Цель работы: Изучение конструкций основных типов вариаторов и определение их основных параметров (диапазона регулирования , передаточного отношения). Сравнение и анализ полученных результатов.

Оборудование и инструменты: Установки с вариаторами, тахометр и счетчик числа оборотов. Каждая из установок состоит из электродвигателя 1, вариатора 2, шкива 3.

Для успешной или более производительной работы некоторых машин, например прядильных и ровничных, необходимо, чтобы частота вращения исполнительных органов машин за цикл работы машины изменялась плавно.

Для этой цели применяют вариаторы. Вариатор – это механизм, служащий для плавного изменения передаточного отношения и вследствие этого частоты вращения выходного вала.

Существует несколько типов конструкций вариаторов.

Теоретические предпосылки.

1. Основные характеристики вариаторов.

Рассмотрим основные характеристики вариаторов. Передаточное отношение вариатора так же, как и других механизмов (редукторов, ременных, цепных передач и т.д.), определяют по формуле:

где – частота вращения входного вала вариатора, мин-1

– частота вращения выходного вала вариатора, мин-1

Диапазон регулирования определяют по формуле:

(1)

где – максимальная частота вращения выходного вала вариатора, мин-1

– минимальная частота вращения выходного вала вариатора, мин-1

– максимальное значение передаточного отношения:

(2)

– минимальное значение передаточного отношения:

(3)

Диапазон регулирования является одной из основных характеристик любого вариатора.

Конструкции вариаторов.

Лобовой вариатор. Теоретически для лобового вариатора можно получить , а . Практически диапазон регулирования ограничивается значением . Это объясняется тем, что при малых диаметрах значительно возрастают скольжение и износ, а КПД понижается.

В отношении КПД и износостойкости лобовые вариаторы уступают другим конструкциям. Однако простота и возможность изменения направления вращения выходного вала (реверсирования) обеспечивают лобовым вариаторам достаточно широкое применение в маломощных передачах приборов и других устройствах.

Для повышения диапазона регулирования применяют двухдисковые лобовые вариаторы с промежуточным роликом. В этих вариаторах получают =8 .10. Лобовой вариатор может иметь симметричную область регулирования. Передаточное отношение может быть как больше, так и меньше единицы.

Вариатор с раздвижными конусами. Передающим элементом служит клиновой ремень (слева), ремень с колодками (справа) или специальная цепь. Винтовой механизм управления, состоящий из рычагов и винта с правой и левой нарезкой, раздвигает одну и сдвигает другую, пару конусов одновременно на ту же величину. При этом передающий элемент перемещается на другие рабочие диаметры без изменения своей длины, благодаря чему и достигается изменение частоты вращения на выходе. Возможный по конструктивным соображениям диапазон регулирования зависит от ширины ремня В. Стандартные приводные клиновые ремни по ГОСТ 1284-80 позволяют получать до 1,5, а специальные широкие – до 5. Клиноременные вариаторы наиболее просты, достаточно надежны, требуют невысокой степени точности изготовления деталей.

Ременно-колодочный вариатор выполняют с пропитанными маслом деревянными колодками 2, которые крепят к кожаному ремню 4 болтами 5.

Цепной вариатор по сравнению с ременным сложнее в изготовлении и дороже в эксплуатации. Передача цепного вариатора работает в масляной ванне.

Торовый вариатор. На ведущем и ведомом валах закреплены чашки 1 и 2, выполненные в форме кругового тора. Между чашками зажаты ролики 3. Изменения передаточного отношения достигают поворотом роликов вокруг осей 0. Оси закреплены в специальной рамке так, что они всегда располагаются симметрично относительно оси чашек. Ошибки в расположении осей вызывают неравномерную нагрузку роликов, дополнительное скольжение и износ, снижают КПД. Условием минимума скольжения является, кроме того, минимальное отклонение вершин начальных конусов роликов от оси чашек.

Автоматическое прижатие чашек осуществляют шариковыми нажимными устройствами 4.

У торовых вариаторов скольжение удается свести к минимуму при соответствующих соотношениях геометрических параметров. В этом заключается основное преимущество торового вариатора. Недостатками его являются высокие требования к точности изготовления и монтажа.

Испытания показали достаточно высокие качества торовых вариаторов (малое скольжение, КПД до 0,95); они нормализованы для мощностей от 1,5 до 20 кВт при диапазоне регулирования 3 .6,25. Материал тел качения – закаленная сталь по закаленной стали при смазке или сталь по текстолиту без смазки.

Из текстолита выполняют обода роликов. Применение текстолитовых роликов как наиболее податливых позволяет снизить высокие требования к точности изготовления вариаторов.

Дисковые вариаторы. В этих вариаторах крутящий момент передается благодаря трению между набором ведущих и ведомых дисков. Изменение передаточного отношения достигают перемещением ведущего вала 1 относительно ведомого вала 2 в направлениях, перпендикулярных оси вращения. При этом изменяется межосевое расстояние а, и рабочий диаметр .