Construcţia şi funcţionarea unui variator cu curele

Caracterizare, clasificare, caracteristici principaleVariatoarele mecanice de turație realizează transmiterea mișcării și a sarcinii prin frecare,

cu modificarea continuă a turației și a momentului de torsiune la elementul de ieșire, între anumite limite.

Multitudinea variantelor constructive de variatoare face imposibilă clasificarea unitară a acestora, în continuare prezentându-se o clasificare pe baza unor criterii cinematice și constructive.

Dupa modul de transmitere a mișcării, se deosebesc: variatoare cu contact direct între elementul conducator și cel condus (de tip mono); variatoare cu elemente intermediare (de tip duo).

Dupa forma geometrica a elementelor active, variatoarele pot fi: frontale, conice, sferice, toroidale, cu conuri deplasabile, multidisc etc.

În funcție de sistemul de apasare folosit, variatoarele pot fi: cu apasare constantă (apasare cu arcuri), independentă de încarcare, forța de apăsare determinându-se din condiția transmiterii momentului de torsiune maxim; cu apasare dependența de sarcină transmisă (apasare printr-un cuplaj special cu bile).

Caracteristicile principale ale variatoarelor sunt: puterea de intrare P1; turația de intrare n1 ; turația de iesire n2 x – variabila între n2 min și n2 max – gama de reglare G, randamentul η .

Gama de reglare a turației se definește ca raportul dintre turațiile limită la ieșire

G=n2 max

n2 min (1)Raportul de transmitere instantaneu

ix=n1

n2 x (2)având valori cuprinse între imin și imax, unde:

imin=n1

n2 max ;imax=

n1

n2 min (3)

Determinând pe n2 min și n2 max din relațiile (1) și introducându-le în relația (3) rezultă:

G=imax

imin

Varierea turației de ieșire, implicit a raportului de transmitere și a momentului de torsiune, se realizează prin modificarea – între anumite limite – a razei (razelor) de rostogolire a elementelor active ale variatoarelor. Daca se modifică raza de rostogolire numai la unul dintre elementele active, variatorul este de tip mono, iar daca se modifica, concomitent, razele de rostogolire la ambele elemente active, variatorul este de tip duo.

Pentru variatoarele la care reglarea turației se realizează prin modificarea razei de rostogolire a elementului conducator, gama de reglare este dată de relația

1

G=R1 max

R1 min (4)pentru cele la care reglarea se face prin modificarea razei de rostogolire a elementului condus, de relația

G=R2 max

R2 min (5)iar pentru cele la care reglarea se face prin modificarea razelor de rostogolire la ambele elemente active, de relația

G=R1 max

R1 min

=R2max

R2 min (6)

Variatoare cu conuri deplasabile şi cureaAceste variatoare se compun din două perechi de conuri, montate pe arborii de

intrare şi ieşire. Poziţia celor două conuri poate fi reglată prin menţinerea unui con fix şi deplasarea axială a celuilalt con sau prin deplasarea axială, simultană, a ambelor conuri.

Transmiterea mişcării şi a sarcinii, între cele două perechi de conuri, se realizează printr-un element intermediar, care poate fi rigid sau flexibil (curea sau lanţ).

La aceste variatoare se folosesc elemente intermediare flexibile, sub formă de curele trapezoidale late sau curele trapezoidale clasice, iar atunci când este necesară o flexibilitate mărită a elementului intermediar, se folosesc curele trapezoidale dinţate.

Capacitatea de transmitere a momentului de torsiune şi gama de reglare a variatoarelor cucurele trapezoidale late sunt superioare variatoarelor cu curele trapezoidale clasice.

Cureaua trapezoidală se înfăşoară pe cele două perechi de conuri, din care cel puţin o pereche are geometrie variabilă.

2

Figura 1 Variatoare de tip mono

Variatoarele cu curele ale căror scheme structurale sunt prezentate în fig. 1, a şi b sunt puţin folosite în practică, datorită dificultăţilor tehnologice, de montaj şi reglare.

Variatoarele care au o singură pereche de conuri cu geometrie variabilă, numite şi variatoare mono, realizează varierea raportului de transmitere prin modificarea razelor de rostogolire ale acestei perechi de conuri. Concomitent cu deplasarea unuia (fig. 1a) sau a ambelor (fig. 1b) conuri ale perechii cu geometrie variabilă, se modifică şi distanţa dintre axele conurilor, prin deplasare (apropierea sau îndepărtarea) unuia din arbori.

Deplasarea subansamblului mobil trebuie să asigure menţinerea planului median al curelei paralel cu el însuşi.

Pentru ambele soluţii, rapoartele de transmitere şi gama de reglare se determină cu relaţiile stabilite pentru variatoarele mono:

ix=R2 x

R1 x ;imin=

R2 min

R1 max ;imax=

R1 max

R1 min (7)

Figura 2

a b

3

Figura 3

La roţile din fig. 2, discul conic 2 este deplasabil axial, faţă de discul 1, deplasare care modifică săgeata arcului central de compresiune 3 (fig.3,a), respectiv săgeţile arcurilor periferice de compresiune 3 (fig.3,b), realizându-se, astfel, tensionarea curelei. Pentru micşorarea frecării, ce apare la deplasarea axială a discului 2, se prevede şi un sistem de ungere, cu unsoare consistentă (se observă ungătoarele din capetele arborilor discurilor conice 1 – fig. 3).

Roţile sunt prezentate în cele două situaţii limită, când se obţin razele Rmax, respectiv Rmin.

Cu roata prezentată în fig. 2, ca roată comandată (din exterior), şi una din roţile prezentate în fig. 3, ca roţi autoreglabile, se poate realiza un variator conform schemei din fig. 4, a, dacă discurile mobile ale celor două roţi de variator sunt plasate conform acestei scheme, situaţie în care planul median al curelei se păstrează paralele cu el însuşi, în orice poziţie de reglare.

Figura 4

La roata din fig. 5, discurile conice 2 şi 3 se deplasează axial simultan (unul stânga, celălalt dreapta sau invers), datorită sistemului de acţionare format din roata dinţată 1 şi cremalierele 5 şi 6, solidare cu discurile 2, respectiv 3. Deplasarea axială a discurilor conice, faţă de butucul 4 al arborelui de intrare se obţine prin asamblări cu pene (mobile), ce formează corp comun cu cremalierele 5 şi 6. În această situaţie, axa mediană a zonei conice, formată din cele două discuri, rămâne aceeaşi (în aceeaşi poziţie), indiferent de poziţia curelei faţă de discuri.

4

Figura 5

Roţile din fig. 6 se reglează automat (tensionând şi cureaua), datorită arcurilor ce le echipează. Astfel, la roata din fig. 4.23, a, discurile 1 şi 2 (identice) sunt acţionate de arcurile lamelare 3, fixate axial pe bucşa 4, pe care se pot deplasa axial (pe caneluri) cele două discuri. Dacă arcul elicoidal 3 este montat ca în fig. 4.23, b, este necesar un sistem de sincronizare a deplasării discurilor 1 şi 2, realizat, în această figură, prin pârghia 4.

Figura 6

Prin înserierea a două variatoare cu conuri deplasabile şi curea (prezentate în fig. 4.18, a) se obţine transmisia din fig. 4.24, la care subansamblul mobil este format din discurile conice 2, 2’, fixe pe arborele 4, şi discul mobil 3, biconic, la a cărui deplasare axială se modifică atât razele R2x, respectiv R2’x, cât şi raportul de transmitere instantaneu.

ix=R2 x

R2' x

obţinându-se valorile limită ale rapoartelor de transmitere:

imin=R2 min

R2 'max ;imax=

R2 max

R2 'min

respectiv gama de reglare a turaţiei

G=imax

imin

=R2max

R2min

=R2'max

R2'min

Pentru cele două variatoare înseriate, prin deplasarea arborelui intermediar 4, se modificăconcomitent distanţele între axe A’, respectiv A” (variabile); distanţa dintre axe a întregii transmisii, între arborele de intrare şi cel de ieşire, rămâne constantă (A = const.).

Elementul principal al acestor variatoare este cureaua, calculul de rezistenţă constând înalegerea şi verificarea acesteia.

5