вправо. Нейтрали відповідає проміжне або центральне положення каретки 18.

При зміні моменту, що крутить на вихідному валу 19, ролик 13, що знаходиться до цього в прорізі 22 в урівноваженому стані, під дією зусиль пружин 4, 9, 16, тангенціальних зусиль робочого моменту і інших зусиль в механізмі вариатора, змінює своє положення в прорізі, міняючи при цьому передавальне відношення. Нажимние пружини 4 і 9 при цьому пружно деформуються за рахунок расклинивающего дії сателітів, що при обертанні фрикційних дисків пов'язано з нікчемним опором тертю, і маючи спеціально підібрані характеристики «сила-деформація», забезпечують оптимальний по КПД натиск фрикційних дисків, із запасом β = 1,25...1,5. Проріз 22 може бути виконаний і такого профілю, коли вона лише зменшує або повністю усуває зусилля перекладу ролика 13 при зміні передавального відношення. Таким чином, властивість прогресивності є як би «природженою» властивістю, властивою конструкції вариатора, і досягається лише підбором форми прорізу 22 і жорсткості пружини 16.

Потрібно відмітити також оптимізовану автоматичну прижим фрикційних дисків, що залежить від передавального відношення вариатора. Це дозволяє враховувати коефіцієнт упругогидродинамического (УГД) тертя, що змінюється у фрикційних контактах, також що залежить від передавального відношення вариатора. Такий спосіб прижима фрикційних елементів вариатора, будучи найбільш простим з відомих, дозволяє оптимізувати його по КПД застосовно до сучасної автоматичної системи управління швидкістю автомобіля. Система ця розроблена в МГТУ «МАМИ» під керівництвом проф. В. В. Селіфонова, і суть її стисло виражається в тому, що основну частину роботи автомобіля управління швидкістю машини ведеться при найбільш економічній (практично повної) подачі палива в двигун тільки за рахунок зміни передавального відношення вариатора. Дозволимо собі доступно пояснити суть цього способу на прикладі автомобіля із звичайною ступінчастою коробкою передач. Допустимо, що найбільша швидкість автомобіля, відповідна максимальній потужності двигуна, досягається на прямій передачі в коробці передач, тобто коли на головну передачу поступає частота обертання двигуна. Якщо ми включаємо так звані «підвищуючі» або правильніше «економічні» передачі, допустимо 0,9, 0,8, 0,7 і т. д., то швидкість руху автомобіля, як відомо, знижується, а економічність - підвищується. Частота обертання колінчастого вала двигуна при цьому також знижується. Зрозуміло, з деяким нюансом в системі подачі палива, особливо ефективним для дизелів і двигунів з безпосереднім уприскуванням, економічність автомобіля (зниження шляхової витрати палива) буде підвищуватися аж до досягнення нестійких частот обертання колінчастого вала. Таким чином, управління швидкістю ведеться, з першого погляду, парадоксальним образом - для зниження швидкості включаються все більш «вищі» передачі (тобто передавальне відношення знижується), а для підвищення швидкості передавальне відношення підвищується.

Розрахунок показує, що для легкових автомобілів, такий «економічний» спосіб регулювання швидкості може застосовуватися починаючи з 50...70 км/ч, для вантажних - з 20...30 км/ч, а для міських автобусів - з 10...15 км/ч. До цих швидкостей доведеться працювати на часткових режимах подачі палива і при «звичайній» відповідності швидкості і передачі в коробці. Слід би відмітити, що і зараз на звичайних автомобілях зі ступінчастими коробками передач ми робимо практично те ж саме - рушаючи з місця і досягаючи максимума швидкості ми знижуємо передавальне число в коробці передач, але і навіть, включаючи «овердрайв», ми продовжуємо знижувати передавальне число, але зменшуючи при цьому швидкість автомобіля. При цьому, якщо порівняти, допустимо, рух на швидкості 100 км/ч по шосе на легковому автомобілі з могутнім двигуном, в першому випадку що досягається зменшенням подачі палива, а у другому - включенням відповідного «овердрайва», тобто економічної передачі, то шляхова витрата у другому випадку може поменшати майже на третину. Але в зв'язку з тим, що цих «економічних» передач звичайно трохи, ми, на жаль, в більшості випадків так швидкістю автомобіля не управляємо. А вариатор надає нам незліченну безліч цих «економічних» передач!

Так ось, повертаючись до оптимізованого натиску фрикційних тіл нового вариатора, що залежить від його передавального відношення, відмітимо, що для практично постійного моменту двигуна при такій системі управління швидкістю цей спосіб натиску підходить ідеально. У зв'язку з тим, що найбільші коливання коефіцієнта запасу по зчепленню β в 1,5...2 рази практично не відбиваються на КПД вариатора, коливання моменту двигуна при повній подачі палива, але різних частотах обертання, також не відіб'ються на згаданому КПД. На часткових же режимах КПД вариатора може декілька (на 2...3%) поменшати через підвищення β, але це зменшення буде непомітне через сильне зменшення КПД двигуна на цих режимах. До того ж сучасний спосіб регулювання швидкості автомобіля з бесступенчатой передачею залишає роботі двигуна на часткових режимах вельми малу роль.

Для підтвердження згаданих особливостей нового вариатора і визначення можливостей виготовлення автоматичної бесступенчатой коробки передач на його основі для автомобілів ЗИЛ і насамперед для автобуса ЗИЛ-3250 на АМО ЗИЛ був виготовлений дослідний зразок такого вариатора. Для зручності випробувань вариатор був укомплектований асинхронним електродвигуном і навантажувальним пристроєм на вихідному валу вариатора, що дозволяють знімати робочі характеристики вариатора.

Схема випробувань вариатора представлена на мал. 2. Вариатор 4 разом з асинхронним електродвигуном 5 і навантажувальним гальмом 3 встановлені на станині 9. Регулювання адаптивности вариатора здійснюється важелем 6. Момент на навантажувальному гальмі 3, регульований гвинтом 2, вимірювався динамометром розтягнення 1; частота обертання вхідного вала вариатора (вала електродвигуна) - тахометром 8, а вихідного вала вариатора - тахометром 10; струм електромотора (для контролю моменту входу, що крутить ) - амперметром 7. До випробувань вариатора подібним же образом був перевірений безпосередньо сам електродвигун, а потім разом з вариатором без фрикційного торкання дисків. За отриманими даними будувалася тарировочная характеристика електродвигуна - момент, що крутить на його валу в залежність від струму і частоти обертання, а також подібна характеристика з урахуванням барботажних втрат (змазка вариатора здійснювалася моторним маслом М-8 зануренням).

Рис. 2. Схема випробувань мотор-вариатора: 1 - динамометр розтягнення; 2 - регулювальний гвинт; 3 - навантажувальне гальмо; 4 - вариатор; 5 - асинхронний електродвигун; 6 - важіль регулятора адаптивности; 7 - амперметр; 8 і 10 - тахометри; 9 - станина

За даними, отриманим при випробуванні вариатора з урахуванням тарировочних даних з контролем моменту електродвигуна, що крутить по двох параметрах - струму і частоті обертання, були побудовані основні характеристики - залежність моменту, що крутить Т на вихідному валу і КПД вариатора η від частоти обертання n вихідного вала і передавального відношення вариатора i (мал. 3). Регулятор адаптивности для простоти виконаний що тільки збільшує «м'якість» характеристики Т = f (n), але для використання на автомобілі він буде і зменшувати цю «м'якість».

Рис. 3. Експериментальна залежність КПД η вариатора (1) і моменту, що крутить Т на вихідному валу (2) і від частоти обертання n вихідного вала і передавального відношення i вариатора

На малих передавальних відносинах КПД даного вариатора завдяки його планетарній схемі, прагнучи до 100% при передавальному відношенні рівному одиниці, дуже високий, що особливо важливо для автомобільної трансмісії. Потрібно помітити, що КПД дослідного зразка вариатора, потужність якого в десятки разів менше потужності автомобільною коробкою передач, що передається, природно, менше, чим полноразмерной конструкції. До того ж змазка тут здійснювалася зануренням, що для планетарних передач неекономічно, і у вариаторной коробці передач вона замінена струйной подачею рідкого мастильного матеріалу (ЖСМ). Проте, при малих передавальних відносинах - від 1,3 до 2, що відповідає частотам обертання n = 1100...700 про/міна, КПД змінюється від 0,96 до 0,90, що досить багато. Значення КПД, рівне η = 0,75, досягається при передавальному відношенні рівному i = 7, що відповідає зворушенню з місця автомобіля. Для реальної полноразмерной конструкції, значення КПД при вищому передавальному відношенні очікується біля 0,80...0,85.

Дисковий вариатор ідеально підходить для використання його по планетарній схемі, оскільки всі фрикційні робочі елементи (диски) обертаються в одній площині і не виникає шкідливих гіроскопічних явищ, згубних для опор сателітів. Жоден вариатор іншого типу - тороидальний, кульової, конструкції Е. І. Пірожкова і т. д. настільки не підходить до планетарної схеми, як дисковий, по вказаній причині. Вариатори з гнучким зв'язком (ремінний, ланцюговий) взагалі не можуть працювати по планетарній схемі, а планетарна схема в порівнянні зі схемами із зупиненим водилом (звичайними схемами) забезпечує зниження втрат на вищих передачах не менш ніж утроє, що особливо важливо для автомобілів.

Додамо, що використання для вариатора в якості ЖСМ замість мінеральних масел спеціальних робочих рідин - трактантов, більш ніж в 1,5 рази підвищує несучу здатність вариатора тих же типоразмеров, додатково підвищує КПД, знижує ковзання, істотно підвищує довговічність фрикційних пар. Але навіть при змазці звичайними мінеральними маслами ця довговічність досягає 25000 і більше за години, що відповідає пробігу біля 1 млн. км, що доведено численними випробуваннями дискових вариаторов.