Даньков А.М., Лустенков М.Е.

Белорусско-Российский университет, Могилев, Республика Беларусь

Ременная передача с поликлиновым ремнем сжатия

Разработанный голландской фирмой Van Doorne’s Transmission B.V. (VDT) металлический ремень, который, в отличие от резинокордового ремня работает на сжатие, послужил толчком для развития ременных передач. Это позволило существенно увеличить значения передаваемых ременными вариаторами крутящих моментов. Работы над таким ремнем фирма начала в конце шестидесятых годов прошлого века. Изначально была изобретена основа, работающая на растяжение, состоящая из многослойной металлической ленты [1]. В 1971 году был разработан ремень на этой основе с использованием элементов сжатия [2]. С 1985 года металлические ремни типа VDT стали использоваться при разработке клиноременных вариаторов для автомобилей фирмами Honda, Nissan, Subaru, Fiat, Ford, Audi и Volvo [3].

Изготовление ремня VDT сопряжено с большими трудностями технологического характера, особенно это относится к производству многослойной бесконечной металлической ленты. В Белорусско-Российском университете на кафедре «Основы проектирования машин» разработана конструкция поликлинового ремня сжатия, состоящего из кордовой основы (металлокорд) и набора тяговых и промежуточных элементов. Нами использовался шинный металлокорд диаметром 2 мм, разрывное усилие которого составляет около 5000 Н. При навивке нескольких витков, очевидно, это значение возрастет пропорционально. Металлокорд навивался на специальном приспособлении и спаивался в нескольких местах. Затем ремень покрывался двухосноориентированной полипропиленовой пленкой, что позволило снизить коэффициент трения между внутренней поверхностью ремня и тяговыми элементами. Тяговые элементы изготавливались из сталей различных марок и из пластмасс.

На начальных этапах исследования изучалась динамика передачи и основы геометрического расчета. Динамическая модель передачи с поликлиновым ремнем сжатия представляет собой трехмассовую систему с трансформаторным и фрикционным элементами (рис. 1).

Рис. 1. Динамическая модель передачи

Сосредоточенная масса с моментом инерции J₁ отображает инерционные свойства ведущего шкива, J₂ – ремня сжатия, J₃ – ведомого шкива. с₂, μ₂ – коэффициенты жесткости и диссипации упругого и диссипативного элементов. ТЭ₂₁ – трансформаторный элемент, отображающий безынерционное преобразование энергии, а ФЭ – безынерционный фрикционный элемент. На основе данной модели получены уравнения движения системы, описывающие малые колебания сосредоточенных масс при переходных режимах работы.

Исходными данными для расчета геометрии являются: межосевое расстояние а ременной передачи (вариатора) и диаметры ведущего D₁ и ведомого D₂ шкивов.

Длина кордовой основы определиться по формуле:

(1)

где γ – угол между ветвями ремня.

(2)

Для ремня сжатия диаметры D₁ и D₂ определяются по следующим формулам:

(3)

(4)

где D_1f и D_2f – диаметры впадин ведущего и ведомого шкивов соответственно; h_H – высота тягового элемента до кордовой основы; δ – зазор между цилиндрической поверхностью шкива с диаметром D_f и тяговым элементом.

Зная длину кордовой основы L, определяем диаметр навивки D_N.

(5)

Тяговый элемент рассмотрен на рис. 2. Отверстия служат для центровки соседних элементов друг относительно друга. Возможен вариант исполнения ремня с промежуточными элементами, которые позволяют тяговым элементам поворачиваться друг относительно друга на определенных угол при контакте со шкивами.

Рис. 2. 3D-модель тягового элемента

Промежуточные элементы при этом аналогичны рассмотренным тяговым элементам, но не имеют контактирующих (поликлиновых) поверхностей со шкивами и могут изготавливаться из пластмассы и резины.

Литература:

1. Patent US 3604283. Driving mechanism / H.J. Van Doorne. – Filed 23.09.1969, Publ. 14.09.1971. – 5 p.: ill.

2. Patent US 3720113. Flexible continuous power transmission means / H.J. Van Doorne et. al. – Filed 06.04.1971, Publ 13.03.1973. – 3 p.: ill.

3. Patent US 4303403. Composite driving belt / Lamers, Hendricus F. - Filed 18.01.1980, Publ.01.12.1981. – 4 p.:ill.