Услуги

Марки

Шоссе

Техцентры на карте
Новости

Вопрос-ответ

Супертехника от супермена: Супермаховик и супервариатор для суперавтомобиля. Кпд вариатора


Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа

Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа

 В те самые времена расцвета античной культуры, где примером для подражания был человек, который совершенен как физически образом, так и духовным началом, ученые люди, вероятнее всего, были похожими на профессора Нурбей Гулиа. Являющийся штангистом и моржом в одном лице, при этом он выступает в роли педагога и прекрасного рассказчика, автора как научных и художественных материалов и книг, а также изобретателем техники, которая нашла очень широкое применение, – все это в одном человеке.

 В том случае, если бы профессор Нурбей проживал на Западе, то скорее всего, стал бы мультимиллионером. Именно, супермаховик, что он изобрел в 64-ом году прошлого века, стал давно применяться во всем мире, что, к сожалению, никак не повлияло на благосостоянии этого ученого. Именно благодаря бюрократизму советской патентной системы, патент на изобретение был выдан творцу… только через два десятка лет после подачи им заявки, а по истечению этих лет, срок действия документа просто истек. Однако, не тут-то было, — профессор взял все-таки реванш. И спустя десятилетия,Нурбей изобрел (и в наше время во многих странах патентует ) «супервариатор», что обладает удивительными фантастическими характеристиками, которые в полной мере способны оправдать применение к нему щегольской приставки.

Мастер разрушения законов

 Когда мы впервые увидели описание устройства- «супервариатора», даже не смотря на впечатляющее реноме ученого, изобретение долго продолжало казаться абсолютным фантастическим изобретением. Крупные компании, которые специализируются на выпуске различных коробок передач и вариаторов, продолжают тратить огромные деньги на проведение исследований, и вдруг, неким российским изобретателем разрабатывается устройство, которое по главным показателям, достаточно превосходит «те самые» модели ведущих производителей. Возможно ли такое на самом деле? Хотя, с другой стороны, наверное, не удастся найти в мире ученого, который бы посвятил разработке вариаторов столько же времени. Потому, как Гулиа начал заниматься данной темой, еще начиная с 60-х годов прошлого века.

Супервариатор-описание

 Вариаторы представляют собой устройства, благодаря которым происходит плавное изменение передаточного отношения привода, получившие широкое применение на автомобилях относительно недавно. Вариаторы, подобно коробке передач (автоматической гидродинамической), способны облегчать управление, хотя в отличие от последней, демонстрируют лучшие показатели относительно разгонной динамики и экономичности системы. Что касается недостатков, то вариаторные коробки передач, имеют узкий диапазон регулирования именно передаточных отношений (4–6), при этом КПД относительно невысок – около 0,85. Хотя, каждый из таких показателей реально увеличить, но только за счет другого отличного показателя. Конструкторы вариаторов, на данный момент, и заняты поисками разумных компромиссов, но Гулиа выбрал другой путь. Он решил найти способы обхождения существующих «вариаторных законов» и сделать работу этого механизма с максимальной отдачей и максимальным диапазоном работы, на главных режимах. Спустя годы различных исследований, проделанная работа не ушла впустую: Гулиа все-таки нашел такую методику. Но схема подобного устройства была очень непростой, что иногда специалистам не удавалось до конца понять общие принципы ее работы. Поэтому, чтобы «в понятной форме» объяснить и доказать реальную возможность существования подобного устройства, профессор решил создать опытный образец последнего.

 Благодаря финансовой поддержке одной из немецких компаний, которая стала совладельцем патента нашего мастера, профессор Гулиа совместно со своим помощником и аспирантом Иваном Бессудновым, провели почти почти год работы над созданием подобного устройства. Профессор все-таки признается в том, что был до конца не уверен в полноценном функционировании аппарата, согласно его задумке, но его опасения, к счастью, не подтвердились. Начиная с первых испытаний, верность догадок Гулиа подтвердилась : супервариатор характеризовался фантастическими свойствами: с диапазоном в 15–20 и КПД на основных режимах работы – 0,97–0,98 устройство функционировало! Каким образом это стало возможным?

Чудеса супермаховика

В основу всего этого «беззакония» легли два относительно простых механизма действия – планетарный механизм и дифференциальный механизм, которые объединили хитрым способом. Работая с вариаторами на протяжении десятилетий, профессор Гулиа сделал вывод, что из всех их разновидностей, лучшим для автомобиля является планетарный механизм, так как при передаточном отношении, что приближается к единице, КПД у такого стремится к 100%. В то время, как автомобиль наибольшие расстояния преодолевает на высоких передачах, при передаточном отношеним коробки приближающимся к единице. Среди всех вариаторов, что способны работать согласно планетарной схеме, Гулиа выбрал именно дисковый, который может передавать достаточно внушительные мощности. Схему планетарного дискового вариатора (для большей простоты однорядного) изобразили на рис.1. Согласно со своими характеристиками, такой дисковый планетарный вариатор очень хорош: работая при диапазоне, равном 10, вариатор может функционировать с КПД 87–95%, однако, с благодаря дифференциалу «хорошиста», его можно легко превратить в гениального «отличника».

 Схему объединения дифференциала с планетарным вариатором изобразили на рис. 2. В том случае, если бы передаточному отношению вариатора предоставилось значение равное единице, то все валы осуществляли бы вращение с одинаковой скоростью, а значение КПД было бы равно 100%. Однако, так как значение передаточного отношения вариатора больше единицы, то ведомый вал дискового вариатора производит вращение медленнее ведущего, в то время, когда ведомый вал супервариатора, учитывая отличные функциональные и рабочие особенности планетарного механизма, будет осуществлять вращение медленнее ведущего и соответственно, быстрее, чем ведомый дисковый вариатор. Таким образом, диапазон всего устройства просто уменьшится относительно диапазона дискового, но при этом КПД станет выше – благодаря тому, что через вариатор станет проходить лишь часть мощности, а вся остальная пойдет напрямую к ведомому валу от двигателя. «Ну и что здесь новго, — КПД повысился, а диапазон сузился – все как и в обычном вариаторе», – будет возражать читатель. На данный момент так и есть, однако, чтобы вариатор превратить в супервариатор, следует проделать с ним два очень хитрых «финта». Для начала, следует превратить понижающую методику работы в повышающую (конструкция разработанного устройства профессором позволяет сделать подобного рода превращение), а потом, еще и сделать сужение его диапазона – с целью увеличения КПД. В этом случае, даже если такой суженный диапазон может составить всего 1,5–2, то, при его использовании на 1-ом этапе работы, (вариатор без дифференциала) при работе с диапазоном примерно в 10, то на втором этапе – с дифференциалом и с использованием суженного диапазона, в результате, в соответствии с теорией замкнутых дифференциальных передач, мы получаем диапазон около 20. И при всем этом, на главных режимах работы КПД станет выше 97%!

 Схема на рисунке 2 носит упрощенный характер: суперваритор имеет конструкцию на много сложнее. Подробным образом с устройством такого механизма, можно будет ознакомиться в издании книги профессора Гулиа под названием «В поисках «энергетической капсулы»», что появилась летом 2006 года (издательства ЭНАС). В своей оригинальной конструкции базовым планетарным вариатором является многодисковое устройство ( три и более рядадисков), с выполнением дифференциального механизма произведенного с применением цилиндрических зубчатых колес, что проще выглядят, и в добавок, технологичнее и экономичнее. Хотя сути дела в работе конструкции это не меняет. КПД вариатора составит 0,97–0,98, на основных режимах работы, который понижается лишь до 0,87 в тех режимах, где необходимо высокое значение передаточно числа (к примеру, в процессе трогания с места).

 На данный момент, профессор Гулиа проводит патентирование свое изобретения в ведущих странах мира, для недопущения повтора той несправедливой истории с супермаховиком, и осуществляет поиск будущих партнеров. Если изобретение заинтересует таких высокотехнологических производителей коробок передач, как, к примеру, ZF Friedrichshafen, то супервариатору предстоит творить великое будущее. Однако, на этом профессор не намерен останавливаться. «Если заняться объединением достоинств супервариатора и супермаховика, то возможно получиться создать суперавтомобиль», – говорит ученый.

Путь к пределу экономичности

 Слушая рассказы профессора Гулиа о своем проекте «суперавтомобиля», то может возникнуть мысль, что он не ученый, а писатель-фантаст. Очень удивительными кажутся его изложения на данную тему. Если из карбонового нано-волокна навить супермаховик, то удельная энергия такого аппарата достигнет 1 Мвт*ч/кг, или же в тысячи раз превысит значение даже самых перспективных аккумуляторов! Из этого следует, что на таком накопителе при его массе в 150 кг, легковому автомобилю удастся пройти с одной подзарядки больше 2 миллионов километров, что по расстоянию больше, чем может выдержать шасси самолета. Значит, теоретически уже сейчас возможно создавать автомобили, что напротяжении всего времени службы не нуждались бы никаком топливе. Только, пока заряжать такие накопители будет просто не от чего: ведь мощность всех автомобилей в мире вместе, в десятки раз превысит мощности всех электростанций». Как альтернативу такому фантастическому изобретению, Гулиа предложил более реальный проект нового автомобиля: заправлять такой автомобиль топливом все же придется, но реже, примерно, раза в три, чем обычную машину.

 Максимальное значение КПД современного бензинового двигателя составляет всего 25–30%, а дизельного выше – примерно 40%, но минус в том, что реально в городских условиях (даже не учитывая пробки), двигатель работает с показателем КПД около равным примерно 7%. Для того, чтобы тепловая энергия топлива переводилась в механическую максимально выгодно, следует заставить двигатель осуществлять работу в оптимальном режиме, который близком к его максимальной мощности. Оснастив автомобиль специальным накопителем, который бы позволял собирать энергию от двигателя, который работает в режиме максимального показателя КПД, а расход энергии на движение осуществлять уже из него, то решение позволило бы сократить расход топлива втрое. По словам профессора Гулиа, современные гибридные автомобили механическую энергию двигателя преобразовывают в электрическую, а потом обратно в механическую, что приводит к достаточно большим потерям. А профессор же говорит о накопителях механической энергии представленных в виде супермаховика, который работает в паре с супервариатором». Опытными образцами подобных автомобилей, оказывается, уже пытались создать подобный принцип работы, американской компанией United technologies. Им удалось достичь расходов дизельного топлива равному 3 л на расстояние 100 км для автомобиля при массе в 1500 кг. Однако такая система имела сложное строение и сложную конструкцию: здесь были использованы электрогенераторы и тяговые двигатели без коробки передач.

 Именно супервариатор профессора Гулиа, призван сотворить автомобиль более привлекательного типа. С такой рабочей схемой (рис. 4), двигатель может периодически автоматически включаться и, работать в оптимальном режиме, «дополняя» энергию в созданный накопитель. Помимо этого, данной схемой предусмотрено осуществление рекуперации энергии на моментах спуска и торможения, что приводит к поразительной экономии топлива. Согласно данным Гулиа, обычному автомобилю возможно будет использовать на расстояние 100 км около 1,2 л дизтоплива. При этом самым любопытным является то, что это еще не будет пределом экономичности. Это возможно в том случае, если вместо двигателя будут пользоваться с более экономичными топливными элементами(рис. 3) с КПД до 56% (работая на обычном), в этом случае экономичность увеличится – до 0,85 л солярки на расстояние в 100 км. Вот Вам и реальный ответ на повышение цен автомобильного топлива… Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа

Рис. 1

Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа Супермаховик и супервариатор профессора Гулиа

alternattiveenergy.com

Новый адаптивный фрикционный вариатор для бесступенчатой трансмиссии автомобиля

Нурбей Гулиа, Сергей Юрков

В настоящее время перспективность использования вариаторов для бесступенчатой автоматической трансмиссии автомобиля не вызывает сомнений. Особенно большой экономический и экологический эффект ожидается от применения гибридных силовых агрегатов, где двигатель работает только на оптимальном режиме, а выработанная энергия, запасаемая в накопителе, расходуется на движение автомобиля. Наиболее подходящие к использованию на автомобиле накопители механической энергии – супермаховики, требуют именно механической бесступенчатой трансмиссии, то есть вариаторов. Вариаторный привод эффективен и тогда, когда источником первичной энергии на автомобиле являются аккумуляторы или топливные элементы.

Существующие трансмиссии автомобилей на основе фрикционных вариаторов автоматические, но эта автоматичность осуществляется при помощи соответствующих датчиков, электронных блоков управления и сервоприводов изменения передаточного отношения с соответствующими электро- или гидродвигателями и редукторами. Напомним, что большинство вариаторов для автомобильных трансмиссий имеют даже механизм нажима фрикционных тел, снабженный сервоприводом. В результате сервосистемы вариаторного привода автомобилей по объему, массе и стоимости соизмеримы с его силовой частью.

Отличительной особенностью нового вариатора, делающей трансмиссию с таким вариатором автоматической, является его адаптивность к нагрузке, причем регулируемая. Адаптивность является «врожденным» или органически присущим свойством конструкции нового вариатора, как это имеет место, например, в гидротрансформаторах, где при увеличении нагрузки (момента сопротивления) на выходном валу, частота вращения этого вала снижается. Но в каждом конкретном случае эта «мягкая» характеристика зависимости момента от частоты вращения определенная и конкретная. В новом же вариаторе «мягкость» по желанию оператора может изменяться. Используя пример с гидротрансформатором можно отметить, что имеются уникальные конструкции гидротрансформаторов с переменным объемом рабочей жидкости («заливные»). При малом объеме рабочей жидкости такой гидротрансформатор резко снижает частоту вращения турбинного колеса (выходного вала) при увеличении нагрузки на него; при заполнении полости жидкостью рабочая характеристика гидротрансформатора становится все более жесткой, достигая максимума при полном заполнении. При этом частота вращения входного вала (насосного колеса) подразумевается конкретной постоянной.

Вот такую характеристику «переменной жесткости» имеет новый вариатор с регулируемой адаптивностью. С той разницей, конечно, что диапазон варьирования передаточного отношения здесь не менее восьми, а КПД всей бесступенчатой коробки передач с таким вариатором от примерно 0,8 при трогании с места до 0,95...0,96 при наиболее нужном для автомобиля минимальном передаточном отношении, что значительно больше, чем у коробки передач с гидротрансформатором (ГМП). Коробка передач с новым вариатором, кроме того, значительно меньше существующих ГМП и легче их, не требует переключения ступеней, да и не содержит их вообще; момент при движении вперед не проходит никаких зубчатых передач, что существенно улучшает акустические показатели такой коробки передач.

Такие свойства нового вариатора достигаются особенностями его конструкции, отраженными в патентах России №2140028 от 26.05.98 г. «Многодисковый планетарный вариатор» и №2138710 от 16.06.98 г. «Автоматическая бесступенчатая передача» и заявке на международный патент РСТ/RU99/00162 (автор – Н.В. Гулиа).

Принципиальная схема автоматической бесступенчатой коробки передач автомобиля на основе нового адаптивного вариатора представлена на рис. 1. На этой схеме вариатор включает всего два ряда центральных фрикционных дисков – внешних 10 и внутренних 5 с зажатыми между ними сателлитами 7 при помощи тарельчатых (или просто плоских дисковых) пружин 4 и 9, соответственно. Однако по схеме понятно, что этих рядов может быть сколь угодно много, сколько выдержат по прочностным и жесткостным показателям оси сателлитов 11, и их подшипники 6. Не исключаются и промежуточные поддерживающие опоры на осях 11, преимущественно при числе рядов выше четырех. Число сателлитов в одном ряде преимущественно шесть, хотя для мощных устройств с малым диапазоном варьирования их может быть до 12. Подшипники 6 осей 11 находятся на одном конце поворотных рычагов 21, на других концах которых размещены противовесы 12, одна группа которых снабжена роликами 13, находящимися в фасонных прорезях 22 диска 14, связанного с выходным валом 19.

Рис. 1. Схема автоматической бесступенчатой коробки передач автомобиля на основе нового планетарного дискового адаптивного вариатора: 1 – ось поворотных рычагов; 2 – пакет пластин; 3 – водило; 4 – тарельчатая пружина; 5 – внутренний центральный фрикционный диск; 6 – подшипники сателлитов; 7 – сателлит; 8 – фрикционы; 9 – плоская дисковая пружина; 10 – внешний центральный фрикционный диск; 11 – ось сателлитов; 12 – противовес; 13 – ролик; 14 – прорезной диск; 15 – рычаг; 16 – пружина; 17 – рычажный механизм; 18 – каретка; 19 – выходной вал; 20 – эпицикл; 21 – поворотный рычаг; 22 – фасонная прорезь прорезного диска; ЖСМ – жидкий смазочный материал.

Поворотные рычаги 21 сидят на осях 1, закрепленных в водиле 3. Ролики 13 отжимаются на периферию пружинами 16, усилие которых может изменяться принудительно с помощью рычажного механизма 17, воздействие на который осуществляется рычагом 15 через систему выжимных подшипников. Рычаг может передвигаться как вручную, так и с помощью усилителей, имеющих упругую характеристику (например, пневмокамер, управляемых от пневмосистемы автомобиля). Следует отметить, что вариатор является прогрессивным и без механизма изменения усилия пружин. Но тогда он будет иметь всего одну «мягкую» рабочую характеристику, например, как у гидротрансформатора или электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Описанный механизм изменения усилия пружин (как в сторону его уменьшения, так и увеличения) изменяет лишь степень «мягкости» характеристики вариатора, позволяя работать на любом режиме, что особенно важно для автомобильной автоматической трансмиссии. В таком случае рычаг 15 будет связан с педалью управления скоростью автомобиля, с дополнительным усилителем или без него.

Крутящий момент от маховика двигателя к первичному валу коробки передач передается через пакет круглых стальных пластин 2, при этом функции сцепления выполняют фрикционы 8. При зажатии правого пакета фрикционов тормозится эпицикл 20, что в совокупности с перемещением каретки 18, связанной телескопически с выходным валом 19, влево позволяет получить передачи переднего хода. Для получения передач заднего хода зажимается левый пакет фрикционов, при этом тормозится водило 3. Эпицикл 20 вращается в сторону, противоположную вращению первичного вала и соединяется с выходным валом перемещением каретки 18 вправо. Нейтрали соответствует промежуточное или центральное положение каретки 18.

При изменении крутящего момента на выходном валу 19, ролик 13, находящийся до этого в прорези 22 в уравновешенном состоянии, под действием усилий пружин 4, 9, 16, тангенциальных усилий рабочего момента и других усилий в механизме вариатора, изменяет свое положение в прорези, меняя при этом передаточное отношение. Нажимные пружины 4 и 9 при этом упруго деформируются за счет расклинивающего действия сателлитов, что при вращении фрикционных дисков связано с ничтожным сопротивлением трению, и имея специально подобранные характеристики «сила-деформация», обеспечивают оптимальный по КПД нажим фрикционных дисков, с запасом β = 1,25...1,5. Прорезь 22 может быть выполнена и такого профиля, когда она лишь уменьшает или полностью устраняет усилие перевода ролика 13 при изменении передаточного отношения. Таким образом, свойство прогрессивности является как бы «врожденным» свойством, присущим конструкции вариатора, и достигается лишь подбором формы прорези 22 и жесткости пружины 16.

Следует отметить также оптимизированный автоматический прижим фрикционных дисков, зависящий от передаточного отношения вариатора. Это позволяет учитывать изменяющийся коэффициент упругогидродинамического (УГД) трения во фрикционных контактах, также зависящий от передаточного отношения вариатора. Такой способ прижима фрикционных элементов вариатора, являясь наиболее простым из известных, позволяет оптимизировать его по КПД применительно к современной автоматической системе управления скоростью автомобиля. Система эта разработана в МГТУ «МАМИ» под руководством проф. В.В. Селифонова, и суть ее кратко выражается в том, что основную часть работы автомобиля управление скоростью машины ведется при наиболее экономичной (практически полной) подаче топлива в двигатель только за счет изменения передаточного отношения вариатора. Позволим себе доступно пояснить суть этого способа на примере автомобиля с обычной ступенчатой коробкой передач. Допустим, что наибольшая скорость автомобиля, соответствующая максимальной мощности двигателя, достигается на прямой передаче в коробке передач, то есть когда на главную передачу поступает частота вращения двигателя. Если мы включаем так называемые «повышающие» или правильнее «экономические» передачи, допустим 0,9, 0,8, 0,7 и т.д., то скорость движения автомобиля, как известно, снижается, а экономичность – повышается. Частота вращения коленчатого вала двигателя при этом также снижается. Разумеется, с некоторыми нюансами в системе подачи топлива, особенно эффективными для дизелей и двигателей с непосредственным впрыском, экономичность автомобиля (снижение путевого расхода топлива) будет повышаться вплоть до достижения неустойчивых частот вращения коленчатого вала. Таким образом, управление скоростью ведется, с первого взгляда, парадоксальным образом – для снижения скорости включаются все более «высшие» передачи (то есть передаточное отношение снижается), а для повышения скорости передаточное отношение повышается.

Расчет показывает, что для легковых автомобилей, такой «экономичный» способ регулирования скорости может применяться начиная с 50...70 км/ч, для грузовых – с 20...30 км/ч, а для городских автобусов – с 10...15 км/ч. До этих скоростей придется работать на частичных режимах подачи топлива и при «обычном» соответствии скорости и передачи в коробке. Следовало бы отметить, что и сейчас на обычных автомобилях со ступенчатыми коробками передач мы делаем практически то же самое – трогаясь с места и достигая максимума скорости мы снижаем передаточное число в коробке передач, но и даже, включая «овердрайв», мы продолжаем снижать передаточное число, но уменьшая при этом скорость автомобиля. При этом, если сравнить, допустим, движение на скорости 100 км/ч по шоссе на легковом автомобиле с мощным двигателем, в первом случае достигаемую уменьшением подачи топлива, а во втором – включением соответствующего «овердрайва», то есть экономической передачи, то путевой расход во втором случае может уменьшиться почти на треть. Но ввиду того, что этих «экономических» передач обычно немного, мы, к сожалению, в большинстве случаев так скоростью автомобиля не управляем. А вариатор предоставляет нам бесчисленное множество этих «экономических» передач!

Так вот, возвращаясь к оптимизированному нажиму фрикционных тел нового вариатора, зависящему от его передаточного отношения, отметим, что для практически постоянного момента двигателя при такой системе управления скоростью этот способ нажима подходит идеально. Ввиду того, что наибольшие колебания коэффициента запаса по сцеплению β в 1,5...2 раза практически не отражаются на КПД вариатора, колебания момента двигателя при полной подаче топлива, но различных частотах вращения, также не отразятся на упомянутом КПД. На частичных же режимах КПД вариатора может несколько (на 2...3%) уменьшиться из-за повышения β, но это уменьшение будет незаметно из-за сильного уменьшения КПД двигателя на этих режимах. К тому же современный способ регулирования скорости автомобиля с бесступенчатой передачей оставляет работе двигателя на частичных режимах весьма малую роль.

Для подтверждения упомянутых особенностей нового вариатора и определения возможностей изготовления автоматической бесступенчатой коробки передач на его основе для автомобилей ЗИЛ и в первую очередь для автобуса ЗИЛ-3250 на АМО ЗИЛ был изготовлен опытный образец такого вариатора. Для удобства испытаний вариатор был укомплектован асинхронным электродвигателем и нагрузочным устройством на выходном валу вариатора, позволяющими снимать рабочие характеристики вариатора. Общий вид вариатора с электромотором (мотор-вариатора) представлен на рис. 2, а его центральная часть на рис. 3.

Рис. 2. Общий вид мотор-вариатора

Рис. 3. Центральная часть мотор-вариатора

Схема испытаний вариатора представлена на рис. 4. Вариатор 4 вместе с асинхронным электродвигателем 5 и нагрузочным тормозом 3 установлены на станине 9. Регулировка адаптивности вариатора осуществляется рычагом 6. Момент на нагрузочном тормозе 3, регулируемый винтом 2, измерялся динамометром растяжения 1; частота вращения входного вала вариатора (вала электродвигателя) – тахометром 8, а выходного вала вариатора – тахометром 10; ток электромотора (для контроля крутящего момента входа) – амперметром 7. До испытаний вариатора подобным же образом был испытан непосредственно сам электродвигатель, а затем вместе с вариатором без фрикционного касания дисков. По полученным данным строилась тарировочная характеристика электродвигателя – крутящий момент на его валу в зависимости от тока и частоты вращения, а также подобная характеристика с учетом барботажных потерь (смазка вариатора осуществлялась моторным маслом М-8 погружением).

Рис. 4. Схема испытаний мотор-вариатора: 1 – динамометр растяжения; 2 – регулировочный винт; 3 – нагрузочный тормоз; 4 – вариатор; 5 – асинхронный электродвигатель; 6 – рычаг регулятора адаптивности; 7 – амперметр; 8 и 10 – тахометры; 9 – станина

По данным, полученным при испытании вариатора с учетом тарировочных данных с контролем крутящего момента электродвигателя по двум параметрам – току и частоте вращения, были построены основные характеристики – зависимость крутящего момента Т на выходном валу и КПД вариатора η от частоты вращения n выходного вала и передаточного отношения вариатора i (рис. 5). Регулятор адаптивности для простоты выполнен только увеличивающим «мягкость» характеристики T = f (n), но для использования на автомобиле он будет и уменьшать эту «мягкость».

Рис. 5. Экспериментальная зависимость КПД η вариатора (1) и крутящего момента T на выходном валу (2) и от частоты вращения n выходного вала и передаточного отношения i вариатора

На малых передаточных отношениях КПД данного вариатора благодаря его планетарной схеме, стремясь к 100% при передаточном отношении равном единице, очень высок, что особенно важно для автомобильной трансмиссии. Следует заметить, что КПД опытного образца вариатора, мощность которого в десятки раз меньше мощности передаваемой автомобильной коробкой передач, естественно, меньше, чем полноразмерной конструкции. К тому же смазка здесь осуществлялась погружением, что для планетарных передач неэкономично, и в вариаторной коробке передач она заменена струйной подачей жидкого смазочного материала (ЖСМ). Тем не менее, при малых передаточных отношениях – от 1,3 до 2, что соответствует частотам вращения n = 1100...700 об/мин, КПД изменяется от 0,96 до 0,90, что достаточно много. Значение КПД, равное η = 0,75, достигается при передаточном отношении равном i = 7, что соответствует троганию с места автомобиля. Для реальной полноразмерной конструкции, значения КПД при высшем передаточном отношении ожидается около 0,80...0,85.

Дисковый вариатор идеально подходит для использования его по планетарной схеме, так как все фрикционные рабочие элементы (диски) вращаются в одной плоскости и не возникает вредных гироскопических явлений, губительных для опор сателлитов. Ни один вариатор другого типа – тороидальный, шаровой, конструкции Е.И. Пирожкова и т.д. настолько не подходит к планетарной схеме, как дисковый, по указанной причине. Вариаторы с гибкой связью (ременный, цепной) вообще не могут работать по планетарной схеме, а планетарная схема по сравнению со схемами с остановленным водилом (обычными схемами) обеспечивает снижение потерь на высших передачах не менее чем втрое, что особенно важно для автомобилей.

Добавим, что использование для вариатора в качестве ЖСМ вместо минеральных масел специальных рабочих жидкостей – трактантов, более чем в 1,5 раза повышает несущую способность вариатора тех же типоразмеров, дополнительно повышает КПД, снижает скольжение, существенно повышает долговечность фрикционных пар. Но даже при смазке обычными минеральными маслами эта долговечность достигает 25000 и более часов, что соответствует пробегу около 1 млн. км, что доказано многочисленными испытаниями дисковых вариаторов.

 

Дата публикации:

22 октября 2001 года

n-t.ru

СУПЕРМАХОВИК И СУПЕРВАРИАТОР ДЛЯ СУПЕРАВТОМОБИЛЯ » Перуница

СУПЕРТЕХНИКА ОТ СУПЕРМЕНА: СУПЕРМАХОВИК И СУПЕРВАРИАТОР ДЛЯ СУПЕРАВТОМОБИЛЯ

Обычный легковой автомобиль, если его оборудовать супермаховиком и супервариатором, может расходовать 1-2 литра топлива на 110 км

Если бы профессор Нурбей Гулиа жил на Западе, то наверняка был бы мультимиллионером. Супермаховик, который он изобрел в 1964 году, давно применяется во всем мире, что, однако, никак не отразилось на благосостоянии ученого. Из-за бюрократизма советской патентной системы патент был выдан автору... только через 20 лет после подачи заявки, а за эти годы срок действия документа истек. Но профессор взял реванш. Спустя десятилетия он изобрел (и сейчас патентует во многих странах) «супервариатор», который обладает настолько фантастическими характеристиками, что в полной мере оправдывает свою щегольскую приставку.

Разрушитель законов

Теория, подтвержденная практикой

Когда к нам в редакцию пришло письмо с описанием устройства под названием «супервариатор», мы решили, что это очередная профанация вроде вечного двигателя и гравитолета. Но внизу стояла подпись «Нурбей Гулиа», что заставило взглянуть на устройство по-другому. Тем не менее, несмотря на реноме ученого, его изобретение продолжало казаться абсолютной фантастикой. Крупные компании, специализирующиеся на выпуске коробок передач и вариаторов, тратят огромные деньги на исследования, и вдруг некий российский изобретатель разрабатывает продукт, который по основным показателям заметно превосходит модели ведущих производителей. Разве такое возможно? Впрочем, с другой стороны, вряд ли в мире можно найти ученого, который посвятил бы вариаторам столько же времени. Ведь Гулиа начал заниматься этой темой еще в начале 1960-х.

Вариаторы, или устройства, которые позволяют плавно изменять передаточное отношение привода, получили широкое распространение на автомобилях сравнительно недавно. Подобно автоматической гидродинамической коробке передач, вариатор облегчает управление, но в отличие от нее демонстрирует лучшие показатели разгонной динамики и экономичности. Однако не лишен он и недостатков: диапазон регулирования передаточных отношений у вариаторной коробки передач обычно узок (4–6), а КПД невысок – около 0,85. Впрочем, каждый из этих показателей можно увеличить, но, увы, только за счет другого. Поиском разумного компромисса и занимаются сейчас конструкторы вариаторов, но Гулиа пошел другим путем. Он решил найти способ обойти существующие «вариаторные законы» и заставить этот упрямый механизм работать с максимальным диапазоном и максимальной отдачей на главных режимах. Годы исследований не ушли впустую: Гулиа нашел такой способ. но схема устройства была настолько непростой, что иногда и специалисты не могли до конца понять принципы ее работы. Тогда, чтобы «в доступной форме» доказать возможность существования такого устройства, Гулиа решил создать опытный образец.

При финансовой поддержке одной немецкой компании, ставшей совладельцем немецкого патента профессора, Гулиа в тандеме со своим аспирантом Иваном Бессудновым работали почти год над созданием этого устройства. Профессор признается, что сам не был до конца уверен в том, что аппарат будет работать, но его опасения не подтвердились. Первые же испытания доказали верность догадок Гулиа: супервариатор обладал прямо-таки фантастическими свойствами: диапазон 15–20, КПД на основных режимах – 0,97–0,98! как же такое стало возможным?

Планетарные чудеса

Опытный образец супервариатора

В основе всего этого беззакония лежат два сравнительно простых механизма – планетарный и дифференциальный, объединенные, правда, хитрым способом. За десятилетия работы с вариаторами профессор Гулиа пришел к выводу, что из всех их разновидностей лучший для автомобиля – планетарный, поскольку при передаточном отношении, близком к единице, КПД у него стремится к 100%. А автомобиль, как известно, наибольшие расстояния преодолевает именно на высоких передачах, когда передаточное отношение коробки приближается к единице. Среди вариаторов, которые могут работать по планетарной схеме, Гулиа выбрал дисковый, способный передавать внушительные мощности. Схема планетарного дискового вариатора (для простоты однорядного) изображена на рис., а рядом описан принцип его работы. По своим характеристикам такой дисковый планетарный вариатор хорош: при диапазоне, равном 10, он может работать с КПД 87–95%, но с помощью дифференциала «хорошиста» можно превратить в гениального «отличника».

Схема супервариатораВходной и выходной валы дискового вариатора связаны с центральными колесами дифференциала, а входной при этом еще вращается двигателем. от водила крутящий момент передается на выходной вал супервариатора через зубчатую передачу. Если бы передаточное отношение вариатора было равно единице, то все валы вращались бы с одинаковой скоростью

Схема объединения дифференциала и планетарного вариатора изображена на рисунке. Если бы передаточное отношение вариатора было равно единице, то все валы вращались бы с одинаковой скоростью, а КПД был бы равен 100%. Но передаточное отношение вариатора больше единицы, поэтому ведомый вал дискового вариатора вращается медленнее ведущего, а ведомый вал супервариатора, исходя из особенностей работы планетарного механизма, будет вращаться медленнее ведущего и быстрее ведомого дискового вариатора. Стало быть, диапазон всего устройства уменьшится по сравнению с дисковым, но зато КПД станет выше – за счет того, что через вариатор теперь будет проходить только часть мощности, а остальная пойдет напрямую от двигателя к ведомому валу. «КПД повысился, диапазон сузился – все как в обычном вариаторе», – может возразить читатель. Пока так и есть, но, чтобы из вариатора сделать супервариатор, достаточно проделать с ним два хитрых «финта». Во-первых, нужно превратить понижающий режим работы в повышающий (конструкция разработанного Гулиа устройства это позволяет), а во-вторых, еще и сузить его диапазон – для увеличения КПД. При этом даже если этот суженный диапазон составит всего 1,5–2, то, используя на первом этапе работы вариатор без дифференциала с диапазоном около 10, а на втором – с дифференциалом и с суженным диапазоном, в результате, согласно теории замкнутых дифференциальных передач, мы получим диапазон около 20. И при этом на основных режимах работы КПД будет выше 97%!

Схема суперавтомобиля ГулиаОбъединив супермаховик и супервариатор в одну схему, можно значительно снизить расход топлива: до 1,2 л на 100 км при использовании дизельного двигателя и до 0,9 л на 100 км при применении топливных элементов. Так что заправлять автомобили будущего топливом придется в несколько раз реже

Представленная на рисунке схема носит упрощенный характер: на самом деле изобретенный Гулиа супервариатор куда сложнее. Более подробно с устройством этого механизма можно ознакомиться в новом издании книги Гулиа «В поисках "энергетической капсулы"», которое появится к лету 2006 года (издательство ЭНАС). В оригинале базовый планетарный вариатор является многодисковым (с тремя и более рядами дисков), а его дифференциальный механизм выполнен с применением вместо конических зубчатых колес цилиндрических, которые проще, технологичнее и экономичнее. но сути дела это не меняет. На основных режимах работы КПД вариатора составляет 0,97–0,98, понижаясь лишь до 0,87 в режимах, где требуется высокое передаточное число (например, при трогании с места).

Сейчас профессор Гулиа патентует свое изобретение в ведущих странах мира, чтобы не повторилась та несправедливая история с супермаховиком, и ищет будущих партнеров. Если изобретением заинтересуются такие высокотехнологические производители коробок передач, как, например, ZF Friedrichshafen, супервариатору уготовано великое будущее. Но Гулиа не собирается на этом останавливаться. «Если объединить достоинства супервариатора и супермаховика, то можно создать суперавтомобиль», – говорит ученый.

На пути к пределу экономичности

Еще одна схема суперавтомобиля Гулиа

Когда профессор Гулиа начинает рассказывать о проекте «суперавтомобиля», можно подумать, что он писатель-фантаст, а не ученый. Слишком удивительными кажутся его выкладки. «В одном из номеров «Популярной механики» (№7, 2005, с. 16) вы писали про карбоновое нановолокно, – говорит профессор. – Если из такого материала навить супермаховик, то его удельная энергия достигнет 1 Мвт*ч/кг, или в тысячи раз больше, чем у самых перспективных аккумуляторов! Это значит, что на таком накопителе массой в 150 кг легковой автомобиль сможет пройти с одной зарядки свыше 2 миллионов километров – больше, чем способно выдержать шасси. То есть теоретически уже сейчас можно создавать автомобили, которые в течение всего срока службы не требовали бы никакого топлива. Беда в том, что заряжать такие накопители будет не от чего: мощность всех автомобилей в мире в десятки раз больше мощности всех электростанций». Поэтому в качестве альтернативы такой фантастической машине Гулиа предлагает более реальный проект автомобиля: его заправлять топливом все-таки придется, но раза в три реже, чем обычное авто.

Максимальный КПД современного бензинового двигателя всего 25–30%, дизельного выше – около 40%, но беда в том, что реально в городе (даже без учета пробок) двигатель работает с КПД около 7%. Чтобы переводить тепловую энергию топлива в механическую максимально выгодно, надо заставить двигатель работать в оптимальном режиме, близком к максимальной мощности. Если бы автомобиль был оснащен специальным накопителем, с его помощью можно было бы собирать энергию от двигателя, работающего в режиме максимального КПД, а уже из накопителя расходовать ее на движение автомобиля.

«Такая схема позволила бы сократить расход топлива как минимум втрое», – рассказывает Гулиа. «Нурбей Владимирович, но ведь уже существуют различные гибридные автомобили, которые работают по такой схеме, однако ждать серьезного снижения расхода топлива от них не приходится». – «Вы правы. но в современных гибридных автомобилях механическую энергию двигателя приходится преобразовывать в электрическую, а затем снова в механическую. Это приводит к слишком большим потерям – энергетическую «пошлину» платить надо. Я же говорю о накопителе механической энергии – супермаховике, работающем в паре с супервариатором».

Опытные образцы подобных автомобилей, оказывается, уже пыталась создать американская компания United technologies, и ей удалось достичь расхода дизельного топлива 3 л на 100 км для автомобиля массой 1500 кг. Но система была достаточно сложна и дорога: в частности, тут были использованы электрогенераторы и полномоментные (без коробки передач) тяговые двигатели, что и не позволило извлечь максимум достоинств из этой схемы. Именно изобретенный супервариатор призван сделать автомобиль куда привлекательнее. При такой схеме работы двигатель периодически автоматически включается и, работая в оптимальном режиме, «дополняет» энергию в накопитель. Кроме того, в этой схеме осуществляется рекуперация энергии на спусках и торможениях, что ведет к фантастической экономии топлива. По данным Гулиа, обычный автомобиль может при этом расходовать всего лишь 1,2 л дизельного топлива на 100 км. но самое любопытное, что это еще не предел экономичности. Если вместо двигателя использовать более экономичные топливные элементы с КПД около 56% (при работе на обычном топливе), то можно достичь еще большей экономичности – до 0,85 л солярки на 100 км! Пожалуй, это реальный ответ повышению цен на автомобильное топливо...

Март 2006

Этапы большого пути

1939. Родился в Тбилиси (там же окончил школу и Политехнический институт).1961. Сделал первое изобретение, затем изобретает вариаторы новых конструкций.1962. Поступает в аспирантуру в Москве, через 3 года защищает кандидатскую диссертацию, спустя еще 8 лет – докторскую.1964–1984. Подает заявку на изобретение супермаховика: из-за затянувшейся экспертизы получает патент только через 20 лет.1978. Начинает работать в Московском государственном индустриальном университете (МГИУ) профессором кафедры «Автомобили и двигатели». по настоящее время – заведующий кафедры «Детали машин».2003. Подает международную заявку на изобретение супервариатора, по которой в 2005 году началось патентование в России и за рубежом.

Планетарный дисковый вариатор

От двигателя вращение подается на входной вал вариатора, на котором жестко закреплены внутренние диски. Они заставляют вращаться конические сателлиты. За счет того, что внешние диски неподвижны, сателлиты участвуют не только в орбитальном движении, вращая водило (выходной вал), но и вращаются вокруг своей оси. Изменение передаточного отношения в механизме обеспечивается за счет радиального перемещения сателлитов на водиле.

www.perunica.ru

Супертехника от супермена: Супермаховик и супервариатор для суперавтомобиля

Во времена расцвета античной культуры, когда примером для подражания считался человек, совершенный как физически, так и духовно, ученые, вероятно, были такими же, как профессор Нурбей Гулиа. Штангист и морж, уважаемый педагог и прекрасный рассказчик, автор как научных, так и художественных книг, а также изобретатель техники, нашедшей широчайшее применение, — все это о нем.

Если бы профессор Нурбей Гулиа жил на Западе, то наверняка был бы мультимиллионером. Супермаховик, который он изобрел в 1964 году, давно применяется во всем мире, что, однако, никак не отразилось на благосостоянии ученого. Из-за бюрократизма советской патентной системы патент был выдан автору… только через 20 лет после подачи заявки, а за эти годы срок действия документа истек. но профессор взял реванш. Спустя десятилетия он изобрел (и сейчас патентует во многих странах) «супервариатор», который обладает настолько фантастическими характеристиками, что в полной мере оправдывает свою щегольскую приставку.

Разрушитель законов

Когда к нам в редакцию пришло письмо с описанием устройства под названием «супервариатор», мы решили, что это очередная профанация вроде вечного двигателя и гравитолета. Но внизу стояла подпись «Нурбей Гулиа», что заставило взглянуть на устройство по‑другому. Тем не менее, несмотря на реноме ученого, его изобретение продолжало казаться абсолютной фантастикой. Крупные компании, специализирующиеся на выпуске коробок передач и вариаторов, тратят огромные деньги на исследования, и вдруг некий российский изобретатель разрабатывает продукт, который по основным показателям заметно превосходит модели ведущих производителей. Разве такое возможно? Впрочем, с другой стороны, вряд ли в мире можно найти ученого, который посвятил бы вариаторам столько же времени. Ведь Гулиа начал заниматься этой темой еще в начале 1960-х.

Вариаторы, или устройства, которые позволяют плавно изменять передаточное отношение привода, получили широкое распространение на автомобилях сравнительно недавно. Подобно автоматической гидродинамической коробке передач, вариатор облегчает управление, но в отличие от нее демонстрирует лучшие показатели разгонной динамики и экономичности. Однако не лишен он и недостатков: диапазон регулирования передаточных отношений у вариаторной коробки передач обычно узок (4−6), а КПД невысок — около 0,85. Впрочем, каждый из этих показателей можно увеличить, но, увы, только за счет другого. Поиском разумного компромисса и занимаются сейчас конструкторы вариаторов, но Гулиа пошел другим путем. Он решил найти способ обойти существующие «вариаторные законы» и заставить этот упрямый механизм работать с максимальным диапазоном и максимальной отдачей на главных режимах. Годы исследований не ушли впустую: Гулиа нашел такой способ. но схема устройства была настолько непростой, что иногда и специалисты не могли до конца понять принципы ее работы. Тогда, чтобы «в доступной форме» доказать возможность существования такого устройства, Гулиа решил создать опытный образец.

При финансовой поддержке одной немецкой компании, ставшей совладельцем немецкого патента профессора, Гулиа в тандеме со своим аспирантом Иваном Бессудновым работали почти год над созданием этого устройства. Профессор признается, что сам не был до конца уверен в том, что аппарат будет работать, но его опасения не подтвердились. Первые же испытания доказали верность догадок Гулиа: супервариатор обладал прямо-таки фантастическими свойствами: диапазон 15−20, КПД на основных режимах — 0,97−0,98! как же такое стало возможным?

Планетарные чудеса

В основе всего этого беззакония лежат два сравнительно простых механизма — планетарный и дифференциальный, объединенные, правда, хитрым способом. За десятилетия работы с вариаторами профессор Гулиа пришел к выводу, что из всех их разновидностей лучший для автомобиля — планетарный, поскольку при передаточном отношении, близком к единице, КПД у него стремится к 100%. А автомобиль, как известно, наибольшие расстояния преодолевает именно на высоких передачах, когда передаточное отношение коробки приближается к единице. Среди вариаторов, которые могут работать по планетарной схеме, Гулиа выбрал дисковый, способный передавать внушительные мощности. Схема планетарного дискового вариатора (для простоты однорядного) изображена на рис. 1, а рядом описан принцип его работы. По своим характеристикам такой дисковый планетарный вариатор хорош: при диапазоне, равном 10, он может работать с КПД 87−95%, но с помощью дифференциала «хорошиста» можно превратить в гениального «отличника».

Схема объединения дифференциала и планетарного вариатора изображена на рис. 2. Если бы передаточное отношение вариатора было равно единице, то все валы вращались бы с одинаковой скоростью, а КПД был бы равен 100%. Но передаточное отношение вариатора больше единицы, поэтому ведомый вал дискового вариатора вращается медленнее ведущего, а ведомый вал супервариатора, исходя из особенностей работы планетарного механизма, будет вращаться медленнее ведущего и быстрее ведомого дискового вариатора. Стало быть, диапазон всего устройства уменьшится по сравнению с дисковым, но зато КПД станет выше — за счет того, что через вариатор теперь будет проходить только часть мощности, а остальная пойдет напрямую от двигателя к ведомому валу. «КПД повысился, диапазон сузился — все как в обычном вариаторе», — может возразить читатель. Пока так и есть, но, чтобы из вариатора сделать супервариатор, достаточно проделать с ним два хитрых «финта». Во‑первых, нужно превратить понижающий режим работы в повышающий (конструкция разработанного Гулиа устройства это позволяет), а во-вторых, еще и сузить его диапазон — для увеличения КПД. При этом даже если этот суженный диапазон составит всего 1,5−2, то, используя на первом этапе работы вариатор без дифференциала с диапазоном около 10, а на втором — с дифференциалом и с суженным диапазоном, в результате, согласно теории замкнутых дифференциальных передач, мы получим диапазон около 20. И при этом на основных режимах работы КПД будет выше 97%!

Представленная на рисунке 2 схема носит упрощенный характер: на самом деле изобретенный Гулиа супервариатор куда сложнее. Более подробно с устройством этого механизма можно ознакомиться в новом издании книги Гулиа «В поисках «энергетической капсулы»», которое появится к лету 2006 года (издательство ЭНАС). В оригинале базовый планетарный вариатор является многодисковым (с тремя и более рядами дисков), а его дифференциальный механизм выполнен с применением вместо конических зубчатых колес цилиндрических, которые проще, технологичнее и экономичнее. но сути дела это не меняет. На основных режимах работы КПД вариатора составляет 0,97−0,98, понижаясь лишь до 0,87 в режимах, где требуется высокое передаточное число (например, при трогании с места).

Сейчас профессор Гулиа патентует свое изобретение в ведущих странах мира, чтобы не повторилась та несправедливая история с супермаховиком, и ищет будущих партнеров. Если изобретением заинтересуются такие высокотехнологические производители коробок передач, как, например, ZF Friedrichshafen, супервариатору уготовано великое будущее. Но Гулиа не собирается на этом останавливаться. «Если объединить достоинства супервариатора и супермаховика, то можно создать суперавтомобиль», — говорит ученый.

На пути к пределу экономичности

Когда профессор Гулиа начинает рассказывать о проекте «суперавтомобиля», можно подумать, что он писатель-фантаст, а не ученый. Слишком удивительными кажутся его выкладки. «В одном из номеров «Популярной механики» (№7, 2005, с. 16) вы писали про карбоновое нановолокно, — говорит профессор. — Если из такого материала навить супермаховик, то его удельная энергия достигнет 1 Мвт*ч/кг, или в тысячи раз больше, чем у самых перспективных аккумуляторов! Это значит, что на таком накопителе массой в 150 кг легковой автомобиль сможет пройти с одной зарядки свыше 2 миллионов километров — больше, чем способно выдержать шасси. То есть теоретически уже сейчас можно создавать автомобили, которые в течение всего срока службы не требовали бы никакого топлива. Беда в том, что заряжать такие накопители будет не от чего: мощность всех автомобилей в мире в десятки раз больше мощности всех электростанций». Поэтому в качестве альтернативы такой фантастической машине Гулиа предлагает более реальный проект автомобиля: его заправлять топливом все-таки придется, но раза в три реже, чем обычное авто.

Максимальный КПД современного бензинового двигателя всего 25−30%, дизельного выше — около 40%, но беда в том, что реально в городе (даже без учета пробок) двигатель работает с КПД около 7%. Чтобы переводить тепловую энергию топлива в механическую максимально выгодно, надо заставить двигатель работать в оптимальном режиме, близком к максимальной мощности. Если бы автомобиль был оснащен специальным накопителем, с его помощью можно было бы собирать энергию от двигателя, работающего в режиме максимального КПД, а уже из накопителя расходовать ее на движение автомобиля. «Такая схема позволила бы сократить расход топлива как минимум втрое», — рассказывает Гулиа. «Нурбей Владимирович, но ведь уже существуют различные гибридные автомобили, которые работают по такой схеме, однако ждать серьезного снижения расхода топлива от них не приходится». — «Вы правы. но в современных гибридных автомобилях механическую энергию двигателя приходится преобразовывать в электрическую, а затем снова в механическую. Это приводит к слишком большим потерям — энергетическую «пошлину» платить надо. Я же говорю о накопителе механической энергии — супермаховике, работающем в паре с супервариатором». Опытные образцы подобных автомобилей, оказывается, уже пыталась создать американская компания United technologies, и ей удалось достичь расхода дизельного топлива 3 л на 100 км для автомобиля массой 1500 кг. Но система была достаточно сложна и дорога: в частности, тут были использованы электрогенераторы и полномоментные (без коробки передач) тяговые двигатели, что и не позволило извлечь максимум достоинств из этой схемы. Именно изобретенный супервариатор призван сделать автомобиль куда привлекательнее. При такой схеме работы (рис. 4) двигатель периодически автоматически включается и, работая в оптимальном режиме, «дополняет» энергию в накопитель. Кроме того, в этой схеме осуществляется рекуперация энергии на спусках и торможениях, что ведет к фантастической экономии топлива. По данным Гулиа, обычный автомобиль может при этом расходовать всего лишь 1,2 л дизельного топлива на 100 км. но самое любопытное, что это еще не предел экономичности. Если вместо двигателя использовать более экономичные топливные элементы (рис. 3) с КПД около 56% (при работе на обычном топливе), то можно достичь еще большей экономичности — до 0,85 л солярки на 100 км! Пожалуй, это реальный ответ повышению цен на автомобильное топливо…

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2006).

www.popmech.ru

Клиноременной вариатор | Трансмиссия

Передачи такого типа применяются в основном на снегоходах, мотоциклах, легковых автомобилях, причем доля автомобилей с клиноременным вариатором в мировом выпуске составляла по некоторым данным около 2% в 2003 г. Схема клиноременного вариатора, не имеющего внешней САУ, приведена на рис. б. На ведущем валу 10 установлен ведущий шкив 11, половина которого может перемещаться вдоль вала. Такой же шкив 16 установлен на ведомом валу 17. Крутящий момент между шкивами передается ремнем 15.

Схемы фрикционных бесступенчатых передач

Рис. Схемы фрикционных бесступенчатых передач:а — торового вариатора; б — клиноременного вариатора с внутренней САУ; 1 — вал вариатора: 2, 14, 18 — пружины; 3, 17 — ведомые валы; 4, 6 — ведущие диски; 5 — ведомый диск; 7 — нагружающее устройство; 8, 10 — ведущие валы; 9 — ролики; 11 — ведущий шкив; 12 — грузы центробежного регулятора; 13 — полость с разрежением; 15 — ремень; 16 — ведомый шкив

При разгоне автомобиля на ведущий шкив действуют силы от грузов 12 центробежного регулятора и от разрежения в полости 13, соединенной с впускным коллектором двигателя. Сумма этих сил, преодолевая силу пружин 14 и 18, сдвигает половины ведущего шкива и раздвигает половины ведомого шкива. Так происходит бесступенчатое изменение передаточного числа, причем обычно так же, как и у горового вариатора, симметрично относительно единицы.

Введение центробежного регулятора, создающего значительное усилие, сдвигающее ведущий шкив и тем самым уменьшающее передаточное число с увеличением скорости вращения ведущего шкива, превращает несаморегулируемый клиноременный вариатор в саморегулируемую (например, ГДТ) передачу. Такое решение (без внешней САУ) позволяет создать относительно простую бесступенчатую передачу, подучившую широкое применение на снегоходах (в том числе «Буран» Рыбинского завода) и мотоциклах, а также на легковых автомобилях особо малого класса фирмы «ДАФ», Голландия, а затем и «Вольво» (модель 343), Швеция.

Часто на снегоходах и мотоциклах такой клинорсмснный вариатор используется без сцепления, а функции сцепления при трогании с места выполняет ремень. На режиме холостого хода двигателя ремень свободно лежит на подшипнике ведущего вала. При увеличении угловой скорости вала двигателя ремень, сжимаемый ведущим шкивом, передает тяговую силу на ведомый шкив, а значит и на ведущие колеса или гусеницу. Конечно, пробуксовывание боковых поверхностей ремня относительно вращающихся дисков ведущего шкива приводит к значительным износам и сокращению срока службы ремня.

Кроме этого недостатка, не имеющегося у легковых автомобилей, использующих сцепление или ГДТ, клиноременному вариатору без внешней САУ присуще значительное недоиспользование поля передаточных чисел. В частности, без внешней САУ невозможен быстрый выход на режим максимальной мощности при максимальном передаточном числе, что приводит к более медленному разгону. В снегоходах и мотоциклах этот недостаток частично устраняется использованием специальной конструкции центробежного регулятора, обеспечивающей получение обратной прозрачности. При этом на ведущий шкив некоторое время передается крутящий момент, намного больший, чем максимальный момент двигателя.

У многих современных вариаторов оба шкива имеют гидроцилиндры и сдвигаются-раздвигаются давлением жидкости, изменяемым внешней САУ с электронным блоком.

При этом поле передаточных чисел используется в значительно более широких пределах. Так, при полной подаче топлива разгон вначале происходит при наибольшем передаточном числе клиноременного вариатора, но при приближении к максимальной частоте вращения двигателя САУ обеспечивает плавное уменьшение передаточною числа. На максимальную частоту вращения коленчатого вала двигатель выходит не при 29 км/ч, а при 80 км/ч. Это приводит к существенному снижению шумности двигателя в процессе разгона автомобиля при сохранении высокой тяговой силы, поскольку с уменьшением передаточного числа клиноременного вариатора уменьшается коэффициент учета вращающихся масс. В соответствии с современными представлениями используется также зона повышающих передач, обеспечивающих улучшение топливной экономичности автомобиля.

Трансмиссия с клиноременным вариатором фирмы «Ниссан»

Рис. Трансмиссия с клиноременным вариатором фирмы «Ниссан» (а) и металлический ремень VDT (б):1 — гидроцилиндр перемещения ведущего шкива; 2— фрикцион переднего хода; 3 — фрикцион заднего хода; 4 — гидротрансформатор; 5 — насос САУ; 6 — гидроцилиндр перемещения ведомого шкива; 7 — двухступенчатая главная передача; 8 — дифференциал; 9 — металлические звенья; 10 — стальные многослойные ленты; 11 — поверхность контакта с конусной поверхностью шкива

На рисунке а представлена коробка передач с клиноременным вариатором фирмы «Ниссан». В этой конструкции, как и в ГМП типа ГСК, при трогании с места и движении передним ходом сначала включается фрикцион переднего хода 2, а затем при увеличении подачи топлива происходит троганис с места, причем работа буксования происходит в ГДТ. У ведущего и ведомого шкивов установлены гидроцилиндры 1 и 6 для сдвигания-раздвигания шкивов.

Наружные диаметры гидроцилиндров увеличены до наружных диаметров шкивов, что позволяет применять сравнительно невысокие давления для перемещения шкивов. Применение внешней САУ с электронным блоком (не показаны на рис. а) позволяет значительно более полно, чем в конструкциях без внешней САУ, использовать иоле передаточных чисел.

Конструкции вариаторов с раздвигаемыми шкивами продолжают совершенствоваться, в частности, в направлении увеличения диапазона передаточных чисел. Так, например, фирма «Лук» наладила выпуск вариатора «Мультитрон и к» с гибким элементом в виде многорядной цепи фирмы «ПИВ» вместо ремня. Этот вариатор имеет КПД 88…93%, диапазон передаточных чисел — 6,0…6,2.

Ранее применялись резинокордовые ремни. Они имели трапецеидальное сечение и выполнялись зубчатыми для большей гибкости при высокой поперечной жесткости. Они работали на растяжение, передавая и силу предварительного натяжения и силу тяги, но имели низкие износостойкость и прочность. Обычно в современных автомобильных клиноременных вариаторах применяют металлический ремень фирмы «Ван Дорн Трансмишен» (VDT). Ремень состоит (рис. б) из двух многослойных металлических лент 10, на которые вплотную друг к другу установлены металлические звенья 9 особой формы. Ленты работают на растяжение, воспринимая силу предварительного натяжения, а звенья работают на сжатие, передавая силу тяги. КПД такого вариатора составляет 85…90%, диапазон передаточных чисел — 5,0…5,8.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Гидравлический вариатор (варианты)

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено в основном для использования на автомобильном и другом транспорте. Гидравлический вариатор содержит регулируемый гидронасос и гидромотор, расположенные соосно друг другу и выполненные по схеме "качающаяся шайба" или "вращающаяся косая шайба". Цилиндры (15) гидронасоса и гидромотора расположены на одинаковом расстоянии от их общей оси. В автомобилях повышенной проходимости или в гусеничных машинах возможна работа гидронасоса на два или более гидромотора, в частности регулируемых, для управляемого распределения крутящего момента. Изобретение позволяет повысить КПД вариатора. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к трем классам: функционально - к вариаторам, по принципу действия - к обратимым пневмо-, гидромашинам и гидропередачам. И в то же время не соответствует ни одному из этих классов. Возможно оно образует новый подкласс вариаторов, поэтому формула изобретения не содержит ограничительной части, а только отличительную.

Известны гидропередачи, состоящие из гидронасоса, в частности регулируемого, и гидромотора, соединенных трубопроводами с запорными и коммуникационными элементами. Например, по патенту России №2052359 - аналог, или патенту №2098292 - прототип.

Их недостатками являются сравнительно низкий кпд и небольшой ресурс.

В современных условиях с изобретением механизма "качающейся шайбы", синтетических смазочных жидкостей, обладающих малым внутренним трением и высокой смазывающей свособностью, добавок - модификаторов трения, добавок, повышающих герметичность (микротефлон, высокомолекулярные цепочки, фуллерены), а также износостойких материалов и покрытий появилась возможность создать гидропередачу, приближающуюся по кпд и ресурсу к традиционным зубчатым коробкам передач. Особенно при отсутствии соединительных трубопроводов, коммуникационных элементов и специальных мерах по уменьшению местных гидродинамических сопротивлений (клапаны, золотники). Последнее и является сущностью данного изобретения.

А именно: регулируемый гидронасос и гидромотор выполнены по схеме "качающаяся шайба" или "вращающаяся косая шайба" (схема, обратная качающейся шайбе, т.е. угловой вал неподвижен, а блок цилиндров и шайба синхронно вращаются в разных плоскостях). Эти схемы отличаются тем, что обуславливают очень малые боковые нагрузки в паре "цилиндр-поршень", особенно если применить усовершенствованную кинематику, описанную автором в отдельном изобретении "Двигатель", а следовательно - малые потери на трение и малый износ.

Схема вращающейся косой шайбы конструктивно удобнее, т.к. не требуются золотники или клапаны, а фланец имеет простую плоскую поверхность с дугообразными вырезами и обеспечивает меньшее гидродинамическое сопротивление.

Для уменьшения гидродинамического сопротивления гидронасос и гидромотор расположены соосно и навстречу друг другу, примыкая к общему двустороннему фланцу, а их цилиндры расположены на одинаковом расстоянии от этой оси. При этом жидкость, выдавливаемая из цилиндра насоса, напрямую, почти без местных сопротивлений входит в цилиндр мотора, являясь как бы жидким штоком. Для уменьшения гидродинамического сопротивления при несовпадении цилиндров насоса и мотора (блоки цилиндров вращаются с разной скоростью) концы цилиндров, примыкающие к двустороннему фланцу, расширены и имеют вид сектора, ограниченного двумя дугами.

Для автомобилей повышенной проходимости возможен вариант, когда один гидронасос работает на два или более гидромотора. В этом случае фланец может иметь три или более рабочих поверхностей, соединенных внутренними каналами. Кпд такого вариатора будет несколько ниже.

В такой схеме возможно применение гидромоторов разной производительности, что приведет к разному распределению крутящего момента по мостам. Если один или оба мотора будут регулируемой производительности, то распределение момента можно менять в широких пределах.

Если применить двусторонний фланец с дополнительными каналами (например, наружными трубами), соединяющими два одинаковых гидромотора последовательно с помощью соответствующих коммуникационных элементов, то они будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. То есть будет выполняться функция блокировки межмостового дифференциала. Хотя, если направления вращения моторов выбрать одинаковыми, эту функцию можно обеспечить механическим способом, расположив на блоках цилиндров зубчатые венцы и добавив скользящий вал с двумя паразитными шестернями малого диаметра.

Вариатор может быть заполнен гидрожидкостью полностью и должен иметь в этом случае для компенсации теплового расширения жидкости мембрану или расширительную полость, соединенную с основной полостью корпуса вариатора небольшим отверстием.

Для поддавливания жидкости во время фазы разрежения с целью уменьшения вероятности пенообразования и для компенсации утечек вращающийся блок цилиндров гидронасоса имеет на внешней или внутренней поверхности наклоненные навстречу движению патрубки или отверстия, соединенные с цилиндрами через обратные клапаны. Лучше расположить их на внутренней поверхности, тогда центробежная сила будет способствовать поддавливанию, а проток жидкости через подшипники будет лучше охлаждать их.

И/или такой патрубок или отверстие, наклоненные навстречу движению жидкости и соединенные через обратный клапан со всасывающей полостью гидронасоса, имеют снаружи двусторонний фланец. Поскольку жидкость внутри вырезов двустороннего фланца не только переходит из насоса в мотор, но и совершает вместе с ними довольно интенсивное вращательное движение, можно использовать эту скорость для облегчения функции поддавливания. Для чего внутри полости всасывания (разрежения) фланца имеется эжекторный патрубок, направленный по движению жидкости в этой полости.

Кпд будет несколько выше, если корпус вариатора будет заполнен жидкостью частично, лишь настолько, чтобы смазывать кинематику масляным туманом, а еще лучше - ниже уровня вращающихся блоков цилиндров. Однако в этом случае потребуется дополнительный гидронасос небольшой (0,1% от передаваемой мощности) производительности простейшей конструкции (паразитная шестерня большого диаметра), соединенный с полостью всасывания в двустороннем фланце через обратный клапан и имеющий предохранительный клапан на случай включения заднего хода.

Желательно при этом выделить в полости всасывания сборник воздуха (дополнительная полость в верхней части), который имеет вверху перепускной клапан для выпуска воздуха и излишков жидкости. Клапан соединен с каналом смазки кинематики, который при включении заднего хода перекрывается простейшим запорным устройством (шток с функцией заложника).

Предохранительный клапан дополнительного насоса также соединен с каналом смазки кинематики, но после запорного устройства, чтобы смазывать кинематику в режиме заднего хода.

Расположение полости всасывания в двустороннем фланце при этом следует выбрать таким, чтобы вращение жидкости в нем было "снизу-вверх" (это зависит от направления наклона вращающейся косой шайбы).

Впуск жидкости от дополнительного гидромотора желательно сделать в средней части сборника воздуха.

Выбор варианта заполнения вариатора зависит от величины внутреннего трения располагаемой гидрожидкости. Следует отдать предпочтение более дорогим, но более качественным жидкостям в пользу более простого, надежного и дешевого конструктивного варианта вариатора (особенно, если учесть возможный прогресс в области гидрожидкости и добавок).

Данный вариатор заменяет 6 устройств сразу:

1 - сцепление

2 - механический вариатор

3 - реверс (механические вариаторы его, как правило, не имеют)

4 - рабочие тормоза (неограниченно эффективное торможение двигателем)

5 - АнтиБлокировочную Систему (при автоматическом управлении вариатором, что подразумевается)

6 - ручной тормоз

А для автомобилей повышенной проходимости вариатор заменяет сразу 11 устройств. В дополнение к перечисленным еще:

7 - раздаточная коробка

8 - понижающая передача

9 - межмостовой дифференциал

10 - блокиратор межмостового дифференциала (вариант)

11 - устройство отключения полного привода (даже лучше - любое плавное распределение крутящего момента по мостам, причем изменяемое непосредственно во время движения. И даже возможность включить мосты враздрай, что в сочетании с устройством подруливания задних колес может придать автомобилю немыслимые ранее свойства - движение с пробуксовкой боком и разворот на месте.).

На фиг.1 упрощенно изображен вариатор. На фиг.2 - вид на блок цилиндров 15 со стороны двустороннего фланца - показаны расширения цилиндров в форме сектора. На фиг.3 изображен двусторонний фланец 1 с прорезями 20. На фиг.4 - такой же фланец для двух гидромоторов, где в нижней части не прорези, а углубления 21 (что показано точечной штриховкой), а внутри имеются каналы 22.

Вариатор на фиг.1 состоит из двустороннего фланца 1, зажатого между двумя кожухами 2 и 3 (показаны фрагментарно, могут быть идентичными), образующими в совокупности корпус вариатора. На фланце имеются два цилиндрических кронштейна 4 и 5, к одному из которых жестко, а к другому на плоском (цилиндрическом) шарнире 6 крепятся диски 7 с заранее закрепленными на них на подшипниках 8 вращающимися косыми шайбами (далее - шайбы) 9, 10. К каждой шайбе прикреплен шарнир кардана 11 (показан условно) и штоки 12 с шаровыми шарнирами на концах 13. Штоки соединяют шайбу с поршнями 14, находящимися в блоках цилиндров 15 (блоки цилиндров для насоса и мотора могут быть идентичными). Блоки закреплены на цилиндрических кронштейнах 4, 5 на подшипниках 16. Внутренние обоймы шарниров кардана закреплены на шайбах 9, 10.

Положение шарнирно закрепленного диска 7 можно менять, сдвигая кольцо 17, соединенное с диском штоком 18 с двумя шаровыми шарнирами 19.

Работает вариатор так: при вращении блока цилиндров 15 гидронасоса его вращение через шарнир кардана 11 передается шайбе 9, которая через штоки 12 сообщает поршням 14 возвратно-поступательное движение. Поршни, проходя вместе с блоком цилиндров мимо прорезей 20 в двустороннем фланце 1, выдавливают жидкость в блок цилиндров гидромотора, приводя его во вращение.

Во второй полуфазе вращения жидкость совершает обратный ход.

Меняя угол наклона шарнирно закрепленного диска 7, меняем производительность гидронасоса, и следовательно, угловую скорость гидромотора. Осуществляется передача вращения с нужным передаточным отношением.

Максимальный кпд будет в режиме, близком к "прямой передаче", и достигнет предположительно 95-97%.

Вариатор с двумя моторами можно поставить и на обычную машину, там он будет заменять еще и главную передачу и дифференциал (т.е. мост). Кпд будет несколько меньше, чем у вариатора с одним мотором, но ведь и главная передача тоже снижает кпд.

Вариатор с 4-я моторами на автомобиле-вездеходе будет заменять все! В том числе передний и задний мосты. И может даже приводы со шрус ШРУС. Правда, в последнем случае появятся ненадежные шланги и дополнительное сопротивление.

Для гусеничных машин целесообразно использовать два отдельных вариатора. При этом желательна поперечная компоновка двигателя с валом, выступающим с двух концов (например, по изобретению автора Двигатель).

1. Гидравлический вариатор, содержащий регулируемый (регулируемые) гидронасос и гидромотор, расположенные соосно навстречу друг другу, отличающийся тем, что они выполнены по схеме "качающаяся шайба" или "вращающаяся косая шайба", причем их цилиндры расположены на одинаковом расстоянии от их общей оси.

2. Вариатор по п.1, отличающийся тем, что концы цилиндров, обращенные к фланцу, расширены и имеют вид сектора, ограниченного двумя дугами.

3. Гидравлический вариатор, содержащий регулируемый (регулируемые) гидронасос и гидромотор, расположенные соосно навстречу друг другу, отличающийся тем, что имеет два или более гидромоторов, а фланец имеет три или более рабочих поверхностей, прорези в которых соединены внутренними каналами.

4. Вариатор по п.3, отличающийся тем, что имеет дополнительные каналы во фланце и коммуникационные элементы, имеющие возможность соединять два или более гидромоторов последовательно.

5. Вариатор по п.3, отличающийся тем, что при работе на два гидромотора они имеют одинаковое направление вращения и снабжены зубчатыми венцами, а вариатор имеет входящий вал с двумя паразитными зубчатыми колесами, имеющими возможность входить в зацепление с упомянутыми венцами.

www.findpatent.ru

Основные экспериментальные характеристики нового адаптивного вариатора

Нурбей Гулиа, Дмитрий КОВЧЕГИН, Сергей Юрков

Мы уже публиковали материалы по новому адаптивному фрикционному вариатору и его перспективах для бесступенчатой трансмиссии автомобиля. В этих материалах были приведены схемы как самого вариатора, так и бесступенчатой коробки передач на его основе. Также была приведена схема стенда для испытаний нового вариатора [1, 2]. На этом стенде и были получены основные экспериментальные характеристики вариатора, которые предназначены для расчета и проектирования подобных вариаторов.

Новый вариатор был изготовлен на автомобильном заводе АМО ЗИЛ в Москве и испытан в стендовых условиях. Фиксировались следующие показатели: частота вращения и крутящий момент на входном и выходном валах; по этим данным вычислялись такие важные показатели как КПД, передаточное отношение кинематическое i (или без нагрузки на выходном валу), и реальное iр, т.е. с учетом проскальзывания, вызванного работой под нагрузкой. Кроме того, было осуществлено фиксирование ряда передаточных отношений вариатора, и определены значения коэффициентов упругогидродинамического (УГД) трения и проскальзывания для этих передаточных отношений.

Здесь следует отметить, что последний эксперимент весьма затруднен для адаптивных, а тем более планетарных вариаторов, ввиду того, что передаточное отношение там меняется автоматически, а кроме того имеются два вида последовательно работающих фрикционных контакта – наружный (на внутреннем центральном колесе) и внутренний (на внешнем центральном колесе). Так как эти контакты находятся при оптимизированном нажиме, т.е. примерно в одинаковой степени загружены, то в качестве показателя скольжения брался обобщенный показатель скольжения, равный половинному значению суммарного проскальзывания в вариаторе для каждого контакта. Значение этих коэффициентов трения в наружном и внутреннем контактах – fн и fв, сравнивались с ранее полученными коэффициентами fн проф. X. Воячеком и проф. Н.В. Гулиа для различных проскальзываний.

На графиках рис. 1 и рис. 2 представлены зависимости крутящих моментов на выходном валу Т и КПД η от частоты вращения n для двух типов рабочих смазок. На рис. 1 вариатор смазывался моторным маслом М-8, а на рис. 2 – высокотяговой смазкой (трактантом) «Сантотрак-50» (Santotrac-50), предназначенной специально для вариаторов, и изготовляемой в США фирмой Findett Corporation. Кроме того, учитывая несимметричность системы отбора момента при вращении валов вариатора в разных направлениях, опыты были проведены при вращении их в двух различных направлениях. Кривая 1 характеризует КПД вариатора, кривые 2 и 3 – крутящие моменты при вращении входного вала по часовой стрелке и против нее (видно, что эти кривые очень близки друг к другу).

На этих же графиках представлено изменение максимальных коэффициентов УГД-трения fн и fв для смазки моторным маслом (рис. 1) и трактантом «Сантотрак-50» (рис. 2). Эти коэффициенты определялись расчетно-экспериментальным методам по нескольким вариантам с фиксацией передаточных отношений вариатора на определенных значениях, и на графиках представлены их усредненные значения.

Рис. 1. Характеристики вариатора для минерального масла

Рис. 2. Характеристики вариатора для высокотягового масла

Ввиду того, что в данном вариаторе коэффициенты УГД-трения растут с увеличением скольжения непрерывно (о чем будет еще сказано ниже), мы ограничивались значениями скольжения 10%, как максимально допустимыми для реальных режимов эксплуатации вариатора, и считаем коэффициент запаса по сцеплению β = 1. Следует заметить, что при расчете и проектировании вариаторов эти значения максимальных коэффициентов трения следует разделить на коэффициент запаса по сцеплению β, который обычно принимается 1,25...1,5. С учетом этого относительное скольжение сильно падает и достигает вполне приемлемых значений. Например, для смазки трактантом «Сантотрак-50» и β = 1,25 относительное скольжение с 10% падает до 2...2,5%, а при β = 1,5 – до 1,5%. Для моторного масла это падение относительного скольжения не столь существенно: при β = 1,25 – 5%, а при β = 1,5 – до 4%. Разумеется, последние значения относительного скольжения достаточно высоки, что сказывается на КПД вариатора, который при смазке моторным маслом ниже, чем при смазке трактантом «Сантотрак-50», что отражено на графиках рис. 1 и 2.

На графике рис. 3 представлены зависимости коэффициентов УГД-трения fн и fв от относительного (в том числе и обобщенного) проскальзывания S%.

Рис. 3. Зависимость коэффициентов трения f от скольжения S

Кривые 1 и 2 характеризуют ранее полученные на стендах X. Воячеком (Н. Vojacek) в ФРГ и Н.В. Гулиа в России, коэффициенты fн при смазке, соответственно, смазкой «Сантотрак-50» (в опытах Х. Воячека – «Variotrac») и моторным маслом М-8. Стенды были снабжены фрикционными дисками с углом конусности 5°...6°, полностью соответствующими фрикционным дискам вариатора; эти показатели коэффициентов трения можно считать в какой-то мере эталонными. Кривые 3 характеризуют коэффициенты fн и fв трения для нового вариатора со смазкой «Сантотрак-50», кривые 4 – со смазкой моторным маслом М-8 (верхние кривые 3 и 4 относятся к fв, а нижние – fн). Передаточное отношение здесь в пределах 1,5...3.

Приведенные графики однозначно свидетельствуют о неоспоримом преимуществе высокотяговых (фрикционных) смазок типа «Сантотрак-50». Кроме существенно большего коэффициента трения, эта смазка обеспечивает в несколько раз меньшее скольжение, что существенно отражается на КПД и долговечности фрикционных дисков. Известно, что долговечность фрикционных дисков, смазываемых «Сантотрак-50» измеряется десятками тысяч часов, что эквивалентно миллионам километров пробега автомобиля.

Описанная конструкция нового вариатора отличается от других фрикционных вариаторов и передач тем, что в ней не наступает «срыва» передачи момента, т.е. снижения коэффициента трения при определенных значениях скольжения. Для цилиндрических, катков этот «срыв» наступает при S ≈ 1,5...2%, для ременных вариаторов – при 3...5%, иногда больше, но этот «срыв» наступает всегда. В новом же вариаторе коэффициенты трения, как fн, так и fв, растут непрерывно с увеличением скольжения практически до S = 80%, т.е. почти до полного буксования (которое, впрочем, допускать нельзя, и которое в новом вариаторе предотвращается). Это очень ценное качество вариатора, особенно для транспортного применения.

В заключение отмечаем, что, судя по приведенным характеристикам опытного образца вариатора, он отвечает всем требованиям, предъявляемым к автоматическим бесступенчатым трансмиссиям, особенно автомобильного назначения. Предполагается при этом, что вариатор смазывается высокотяговой смазкой типа «Сантотрак-50» или его более современной модификацией, например, «Сантотрак-50S».

 

Источники информации:

  1. Гулиа Н.В., Юрков С.А. Новый адаптивный фрикционный вариатор для бесступенчатой трансмиссии автомобиля. НиТ, 2001.
  2. Гулиа Н.В., Юрков С.А. Новый многодисковый вариатор с «мягкой» рабочей характеристикой. НиТ, 2001.

См. также:

  1. Гулиа Н.В., Ференц М., Юрков С.А. Вариоколесо и его перспективы для автомобилей. НиТ, 2000.
  2. Гулиа Н.В., Юрков С.А. Новая концепция электромобиля. НиТ, 2000.

Дата публикации:

30 апреля 2002 года

n-t.ru


Станции

Районы

Округа

RoadPart | Все права защищены © 2018 | Карта сайта